【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アライナと基板移載装置とを具備していて円板状基板を移載すると共にその基板の位置決めも行うアライナ付き基板移載装置に関し、詳しくは、基板移載装置に多軸ロボット・多関節ロボットを採用し、基板の位置決めに際して中心位置に加えて回転位置も整えるアライナを並設したアライナ付き基板移載装置に関する。
移載（移送、搬送）および位置決め（アライメント、整頓）の対象となる基板は、円板の縁にアライメント用切欠を形成したものであり、その典型例として半導体装置形成用のシリコンウエハが挙げられる。最近は直径３００ｍｍのウエハが増えているが、他のサイズのものも使用されている。アライメント用切欠の典型例としては、オリフラと呼ばれる数十ｍｍの直線状切欠や、ノッチと呼ばれる１ｍｍ程度のＶ字状切欠などが、挙げられる。
【０００２】
【従来の技術】
図８（ａ）に全体の平面配置図を示し同図（ｂ）に基板移載装置の側面図を示したシステムは、半導体製造工程中の前工程でシリコンウエハ等の処理対象基板に施す幾つかのプロセスを真空中で継続して行うためのものであり、順に（図では左から右に）連結されたローダアンローダ１０と大気内搬送装置２０とロードロック３０とクラスタツール４０とプロセス装置５０とを具えている。
プロセス装置５０は、１台でも良いが図示の例では４台設けられ、それぞれが真空チャンバを主体にして構成された枚様式の又はバッチ式の基板処理装置であり、例えばプラズマエッチャーやプラズマＣＶＤである。
【０００３】
ロードロック３０は、１台でも良いが図示の例ではウエハ搬入用と搬出用とに分けて２台設けられ、それぞれが真空チャンバを主体にして構成され、大気圧と真空圧との気圧変換を行うようになっている。
クラスタツール４０もやはり真空チャンバを主体にして構成され、これにはウエハ搬送用のフロッグレッグ４１が内蔵されていて、そのチャンバに周囲から放射状に連結された各ロードロック３０およびプロセス装置５０間で真空を破ることなくウエハ搬送を行えるようになっている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
ローダアンローダ１０は、１台でも多数台でも良いが図示の例ではウエハ搬入用のローダ１台と搬出用のアンローダ１台とで合計２台設けられ、それぞれが、ウエハ１２を多段に収容したウエハキャリア１１を乗せて置けるようになっている。
大気内搬送装置２０は、これらのローダアンローダ１０と上述のロードロック３０とに介在して設けられ、ウエハ１２の受け渡しを行う基板移載装置２２と、ウエハ１２の位置決めを行うアライナ２１とを具えている。
【０００５】
そして、このシステムでは、ウエハ１２が、大気中で、基板移載装置２２にてウエハキャリア１１からアライナ２１に移載され、アライナ２１にて位置決めされ、基板移載装置２２にてアライナ２１から搬入用ロードロック３０に移載される。それから、ロードロック３０内が真空にされて、ウエハ１２が、フロッグレッグ４１にてクラスタツール４０経由でロードロック３０からプロセス装置５０へ移送され、そのプロセス装置５０から他のプロセス装置５０へ移送され、各プロセス装置５０で所望の処理を施された後に搬出用ロードロック３０へ移送される。そのロードロック３０内が真空から大気に開放されると、ウエハ１２が、再び基板移載装置２２にてロードロック３０からウエハキャリア１１に移載される。こうして、次々に、真空を破ることなくウエハ１２に一連のプロセスが施される。
【０００６】
また、このシステムでは、コンパクトな大気内搬送装置２０の中で多点（図示の例では２台のローダアンローダ１０と１台のアライナ２１と２台のロードロック３０とで５ヶ所）間の移載を行うため、ウエハ１２を保持するウエハハンド２４を立てたり回したりしながら移動させるのに適した多軸ロボット２３がアーム部に採用されている。図８（ｂ）に図示の多軸ロボット２３は、基台部からウエハハンド２４までに回転関節，曲折関節，曲折関節，回転関節，曲折関節，回転関節の６関節を具備している。
【０００７】
さらに、アライナ２１は、基板移載装置２２とは別体で基板移載装置２２によるウエハ１２の移載可能範囲に設けられ、これには、詳細な図示は割愛したが、円板状ウエハ１２の縁を利用してウエハ１２の中心位置を整えるとともに、その縁に形成されたノッチ等の切欠を検出してウエハ１２の回転位置を整えるために、基板移載装置２２から渡されたウエハ１２をチャックして回転させる機構と、光センサ等の切欠検出用センサとが設けられている（例えば特許文献２，３参照）。
【０００８】
なお、ウエハをアライナに移載することなくハンドに保持したまま回転させて中心ずれ及び角度ずれの補正量を算出する技術も知られている（例えば特許文献４参照）。この場合、ウエハを支承するアライメント用ステージは設けられず、アライメント用センサは多軸ロボットの基台・ベース等に付設される。これには、基板の角度ずれ・回転位置ずれを検出する前に基板の中心位置を整える機構も、設けられていない。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−３２９０６１号公報 （図３、図４）
【特許文献２】
特開平０８−３０６７６７号公報 （第１頁）
【特許文献３】
特開２０００−３３２０８４号公報 （第１頁）
【特許文献４】
特開２００２−２７０６７２号公報 （第１頁、第３頁）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した大気内搬送装置２０には、独立の基板移載装置とアライナとが組み込まれているため、このままではコストダウンし難い。
そこで、多軸ロボットの高い自由度を有効利用することにより、アライナ機構の簡素化を図るべく、アライナを基板移載装置に従属結合させることが考えられる。上述したウエハをアライナに移載しないで補正量を算出する手法は、その一例といえる。
【００１１】
しかしながら、そのような公知手法では、アライメント位置が多軸ロボットの基台のところにあるときは、多軸ロボットの基部の回転機能を利用してノッチ等の検出を行うが、そうでないときは、ウエハハンドに付設された回転テーブルにてウエハを回転させながらノッチ等の検出を行う。このため、アライナの簡素化のためにアライメント専用の回転機構を省こうとすると、アライメント位置が特定個所に限定されてしまう。
【００１２】
そこで、アライメント専用の回転機構を省いて簡素化を図るべくアライナを基板移載装置に従属結合させる際に、アライメント位置が不所望に厳しく限定されることの無いよう、アライナと基板移載装置との結合態様に工夫を凝らすことが技術的な課題となる。
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、アライメント専用の回転機構もアライメント位置の不所望な限定も無いアライナ付き基板移載装置を実現することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために発明された第１乃至第４の解決手段について、その構成および作用効果を以下に説明する。
【００１４】
［第１の解決手段］
第１の解決手段のアライナ付き基板移載装置は、出願当初の請求項１に記載の如く、円板状の処理対象基板の縁を利用して前記基板の中心位置を整えるとともに前記縁に形成されたノッチ等のアライメント用切欠を検出して前記基板の回転位置を整えるアライナと、多軸ロボットのアームとその先端に装着された基板保持用のハンドとを有して前記基板の移載を行う基板移載装置とを備えたアライナ付き基板移載装置において、前記アライナが、前記基板を一時的に支承するアライメント用ステージと、前記縁を多点で押し合うことにより前記基板を保持すると同時に前記基板の中心位置を整えるアライメント兼用チャックと、前記切欠の検出を非接触で行う光センサ等のアライメント用センサとを具えたものであり、前記ステージが、前記基板移載装置とは別体に構成されていて前記基板移載装置による前記基板の移載可能範囲に設けられ、前記チャック及び前記センサが、前記ハンドに装着され、前記基板移載装置が、前記チャックにて前記基板を保持したとき前記基板の中心位置の来るところを回転中心にして前記ハンドを前記ステージのところで回転させられるようになっている、というものである。
