JP2009038411A

JP2009038411A - 基板位置決めシステム

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Publication number: JP2009038411A
Application number: JP2008295990A
Authority: JP
Inventors: Tetsunori Otaguro; 徹典大田黒; Seiji Matsuda; 清二松田
Original assignee: Hirata Corp
Current assignee: Hirata Corp
Priority date: 2003-12-04
Filing date: 2008-11-19
Publication date: 2009-02-19
Anticipated expiration: 2024-12-03
Also published as: JP4713628B2; WO2005055312A1; WO2005055315A1; US20060208749A1; US7242204B2; JPWO2005055315A1; JP4287434B2

Abstract

【課題】半導体製造処理に用いられるウエハ等の基板に塵等が付着することを防止し、短時間で精度よく基板の向きを調整する基板位置決めシステムを提供すること。
【解決手段】基板処理システムＡでは、複数のローラ２２０により、ウエハＷの周縁を他方向から押圧することで、その中心位置合わせを行う。そして、当該ローラ２２０による中心位置合わせ状態を維持したまま、当接部材２１０の当接部２１１をウエハＷの切り欠きＷａに当接させ、当接部材２１０を弧状に移動することでウエハＷを回転してその向きを調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体の製造工程で用いられるウエハに代表される円形基板の位置決め技術に関する。

半導体製造工程において、ウエハに代表される円形基板は、複数種類の各処理装置間で搬送され、順次処理される。各処理装置へ基板を搬入する際には、その都度基板の向きを一定の方向に調整することが必要となる。このため、基板にはその向きを示すオリエンテーションフラットと呼ばれる直線状の切り欠きや、ノッチと呼ばれるＶ字型又はＵ字型の切り欠きがその周縁に設けられている。そして、この切り欠きを基準として基板の向きが調整される。

基板の向きを調整する技術としては、従来から種々の方式のものが提案されている。例えば、真空吸着チャックで基板の裏面を吸着して保持し、基板を回転させる方式が提案されている。しかし、この方式では、基板の下面に真空吸着器が接触するため、基板の下面に塵等が付着して歩留まりの原因となる。

また、例えば、特開平１２−１３３６９６号公報には、クランプにより基板を挟持して回転させる方式が提案されている。この方式では、基板に塵等が付着することを低減できるが、基板の切り欠きを検出するために基板を数回持ち直す必要があり、処理に時間がかかる。

また、特開２００２−３６８０６５号公報には、ベルヌーイチャック方式により、非接触で基板を支持すると共に、基板の周縁の複数箇所に１つの駆動ローラと複数の従動ローラを当接し、駆動ローラを回転することで基板を回転させる方式が提案されている。しかし、この方式では、基板と駆動ローラとに滑りを生じたり、或いは、駆動ローラを停止しても、基板が惰性で回転する等、基板の回転量の制御が必ずしも容易