【００１５】
このような第１の解決手段のアライナ付き基板移載装置にあっては、基板を基板移載装置で移載するために基板をハンドで保持するときに、チャックを作動させると、ハンド上で基板の中心が機械的に位置決めされる。
それから、基板が一時的に基板移載装置にてアライメント用ステージに移載されて支承される。そのステージのところで、基板を離したハンドを回転させて、アライメント用センサを基板の縁に沿って移動させながら、切欠の検出が行われる。そして、その検出結果に応じた回転位置でハンドによる基板の持ち直しが行われると、基板の回転位置が整えられる。
【００１６】
このように、ハンドの保持用チャックを基板の中心位置のアライメントに兼用するとともに、基板移載装置の回転機能を利用してアライメント用センサを基板の縁に沿って移動させるようにしたことにより、基板中心の位置決めを先行させたうえで基板を回転させずに基板回転の位置決めのための切欠検出を行うことが可能となる。そのため、アライメント専用の回転機構が省略可能となるばかりか、アライメント用ステージさえ設ければ、基板移載装置による基板の移載可能範囲の何処でもほぼ任意のところでアライメントを遂行することが可能となる。
したがって、この発明によれば、アライメント専用の回転機構もアライメント位置の不所望な限定も無いアライナ付き基板移載装置を実現することができる。
【００１７】
［第２の解決手段］
第２の解決手段のアライナ付き基板移載装置は、出願当初の請求項２に記載の如く、上記の第１の解決手段のアライナ付き基板移載装置であって、前記センサが離隔して複数設けられている、というものである。
【００１８】
このような第２の解決手段のアライナ付き基板移載装置にあっては、ハンドの回転動作に伴って各センサが基板の縁の異なるところを同時に走査する。
これにより、複数のセンサにて走査範囲が分担されるので、ハンドの回転範囲より広い角度範囲に亘る縁について、切欠検出が効率良く行われる。
したがって、この発明によれば、アライメント専用の回転機構もアライメント位置の不所望な限定も無く且つアライメントも速いアライナ付き基板移載装置を実現することができる。
【００１９】
［第３の解決手段］
第３の解決手段のアライナ付き基板移載装置は、出願当初の請求項３に記載の如く、上記の第１，第２の解決手段のアライナ付き基板移載装置であって、前記ステージが複数設けられている、というものである。
【００２０】
このような第３の解決手段のアライナ付き基板移載装置にあっては、複数のステージが有るので、アライメントの済んだ基板を一部のステージに支承させたまま、空いている他のステージで別の基板をアライメントすることが可能である。これにより、アライメント用ステージを一時保留用バッファーとして利用することが可能となる。なお、アライメント用ステージは、簡素で安価なので、複数設けても、コストアップは僅かなものにすぎない。
したがって、この発明によれば、アライメント専用の回転機構もアライメント位置の不所望な限定も無く且つアライメント済み基板のバッファリング機能も兼備したアライナ付き基板移載装置を安価に実現することができる。
【００２１】
［第４の解決手段］
第４の解決手段のアライナ付き基板移載装置は、出願当初の請求項４に記載の如く、上記の第１〜第３の解決手段のアライナ付き基板移載装置であって、前記ステージに前記基板の支承部が多段に形成されている、というものである。
【００２２】
このような第４の解決手段のアライナ付き基板移載装置にあっては、アライメントの済んだ基板を一部の支承部に支承させたまま、空いている他の段の支承部で別の基板をアライメントすることが可能である。
これにより、アライメント用ステージを複数化すれば勿論のことアライメント用ステージが単数のままであっても、アライメント用ステージを一時保留用バッファーとして利用することが可能となる。なお、アライメント用ステージの支承段の多段化によるコストアップ及び大形化は極めて僅かなものにすぎない。
したがって、この発明によれば、アライメント専用の回転機構もアライメント位置の不所望な限定も無く且つアライメント済み基板のバッファリング機能も兼備したコンパクトなアライナ付き基板移載装置を安価に実現することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
このような解決手段で達成された本発明のアライナ付き基板移載装置について、これを実施するための具体的な形態を、以下の第１〜第５実施例により説明する。図１〜図３に示した第１実施例は、上述した第１〜第２の解決手段を具現化したものであり、図４に示した第２実施例や、図５に示した第３実施例は、その変形例であり、図６に示した第４実施例は、上述した第３の解決手段を具現化したものであり、図７に示した第５実施例は、上述した第４の解決手段を具現化したものである。
なお、それらの図示に際しては、簡明化等のため、筐体パネルや，ベース，フレーム，ボルト等の締結具，ヒンジ等の連結具などは図示を割愛し、発明の説明に必要なものや関連するものを中心に図示した。また、従来と同様の構成要素には同一の符号を付して示したので、重複する再度の説明は割愛し、以下、図８の従来例との相違点を中心に説明する。
【００２４】
【第１実施例】
本発明のアライナ付き基板移載装置の第１実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１は、装置構成を示し、（ａ）が機構部の側面図、（ｂ）がその平面図、（ｃ）及び（ｄ）が要部の平面図、（ｅ）が制御系のブロック図である。図２は、機構部のうちウエハハンドとウエハチャックの詳細構造を示し、（ａ）が平面図、（ｂ）〜（ｄ）が側面図である。図３はウエハハンドとアライメント用の光センサとアライメント用ステージの詳細構造を示し、（ａ）が側面図、（ｂ）が縦断側面図である。
【００２５】
このアライナ付き基板移載装置（６０＋７０）が既述した従来例（２１＋２２）と相違するのは、従来は大気内搬送装置２０内に分離して並置され独立に稼動しうるようになっていたアライナ２１と基板移載装置２２とが、連結されて協動する新たな基板移載装置６０及びアライメントステージ７０になったことである。
具体的には（図１（ａ），（ｂ）参照）、アライナ２１がアライメントステージ７０（支承台）とノッチセンサ６４（切欠センサ）とウエハチャック機構と回転機構とに分けられ、そのうちアライメントステージ７０は、多軸ロボット２３及びウエハハンド２４（基板移載装置）とは別体のまま大気内搬送装置２０内に残されるが、ノッチセンサ６４は、ウエハハンド２４に装着され、ウエハチャック機構はウエハハンド２４のチャック６１＋６２に吸収されて兼用品・共用部材になり、回転機構は省かれる。基板移載装置２２はノッチセンサ６４を付加されて基板移載装置６０となっている。
【００２６】
基板移載装置６０の多軸ロボット２３は、次の基板移載範囲とハンド回転機能とを具有していれば、従来品でも良く、市販の汎用品でも良く、特注品でも良い。すなわち、ウエハ１２をウエハキャリア１１からアライメントステージ７０へ移載でき更にロードロック３０へも移載できることに加えて、アライメントステージ７０のところへウエハハンド２４を持ってきた状態で（図１（ａ），（ｂ）参照）、ウエハハンド２４を中心にしロボットアーム（２３）を外側にして所定角度たとえば約３０゜回せれば良い（図１（ｃ），（ｄ）参照）。その回転は、チャック６１＋６２にてウエハ１２をウエハハンド２４上に保持したときウエハ１２の中心位置の来るところを回転中心にして即ちその中心位置を垂直に貫く仮想直線を回転軸にしてウエハハンド２４を回転させる、というものである。なお、メインコントローラ６６（制御装置）の指令に従って多軸ロボット２３の動作を制御する大気内搬送ロボットコントローラ２５は（図１（ｅ）参照）、基本的に従来品や汎用品で足りる。
【００２７】
ノッチセンサ６４は（図１（ｃ），（ｄ），図２（ａ）参照）、ウエハ１２の縁のノッチ（アライメント用切欠）を非接触で検出するために、例えば反射形の光センサが採用され、ウエハハンド２４に装着されるが、その際、チャック６１＋６２にてウエハ１２をウエハハンド２４上に保持したときウエハ１２の縁の来るところに配置される。この例では、１個のウエハハンド２４に２個（複数個）のノッチセンサ６４が装着され、回転角相当で約２０゜離れている。なお、この２０゜や上記３０゜はあくまでも一例の値にすぎない。また（図１（ｅ）参照）、ノッチセンサ６４の検出信号は、例えば入出力回路６５を介してメインコントローラ６６（演算装置）に送出され、ノッチ有無判定やアライメント量算出などの処理に供されるようになっている。
【００２８】
チャック６１＋６２は（図２（ａ），（ｂ）参照）、ウエハハンド２４の指先側（先端側，一方）へ直に付設された２個のチャック固定子６１と、ウエハハンド２４に対し手首（基部側，他方）のところでチャックスライダ６３を介して間接的に付設された３個のチャック可動子６２とからなる。チャックスライダ６３は、例えばメインコントローラ６６から入出力回路６５を介して受けた指令に従って往復動するものであり（図１（ｅ）参照）、それによってチャック可動子６２をチャック固定子６１に向けて進退させるよう、ウエハハンド２４に装着されている（図２（ｃ），（ｄ）参照）。
【００２９】
チャック可動子６２を後退させてウエハハンド２４上にウエハ１２を乗せ（図２（ｃ）参照）、それからチャック可動子６２を前進させると（図２（ｄ）参照）、ウエハ１２の縁のうち分散した５ヶ所（多点）をチャック固定子６１とチャック可動子６２とが押し合うようになっている。チャック固定子６１とチャック可動子６２は何れも回転自在な小輪からなり、ウエハハンド２４やチャックスライダ６３に固着されているのは支軸なので、ウエハ１２がウエハハンド２４上で保持されると同時に、円板状ウエハ１２の中心がウエハハンド２４上の所定位置（同一点）へ円滑に来るようになっている。チャック６１＋６２による押し合い点が３点より多いので、チャック固定子６１やチャック可動子６２の何れかのところにノッチが来た場合でも、ウエハ１２中心の位置決めは的確になされる。
【００３０】
アライメントステージ７０は（図１，図３参照）、ウエハ１２を支承するために、大気内搬送装置２０の室内に設置された台板７１と、その上面に植設・立設された３本の支柱７２とを具えている。支柱７２は、水平状態のウエハハンド２４の厚さより高くて、支柱７２上に横たわっているウエハ１２の下方に、ウエハハンド２４を水平面内で回転させられる余地を、確保するものとなっている。このアライメントステージ７０には、アライメントのための可動部材が無い。
【００３１】
メインコントローラ６６は（図１（ｅ）参照）、プログラマブルなシーケンサやコンピュータからなり、大気内搬送ロボットコントローラ２５に指令を出して多軸ロボット２３の動作制御を行わせたり、真空内搬送ロボットコントローラ４２に指令を出してフロッグレッグ４１の動作制御を行わせたりするのは、従来と同様であるが、アライナ２１の変更等に対応して、次のような機能を追加するプログラム改造がなされている。すなわち、詳細なブロック図やフローチャートは割愛したが、アライメントを行うためにウエハ１２をアライメントステージ７０に一時移載したときには、大気内搬送ロボットコントローラ２５に指令を出してウエハハンド２４をアライメントステージ７０のところで回転させるとともに、並行してノッチセンサ６４の出力を監視して、ノッチの向き（方角、角度ずれ）を検知するようになっている。ノッチが検出できなかったときには、ウエハ１２をもう一度持ち上げて所定角度回転させてから、再試行するようにもなっている。そして、ノッチ検知後は角度ずれを無くすようウエハハンド２４を回転させてからウエハ１２を保持し直すようになっている。
【００３２】
このような第１実施例のアライナ付き基板移載装置について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図２（ｃ），（ｄ）はウエハ１２をウエハハンド２４にて保持するところ、図１（ａ），（ｂ）は、基板移載装置６０でウエハ１２をアライメントステージ７０に移載しているところ、図１（ｃ），（ｄ），図３は、ウエハ１２の下方でウエハハンド２４を回転させているところである。アライメントの動作以外は従来通りなので、以下、ウエハキャリア１１からウエハ１２を取り出してアライメント即ち中心位置および回転位置の整頓を行うところを詳述する。
【００３３】
先ず、ウエハキャリア１１からウエハ１２を取り出すときには、チャック可動子６２を後退させてチャック６１＋６２を開き（図２（ｃ）参照）、そこでウエハ１２を持ち上げてから、チャック可動子６２を前進させる。そうすると、ウエハ１２がウエハハンド２４にて保持され、それと同時に機械的な位置決めもなされて、ウエハ１２の中心位置がウエハハンド２４上の所定位置（同一点）に来る。
【００３４】
こうして、ウエハ１２の中心位置を整えながらウエハ１２を保持したウエハハンド２４は、アライメントステージ７０の上方へ移動し、チャック可動子６２が後退してから、下降する。これにより、ウエハ１２が支柱７２の上に乗り移ってウエハハンド２４から離れるので（図３（ａ）参照）、それから、ノッチセンサ６４でノッチ検出を行う（図３（ｂ）参照）。具体的には、ウエハハンド２４を回転させると（図１（ｃ），（ｄ）参照）、ノッチセンサ６４がウエハ１２の縁に沿って移動するので、その走査範囲で反射光が途切れたところにノッチが有ると判定する。
【００３５】
このような手法によれば、予めウエハ１２の中心位置が整えられていて、ノッチセンサ６４の走査対象がウエハ１２の縁から外れるおそれがないので、ノッチセンサ６４のビーム光を十分に細く絞り込むといった簡便な手法で検出精度を上げることができる。
さらに、２個のノッチセンサ６４が回転角相当で２０゜だけ離れているので、ウエハハンド２４が３０゜回転すると、ノッチセンサ６４の走査範囲は合わせて５０゜に及ぶ。こうして、ウエハハンド２４と支柱７２との干渉のため又は／及び多軸ロボット２３の能力等のため一度に回転可能な角度が限定されていても、それより広い範囲が効率良く走査される。
【００３６】
また、ウエハキャリア１１へのウエハ１２収容時にノッチの向きが概ね揃うような運用が多くのシステムで採用されているので、大抵は一回の回転走査でノッチが検出されるが、たまたまウエハ１２がウエハキャリア１１内で動いていたりして、ノッチが検出できなかったときには、アライメントステージ７０上で、ウエハ１２の所定角度回転とノッチ検出とを繰り返して、ノッチを検出する。
【００３７】
そして、ノッチの向きが検知されたら、要求仕様や設計基準などで予め規定されている基準方向と検知方向とのずれを算出し、その分だけウエハハンド２４を回転させて、角度ずれを解消させる。それから、ウエハハンド２４を上昇させて、アライメントステージ７０からウエハ１２を引き取り、ウエハハンド２４を伸ばしてウエハ１２をロードロック３０に移載する。
【００３８】
こうして、ウエハ１２は、中心位置の整頓後に回転位置も整頓されて、ロードロック３０に移載されたときには、中心位置およびノッチ方向が規定の基準位置および基準方向に合致している。しかも、角度ずれ解消のための回転角度は別として、それ以外の移載経路やアライメント動作は、パラメータ設定やティーチング等で予め確定しておくことが可能であり、そのような簡便な制御手法でも高い精度が確保される。
【００３９】
【第２実施例】
図４にノッチセンサ６４の配置状態を平面図で示した本発明のアライナ付き基板移載装置が上述した実施例のものと相違するのは、ノッチセンサ６４が２個増えて４個になったことである。
既存の２個はウエハハンド２４の基部側に離隔して付設されていたが、追加の２個は、ウエハハンド２４の先端側に付設され、やはり離隔して配置される。
これにより、ウエハハンド２４の回転角度に対するノッチセンサ６４の合計走査範囲が更に広がるので、ウエハキャリア１１収容中のウエハ１２の向きが不揃いな場合でも、ノッチ検出を速やかに遂行することができる。
【００４０】
【第３実施例】
図５にアライメントステージ７０を側面図で示した本発明のアライナ付き基板移載装置が上述した各実施例のものと相違するのは、アライメントステージ７０の上方にＣＣＤカメラ６７が設置されている点である。図示は割愛したが適宜な照明も設置されている。
ＣＣＤカメラ６７にはノッチを一応検出可能な分解能を持ったものが採用されており、これでウエハ１２上面全体の画像を撮り、それにメインコントローラ６６等で画像データ処理を施すことで、ノッチの方向が大雑把に把握されるようになっている。
【００４１】
この場合、ＣＣＤカメラ６７を用いた予備的なノッチ検出により、ウエハハンド２４の回転によるノッチセンサ６４の走査範囲を狭い範囲に絞り込むことが可能になるので、ウエハキャリア１１収容中のウエハ１２の向きが完全にばらばらでも、ノッチ検出は常に短時間で済む。
【００４２】
【第４実施例】
図６にアライメントステージ７０の配置状態を平面図で示した本発明のアライナ付き基板移載装置が上述した各実施例のものと相違するのは、アライメントステージ７０が２個（複数）に増えている点である。
【００４３】
この場合、大気内搬送装置２０内に２個のアライメントステージ７０が有るので、ウエハキャリア１１から取り出してアライメントの済んだウエハ１２を例えば後続ユニットの都合等のためロードロック３０に引き渡すことができないようなときには、そのウエハ１２はそのまま一方のアライメントステージ７０に乗せておく。そして、他方のアライメントステージ７０が空いていれば、次のウエハ１２をウエハキャリア１１から取り出して他方のアライメントステージ７０に一時移載し、そこで次のウエハ１２に対するアライメントを済ませる。
【００４４】
こうして、ウエハ１２を２枚までアライメントして保留・停留しておくことができるので、後続ユニットの受け入れ準備が整えば、速やかにアライメント済みウエハ１２が供給される。
また、後続ユニットのサイクルタイムが頻繁に変動するようなときにも、２個のアライメントステージ７０をバッファーとして利用することで、アライメント遅れによるスループットの低下を抑えることができる。
【００４５】
【第５実施例】
図７にアライメントステージ７０を側面図で示した本発明のアライナ付き基板移載装置が上述した各実施例のものと相違するのは、アライメントステージ７０にウエハ１２の支承部が２段（多段）に形成されている点である。
支柱７２の中間位置にスリット７３（支承部）が彫り込み形成されていて、そこにもウエハ１２を乗せておくことが可能なようになっている。この下段のウエハ１２とそれより上におかれる上段のウエハ１２とは、他のウエハ１２に向けられたノッチ検出用のビーム光が誤って検出されることの無いよう、上下へ十分に離れている。又は少し横にずれている。或いは遮光部材で仕切られている。
【００４６】
このようなアライメントステージ７０では、上段と下段のどちらでもアライメントが行える。また、上述した第４実施例と同様、２ヶ所の一時保留用バッファーとして利用することもできる。さらには、上述した第４実施例と組み合わせて、多段のアライメントステージ７０を複数設けても良い。
この場合、支柱７２を長くしてスリット７３を形成することで、容易かつ安価に、ステージ複数化と同様の効果を享受することができる。
【００４７】
【その他】
なお、上記の各実施例では、ノッチを検出してアライメントする場合を説明したが、本発明の適用は、ノッチ検出に限られるものでなく、オリフラなど他の形状の切欠を検出する手法でも良い。アライメント対象の基板も、シリコンウエハに限られず、円板にアライメント用切欠の形成されたものであれば良い。
また、基板移載装置６０は、上述したようなウエハキャリア１１とロードロック３０との間でウエハ１２を移載するものに限られる訳でなく、移載に関しては、基板の位置決めのためアライメントステージ７０に基板を一時移載することができれば良い。
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の第１の解決手段のアライナ付き基板移載装置にあっては、基板移載装置の回転機能を利用してアライメント用センサを基板の縁に沿って移動させることで基板を回転させずに切欠検出を行うようにしたことにより、アライメント専用の回転機構もアライメント位置の不所望な限定も無いアライナ付き基板移載装置を実現することができたという有利な効果が有る。
【００４９】
また、本発明の第２の解決手段のアライナ付き基板移載装置にあっては、複数のセンサにて走査範囲が分担されるようにもしたことにより、アライメント専用の回転機構もアライメント位置の不所望な限定も無く且つアライメントも速いアライナ付き基板移載装置を実現することができたという有利な効果を奏する。
【００５０】
さらに、本発明の第３の解決手段のアライナ付き基板移載装置にあっては、簡素になったステージを複数化したことにより、アライメント専用の回転機構もアライメント位置の不所望な限定も無く且つアライメント済み基板のバッファリング機能も兼備したアライナ付き基板移載装置を安価に実現することができたという有利な効果が有る。
【００５１】
また、本発明の第４の解決手段のアライナ付き基板移載装置にあっては、簡素なステージを多段化したことにより、アライメント専用の回転機構もアライメント位置の不所望な限定も無く且つアライメント済み基板のバッファリング機能も兼備したコンパクトなアライナ付き基板移載装置を安価に実現することができたという有利な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアライナ付き基板移載装置の第１実施例について、（ａ）が機構部の側面図、（ｂ）がその平面図、（ｃ）及び（ｄ）が要部の平面図、（ｅ）が制御系のブロック図である。
【図２】ウエハハンドとウエハチャックの詳細構造を示し、（ａ）が平面図、（ｂ）〜（ｄ）が側面図である。
【図３】ウエハハンドと光センサとアライメントステージの詳細構造を示し、（ａ）が側面図、（ｂ）縦断側面図である。
【図４】本発明のアライナ付き基板移載装置の第２実施例について、ウエハハンドにおける光センサの配置状態を示す平面図である。
【図５】本発明のアライナ付き基板移載装置の第３実施例について、アライメントステージ辺りの側面図である。
【図６】本発明のアライナ付き基板移載装置の第４実施例について、アライメントステージの配置状態を示す平面図である。
【図７】本発明のアライナ付き基板移載装置の第５実施例について、アライメントステージ辺りの側面図である。
【図８】従来のアライナと基板移載装置との組み合わせ例を示し、（ａ）が全体の平面配置図、（ｂ）が基板移載装置の側面図である。
【符号の説明】
１０…ローダアンローダ、
１１…ウエハキャリア、１２…ウエハ（円板状の処理対象基板）、
２０…大気内搬送装置（アライナ付き基板移載装置）、
２１…アライナ、２２…基板移載装置、２３…多軸ロボット（多関節ロボ）、
２４…ウエハハンド、２５…大気内搬送ロボットコントローラ、
３０…ロードロック（気圧変換室）、
４０…クラスタツール（真空内搬送装置）、
４１…フロッグレッグ、４２…真空内搬送ロボットコントローラ、
５０…プロセス装置（処理装置）、
６０…基板移載装置、
６１…チャック固定子、６２…チャック可動子、６３…チャックスライダ、
６４…ノッチセンサ（光センサ）、６５…入出力回路、
６６…メインコントローラ（演算制御装置）、６７…ＣＣＤカメラ、
７０…アライメントステージ（支承台）、
７１…台板、７２…支柱、７３…スリット（支承部）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an aligner-equipped substrate transfer apparatus that includes an aligner and a substrate transfer apparatus and transfers a disk-shaped substrate and also positions the substrate, and more specifically, the substrate transfer apparatus includes a multi-axis robot. The present invention relates to a substrate transfer apparatus with an aligner that employs an articulated robot and has an aligner that aligns the rotation position in addition to the center position when positioning the substrate.
A substrate to be transferred (transferred, transported) and positioned (aligned, tidy) is formed by forming an alignment notch on the edge of a disk, and a typical example thereof is a silicon wafer for forming a semiconductor device. . Recently, the number of wafers with a diameter of 300 mm has increased, but other sizes are also used. Typical examples of the alignment notch include a linear notch of several tens of millimeters called an orientation flat and a V-shaped notch of about 1 mm called a notch.
[0002]
[Prior art]
FIG. 8 (a) shows an overall plan layout view, and FIG. 8 (b) shows a side view of the substrate transfer apparatus. The system is applied to a substrate to be processed such as a silicon wafer in the previous process during the semiconductor manufacturing process. The loader unloader 10, the atmospheric transfer device 20, the load lock 30, the cluster tool 40, and the process device 50 are connected in order (from left to right in the drawing). And has.
Although one process apparatus 50 may be provided, in the illustrated example, four process apparatuses 50 are provided, each of which is a single or batch type substrate processing apparatus mainly composed of a vacuum chamber. For example, plasma etcher or plasma CVD is used. is there.
[0003]
One load lock 30 may be provided, but in the example shown in the figure, two units are provided for wafer loading and unloading, each of which is mainly composed of a vacuum chamber, and converts atmospheric pressure to vacuum pressure. To do.
The cluster tool 40 is also composed mainly of a vacuum chamber, and includes a frog leg 41 for wafer transfer, between the load lock 30 and the process apparatus 50 that are radially connected to the chamber from the periphery. The wafer can be transferred without breaking the vacuum (see, for example, Patent Document 1).
[0004]
The loader / unloader 10 may be one or many, but in the example shown in the figure, a total of two wafer loaders and one unloader for loading are provided, each of which has wafers 12 accommodated in multiple stages. The carrier 11 can be placed on it.
The atmospheric transfer device 20 is provided between the loader / unloader 10 and the load lock 30 described above, and includes a substrate transfer device 22 that transfers the wafer 12 and an aligner 21 that positions the wafer 12. It is.
[0005]
In this system, the wafer 12 is transferred from the wafer carrier 11 to the aligner 21 by the substrate transfer device 22 in the atmosphere, positioned by the aligner 21, and loaded from the aligner 21 by the substrate transfer device 22. The load lock 30 is transferred. Then, the inside of the load lock 30 is evacuated, and the wafer 12 is transferred from the load lock 30 to the process apparatus 50 via the cluster tool 40 by the frog leg 41 and transferred from the process apparatus 50 to another process apparatus 50. After the desired processing is performed in each process device 50, it is transferred to the loading lock 30. When the inside of the load lock 30 is released from the vacuum to the atmosphere, the wafer 12 is again transferred from the load lock 30 to the wafer carrier 11 by the substrate transfer device 22. Thus, a series of processes are performed on the wafer 12 one after another without breaking the vacuum.
[0006]
Further, in this system, transfer between multiple points in the compact atmospheric transfer device 20 (in the illustrated example, five locations including two loader unloaders 10, one aligner 21, and two load locks 30). In order to perform loading, a multi-axis robot 23 suitable for moving the wafer hand 24 holding the wafer 12 while standing or rotating is employed for the arm portion. The multi-axis robot 23 illustrated in FIG. 8B includes six joints including a rotary joint, a bent joint, a bent joint, a rotary joint, a bent joint, and a rotary joint from the base portion to the wafer hand 24.
[0007]
Further, the aligner 21 is provided separately from the substrate transfer device 22 in a range in which the wafer 12 can be transferred by the substrate transfer device 22, and although this is not shown in detail, the disk-shaped wafer 12 is omitted. The wafer 12 delivered from the substrate transfer device 22 is used to adjust the center position of the wafer 12 using the edges of the wafer 12 and to detect the notches formed on the edges of the wafer 12 to adjust the rotational position of the wafer 12. And a notch detection sensor such as an optical sensor (see, for example, Patent Documents 2 and 3).
[0008]
There is also known a technique for calculating a correction amount of center deviation and angle deviation by rotating a wafer while being held by a hand without being transferred to an aligner (see, for example, Patent Document 4). In this case, the alignment stage for supporting the wafer is not provided, and the alignment sensor is attached to the base / base of the multi-axis robot. This is also not provided with a mechanism for adjusting the center position of the substrate before detecting the angular deviation or rotational position deviation of the substrate.
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-329061 (FIGS. 3 and 4)
[Patent Document 2]
JP 08-306767 A (first page)
[Patent Document 3]
JP 2000-332084 A (first page)
[Patent Document 4]
JP 2002-270672 A (page 1, page 3)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, since the above-described atmospheric transfer device 20 incorporates an independent substrate transfer device and aligner, it is difficult to reduce the cost as it is.
Therefore, it is conceivable that the aligner is subordinately coupled to the substrate transfer device in order to simplify the aligner mechanism by effectively utilizing the high degree of freedom of the multi-axis robot. The technique for calculating the correction amount without transferring the wafer to the aligner is one example.
[0011]
However, in such a known method, when the alignment position is at the base of the multi-axis robot, the rotation function of the base of the multi-axis robot is used to detect notches and the like. A notch or the like is detected while rotating the wafer with a rotary table attached to the wafer hand. For this reason, if it is attempted to omit the rotation mechanism dedicated to alignment for simplifying the aligner, the alignment position is limited to a specific location.
[0012]
Therefore, when the aligner is subordinately coupled to the substrate transfer device for the sake of simplification by omitting the rotation mechanism dedicated to alignment, the aligner and the substrate transfer device are arranged so that the alignment position is not unnecessarily strictly limited. It is a technical problem to devise the coupling mode.
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to realize an aligner-equipped substrate transfer device that does not have an alignment-dedicated rotation mechanism and an undesired limitation on the alignment position.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
About the 1st thru | or 4th solution means invented in order to solve such a subject, the structure and effect are demonstrated below.
[0014]
[First Solution]
The aligner-equipped substrate transfer apparatus according to the first solution means that the center position of the substrate is adjusted using the edge of the disk-shaped substrate to be processed and formed at the edge as described in claim 1 at the beginning of the application. An alignment aligner such as a notch formed to adjust the rotational position of the substrate, and an arm of a multi-axis robot and a substrate holding hand attached to the tip of the aligner to transfer the substrate. In the substrate transfer apparatus with an aligner provided with the substrate transfer apparatus, the aligner holds the substrate by pressing the edge at multiple points simultaneously with an alignment stage for temporarily supporting the substrate. An alignment chuck that adjusts the center position of the substrate, and an alignment sensor such as an optical sensor that performs non-contact detection of the notch, and the stage includes the stage The substrate transfer device is configured separately from the substrate transfer device and is provided in a range in which the substrate can be transferred by the substrate transfer device, the chuck and the sensor are mounted on the hand, and the substrate transfer device is When the substrate is held by the chuck, the hand can be rotated at the stage around the center position of the substrate.
[0015]
In such a substrate transfer apparatus with an aligner of the first solving means, when the substrate is held by the hand to transfer the substrate by the substrate transfer apparatus, if the chuck is operated, The center of the substrate is mechanically positioned.
Then, the substrate is temporarily transferred and supported on the alignment stage by the substrate transfer device. At the stage, the notch is detected while rotating the hand with the substrate separated and moving the alignment sensor along the edge of the substrate. Then, when the substrate is picked up again by the hand at the rotation position corresponding to the detection result, the rotation position of the substrate is adjusted.
[0016]
In this way, the holding chuck of the hand is also used for alignment of the center position of the substrate, and the alignment sensor is moved along the edge of the substrate by using the rotation function of the substrate transfer device. It is possible to perform notch detection for positioning the substrate rotation without rotating the substrate after positioning the substrate center in advance. Therefore, not only the rotation mechanism dedicated to alignment can be omitted, but also by providing an alignment stage, alignment can be performed almost anywhere in the substrate transfer range by the substrate transfer device. .
Therefore, according to the present invention, it is possible to realize an aligner-equipped substrate transfer apparatus that does not have an alignment-dedicated rotation mechanism and an undesired limitation on the alignment position.
[0017]
[Second Solution]
The substrate transfer apparatus with an aligner of the second solution means is the substrate transfer apparatus with an aligner of the first solution means as described in claim 2 at the beginning of the application, wherein a plurality of the sensors are spaced apart. It is provided.
[0018]
In the aligner-equipped substrate transfer apparatus of the second solving means, each sensor simultaneously scans a different portion of the substrate edge as the hand rotates.
Thereby, since the scanning range is shared by the plurality of sensors, the notch detection is efficiently performed for the edge over an angular range wider than the rotation range of the hand.
Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a substrate transfer apparatus with an aligner that does not have an alignment-dedicated rotation mechanism, an undesired limitation on the alignment position, and that alignment is fast.
[0019]
[Third Solution]
According to a third aspect of the present invention, there is provided an aligner-equipped substrate transfer apparatus as described in claim 3 at the beginning of the application, wherein the aligner-equipped substrate transfer apparatus is the aligner-equipped substrate transfer apparatus. It is provided.
[0020]
The aligner-equipped substrate transfer apparatus of the third solution means that there are a plurality of stages, so that the aligned substrates are supported on some of the stages while the other unoccupied stages are supported. It is possible to align another substrate. As a result, the alignment stage can be used as a temporary holding buffer. Since the alignment stages are simple and inexpensive, even if a plurality of alignment stages are provided, the cost increase is only slight.
Therefore, according to the present invention, an aligner-equipped substrate transfer apparatus that has neither an alignment-specific rotation mechanism nor an undesired limitation on the alignment position and also has a buffering function for an aligned substrate can be realized at low cost.
[0021]
[Fourth Solution]
An aligner-equipped substrate transfer apparatus according to a fourth solution means is the aligner-equipped substrate transfer apparatus according to the first to third solution means, as described in claim 4 at the time of filing, That is, the substrate support is formed in multiple stages.
[0022]
In such a substrate transfer apparatus with an aligner of the fourth solving means, the substrate after alignment is supported by a part of the support part, and another substrate is supported by another vacant support part. Can be aligned.
As a result, if a plurality of alignment stages are used, it is possible to use the alignment stage as a temporary holding buffer even if only one alignment stage remains. Note that the cost increase and the size increase due to the multi-stage support stage of the alignment stage are very small.
Therefore, according to the present invention, a compact substrate transfer apparatus with an aligner can be realized at low cost, which has neither an alignment-specific rotation mechanism nor an undesired limitation on the alignment position and also has a buffering function for the aligned substrate. .
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Specific embodiments for implementing the aligner-equipped substrate transfer apparatus of the present invention achieved by such a solution will be described with reference to the following first to fifth embodiments. The first embodiment shown in FIGS. 1 to 3 embodies the first and second solving means described above. The second embodiment shown in FIG. 4 and the third embodiment shown in FIG. The embodiment is a modified example thereof, the fourth embodiment shown in FIG. 6 embodies the above-mentioned third solving means, and the fifth embodiment shown in FIG. 4 is an embodiment of the solution.
In the illustration, for the sake of simplification, the casing panel, the fasteners such as the base, the frame, and the bolts, and the couplings such as the hinges are omitted from the illustration, and those necessary for explaining the invention and related items are omitted. It is illustrated centering on what to do. Further, since the same reference numerals are given to the same constituent elements as those in the prior art, the repeated description will be omitted, and the following description will focus on differences from the prior art in FIG.
[0024]
[First embodiment]
About the 1st Example of the board | substrate transfer apparatus with an aligner of this invention, the specific structure is described with reference to drawings. FIG. 1 shows an apparatus configuration, where (a) is a side view of a mechanism unit, (b) is a plan view thereof, (c) and (d) are plan views of essential parts, and (e) is a block diagram of a control system. It is. 2A and 2B show detailed structures of the wafer hand and the wafer chuck in the mechanism, wherein FIG. 2A is a plan view and FIGS. 2B to 2D are side views. 3A and 3B show detailed structures of the wafer hand, the alignment optical sensor, and the alignment stage. FIG. 3A is a side view, and FIG. 3B is a longitudinal side view.
[0025]
This substrate transfer apparatus with aligner (60 + 70) is different from the conventional example (21 + 22) described above. Conventionally, the aligner has been separated into the atmospheric transfer apparatus 20 and can be operated independently. 21 and the substrate transfer device 22 become a new substrate transfer device 60 and alignment stage 70 that are connected and cooperate.
More specifically (see FIGS. 1A and 1B), the aligner 21 is divided into an alignment stage 70 (support base), a notch sensor 64 (notch sensor), a wafer chuck mechanism, and a rotation mechanism, of which the alignment stage 70 is left in the atmospheric transfer device 20 as a separate body from the multi-axis robot 23 and the wafer hand 24 (substrate transfer device), but the notch sensor 64 is mounted on the wafer hand 24 and the wafer chuck mechanism is It is absorbed by the chuck 61 + 62 of the wafer hand 24 to become a shared / common member, and the rotation mechanism is omitted. The substrate transfer device 22 is a substrate transfer device 60 to which a notch sensor 64 is added.
[0026]
The multi-axis robot 23 of the substrate transfer device 60 may be a conventional product, a commercially available general-purpose product, or a custom-made product as long as it has the next substrate transfer range and a hand rotation function. That is, in addition to being able to transfer the wafer 12 from the wafer carrier 11 to the alignment stage 70 and further to the load lock 30, the wafer hand 24 is brought to the alignment stage 70 (FIG. 1A). , (B)), and the robot arm (23) may be rotated outward by a predetermined angle, for example, about 30 ° with the wafer hand 24 as the center (see FIGS. 1C and 1D). The rotation of the wafer hand 24 is performed with the center of the wafer 12 at the center of rotation when the wafer 61 is held on the chuck hand 61 + 62 by the chuck 61 + 62, that is, with a virtual straight line penetrating the center of the wafer 12 as a rotation axis. Is to rotate. Note that the atmospheric transfer robot controller 25 that controls the operation of the multi-axis robot 23 in accordance with a command from the main controller 66 (control device) (see FIG. 1E) can basically be a conventional product or a general-purpose product.
[0027]
The notch sensor 64 (see FIGS. 1C, 1D, and 2A) is a non-contact detection of a notch (alignment notch) at the edge of the wafer 12, for example, a reflective optical sensor. In this case, the wafer 12 is placed on the edge of the wafer 12 when the wafer 12 is held on the wafer hand 24 by the chuck 61 + 62. In this example, two (a plurality of) notch sensors 64 are mounted on one wafer hand 24 and are separated by about 20 ° corresponding to the rotation angle. Note that the 20 ° and the 30 ° are merely examples. In addition, the detection signal of the notch sensor 64 is sent to the main controller 66 (arithmetic unit) via, for example, the input / output circuit 65, and used for processing such as notch presence determination and alignment amount calculation. It has become so.
[0028]
The chuck 61 + 62 (see FIGS. 2A and 2B) includes two chuck stators 61 directly attached to the fingertip side (tip side, one side) of the wafer hand 24, and a wrist ( It consists of three chuck movers 62 attached indirectly via a chuck slider 63 at the base side and the other side. The chuck slider 63 reciprocates in accordance with, for example, a command received from the main controller 66 via the input / output circuit 65 (see FIG. 1E), thereby causing the chuck movable element 62 to face the chuck stator 61. It is mounted on the wafer hand 24 so as to advance and retreat (see FIGS. 2C and 2D).
[0029]
When the chuck mover 62 is retracted to place the wafer 12 on the wafer hand 24 (see FIG. 2C), and then the chuck mover 62 is advanced (see FIG. 2D), The chuck stator 61 and the chuck movable element 62 are pressed against each other at five dispersed points (multiple points). Each of the chuck stator 61 and the chuck movable element 62 is composed of a rotatable small ring, and is fixed to the wafer hand 24 or the chuck slider 63 so as to be a support shaft. Therefore, when the wafer 12 is held on the wafer hand 24. At the same time, the center of the disk-shaped wafer 12 is smoothly brought to a predetermined position (same point) on the wafer hand 24. Since the number of pressing points by the chucks 61 + 62 is more than three, the center of the wafer 12 can be accurately positioned even when a notch is present at any of the chuck stator 61 and the chuck movable element 62.
[0030]
The alignment stage 70 (see FIG. 1 and FIG. 3) includes a base plate 71 installed in the room of the atmospheric transfer device 20 for supporting the wafer 12, and three installed and standing on the upper surface thereof. A support 72 is provided. The support column 72 is higher than the thickness of the wafer hand 24 in the horizontal state, and secures room for the wafer hand 24 to be rotated in a horizontal plane below the wafer 12 lying on the support column 72. The alignment stage 70 has no movable member for alignment.
[0031]
The main controller 66 (see FIG. 1 (e)) is composed of a programmable sequencer or computer, and issues a command to the atmospheric transfer robot controller 25 to control the operation of the multi-axis robot 23, or the vacuum transfer robot controller 42. The operation of the frog leg 41 is controlled in the same manner as in the prior art, but in response to the change of the aligner 21 and the like, a program modification that adds the following functions has been made. . That is, although detailed block diagrams and flowcharts are omitted, when the wafer 12 is temporarily transferred to the alignment stage 70 for alignment, a command is issued to the atmospheric transfer robot controller 25 to move the wafer hand 24 to the alignment stage 70. By the way, while rotating, the output of the notch sensor 64 is monitored in parallel to detect the direction (direction, angle deviation) of the notch. If the notch cannot be detected, the wafer 12 is once again lifted and rotated by a predetermined angle, and then a retry is made. After the notch is detected, the wafer 12 is held again after the wafer hand 24 is rotated so as to eliminate the angular deviation.
[0032]
The use mode and operation of the aligner-equipped substrate transfer apparatus of the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIGS. 2C and 2D show the wafer 12 held by the wafer hand 24. FIGS. 1A and 1B show that the wafer 12 is transferred to the alignment stage 70 by the substrate transfer device 60. FIG. 1C, 1D, and 3 show the wafer hand 24 being rotated below the wafer 12. FIG. Since operations other than the alignment operation are the same as in the prior art, a detailed description will be given below of taking out the wafer 12 from the wafer carrier 11 and aligning the center position and the rotational position.
[0033]
First, when the wafer 12 is taken out from the wafer carrier 11, the chuck mover 62 is moved backward to open the chuck 61 + 62 (see FIG. 2C), and the chuck 12 is lifted after the wafer 12 is lifted there. Then, the wafer 12 is held by the wafer hand 24, and at the same time, mechanical positioning is performed, so that the center position of the wafer 12 comes to a predetermined position (same point) on the wafer hand 24.
[0034]
In this way, the wafer hand 24 holding the wafer 12 while adjusting the center position of the wafer 12 moves above the alignment stage 70 and moves down after the chuck movable element 62 moves backward. As a result, the wafer 12 moves on the support 72 and leaves the wafer hand 24 (see FIG. 3A), and then the notch sensor 64 performs notch detection (see FIG. 3B). Specifically, when the wafer hand 24 is rotated (see FIGS. 1C and 1D), the notch sensor 64 moves along the edge of the wafer 12, so that the reflected light is interrupted in the scanning range. It is determined that there is a notch.
[0035]
According to such a method, since the center position of the wafer 12 is adjusted in advance and there is no possibility that the scanning target of the notch sensor 64 will be detached from the edge of the wafer 12, the beam light of the notch sensor 64 is sufficiently narrowed down. The detection accuracy can be increased by a simple method.
Further, since the two notch sensors 64 are separated by 20 ° corresponding to the rotation angle, when the wafer hand 24 rotates 30 °, the scanning range of the notch sensor 64 reaches 50 ° in total. Thus, even if the angle that can be rotated at a time is limited due to the interference between the wafer hand 24 and the support 72 or / and the capability of the multi-axis robot 23, a wider range is efficiently scanned.
[0036]
In addition, since the operation in which the orientations of the notches are generally aligned when the wafers 12 are accommodated in the wafer carrier 11 is adopted in many systems, the notches are usually detected by one rotation scanning. When the notch cannot be detected due to movement in the wafer carrier 11, the notch is detected by repeating predetermined angle rotation of the wafer 12 and notch detection on the alignment stage 70.
[0037]
When the direction of the notch is detected, the deviation between the reference direction defined in the required specifications and design standards and the detection direction is calculated, and the wafer hand 24 is rotated by that amount to eliminate the angular deviation. . Then, the wafer hand 24 is raised, the wafer 12 is taken out from the alignment stage 70, the wafer hand 24 is extended, and the wafer 12 is transferred to the load lock 30.
[0038]
Thus, when the wafer 12 is transferred to the load lock 30 after the center position is adjusted and the rotation position is adjusted, the center position and the notch direction coincide with the prescribed reference position and reference direction. Moreover, apart from the rotation angle for eliminating the angle deviation, other transfer paths and alignment operations can be determined in advance by parameter setting, teaching, etc., and even with such a simple control method High accuracy is ensured.
[0039]
[Second embodiment]
The arrangement of the notch sensors 64 shown in FIG. 4 in a plan view is different from the above-described embodiment in that the substrate transfer apparatus with an aligner according to the present invention is increased by two notch sensors 64 to four. That is.
The two existing ones are attached to the base side of the wafer hand 24 apart from each other, but the two additional ones are attached to the tip side of the wafer hand 24 and are also arranged apart from each other.
As a result, the total scanning range of the notch sensor 64 with respect to the rotation angle of the wafer hand 24 is further expanded, so that notch detection can be performed promptly even when the orientation of the wafer 12 in the wafer carrier 11 is not uniform.
[0040]
[Third embodiment]
The aligner-equipped substrate transfer apparatus of the present invention in which the alignment stage 70 is shown in a side view in FIG. 5 is different from the above-described embodiments in that a CCD camera 67 is installed above the alignment stage 70. It is. Although not shown, appropriate lighting is also installed.
The CCD camera 67 has a resolution that can detect the notch for the time being. By taking an image of the entire upper surface of the wafer 12 and performing image data processing with the main controller 66 or the like, the direction of the notch is obtained. Is being roughly grasped.
[0041]
In this case, the preliminary notch detection using the CCD camera 67 makes it possible to narrow the scanning range of the notch sensor 64 by the rotation of the wafer hand 24 to a narrow range, so that the orientation of the wafer 12 accommodated in the wafer carrier 11 can be reduced. Even if they are completely separated, notch detection is always short.
[0042]
[Fourth embodiment]
FIG. 6 is a plan view showing the arrangement state of the alignment stage 70. The aligner-equipped substrate transfer apparatus of the present invention is different from the above-described embodiments in that the number of alignment stages 70 is increased to two (plural). It is a point.
[0043]
In this case, since there are two alignment stages 70 in the atmospheric transfer device 20, the wafer 12 that has been taken out of the wafer carrier 11 and has been aligned cannot be delivered to the load lock 30 due to the convenience of the subsequent unit, for example. In such a case, the wafer 12 is placed on one alignment stage 70 as it is. If the other alignment stage 70 is empty, the next wafer 12 is taken out of the wafer carrier 11 and temporarily transferred to the other alignment stage 70, where the alignment with the next wafer 12 is completed.
[0044]
In this way, up to two wafers 12 can be aligned, held and stopped, and thus the aligned wafer 12 is supplied promptly when preparation for receiving subsequent units is completed.
Further, even when the cycle time of subsequent units frequently fluctuates, the use of the two alignment stages 70 as buffers can suppress a decrease in throughput due to alignment delay.
[0045]
[Fifth embodiment]
The substrate transfer apparatus with an aligner according to the present invention, in which the alignment stage 70 is shown in a side view in FIG. 7, is different from those in the above-described embodiments. The alignment stage 70 has two stages (multistage) of support portions for the wafer 12. It is the point formed in.
A slit 73 (bearing portion) is engraved and formed at an intermediate position of the support column 72 so that the wafer 12 can be placed there. The lower wafer 12 and the upper wafer 12 placed above the wafer 12 are sufficiently separated from each other in the vertical direction so that the notch detection beam light directed to the other wafer 12 is not erroneously detected. Yes. Or it is slightly shifted to the side. Or it is partitioned off by a light shielding member.
[0046]
With such an alignment stage 70, alignment can be performed at either the upper stage or the lower stage. Further, as in the fourth embodiment, it can be used as two temporary holding buffers. Furthermore, a plurality of alignment stages 70 may be provided in combination with the fourth embodiment described above.
In this case, by forming the slit 73 by making the column 72 longer, the same effect as that of a plurality of stages can be enjoyed easily and inexpensively.
[0047]
[Others]
In each of the above-described embodiments, the case where the notch is detected and aligned has been described. However, the application of the present invention is not limited to the notch detection, and may be a method of detecting a notch of another shape such as an orientation flat. . The substrate to be aligned is not limited to a silicon wafer, but may be any substrate in which an alignment notch is formed on a disk.
Further, the substrate transfer device 60 is not limited to the one that transfers the wafer 12 between the wafer carrier 11 and the load lock 30 as described above, and the transfer stage is an alignment stage for positioning the substrate. It is sufficient if the substrate can be temporarily transferred to 70.
[0048]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, in the substrate transfer apparatus with an aligner of the first solving means of the present invention, the alignment sensor is moved along the edge of the substrate using the rotation function of the substrate transfer apparatus. By performing the notch detection without rotating the substrate by moving it, it is possible to realize an aligner-equipped substrate transfer device that does not have an alignment-specific rotation mechanism and an undesired limitation of the alignment position. There is a great effect.
[0049]
Further, in the substrate transfer apparatus with an aligner of the second solving means of the present invention, since the scanning range is shared by a plurality of sensors, the rotation mechanism dedicated for alignment also has an alignment position failure. There is an advantageous effect that the aligner-mounted substrate transfer apparatus without any desired limitation and quick alignment can be realized.
[0050]
Furthermore, in the substrate transfer apparatus with an aligner according to the third solving means of the present invention, since the simplified stages are pluralized, there is no undesired limitation on the alignment dedicated rotation mechanism and the alignment position. There is an advantageous effect that the aligner-equipped substrate transfer apparatus having the buffering function of the aligned substrate can be realized at low cost.
[0051]
Moreover, in the substrate transfer apparatus with an aligner of the fourth solving means of the present invention, since the simple stage is multi-staged, the rotation mechanism dedicated for alignment is not undesirably limited in alignment position and has already been aligned. There is an advantageous effect that a compact aligner-equipped substrate transfer apparatus having a substrate buffering function can be realized at low cost.
[Brief description of the drawings]
1A is a side view of a mechanism part, FIG. 1B is a plan view thereof, and FIGS. 1C and 1D are plan views of main parts of a first embodiment of a substrate transfer apparatus with an aligner according to the present invention; FIG. 4E is a block diagram of the control system.
2A and 2B show detailed structures of a wafer hand and a wafer chuck, wherein FIG. 2A is a plan view and FIGS. 2B to 2D are side views.
3A and 3B show detailed structures of a wafer hand, an optical sensor, and an alignment stage, where FIG. 3A is a side view, and FIG. 3B is a longitudinal side view.
FIG. 4 is a plan view showing an arrangement state of optical sensors in a wafer hand in a second embodiment of a substrate transfer apparatus with an aligner according to the present invention.
FIG. 5 is a side view around an alignment stage in a third embodiment of an aligner-equipped substrate transfer apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing an arrangement state of alignment stages in a fourth embodiment of a substrate transfer apparatus with an aligner of the present invention.
FIG. 7 is a side view around an alignment stage in a fifth embodiment of a substrate transfer apparatus with an aligner of the present invention.
FIGS. 8A and 8B show a combination example of a conventional aligner and a substrate transfer device, where FIG. 8A is a plan view of the entire arrangement, and FIG. 8B is a side view of the substrate transfer device.
[Explanation of symbols]
10 ... loader unloader,
11 ... wafer carrier, 12 ... wafer (disc-shaped substrate to be processed),
20 ... In-air transfer device (substrate transfer device with aligner),
21 ... Aligner, 22 ... Substrate transfer device, 23 ... Multi-axis robot (articulated robot),
24 ... Wafer hand, 25 ... In-air transfer robot controller,
30 ... Load lock (barometric pressure conversion chamber),
40 ... Cluster tool (in-vacuum transfer device),
41 ... Frogleg, 42 ... Vacuum transfer robot controller,
50. Process device (processing device),
60 ... Substrate transfer device,
61 ... Chuck stator, 62 ... Chuck mover, 63 ... Chuck slider,
64 ... Notch sensor (optical sensor), 65 ... Input / output circuit,
66 ... main controller (arithmetic control device), 67 ... CCD camera,
70 ... Alignment stage (base)
71 ... Base plate, 72 ... Post, 73 ... Slit (support part)
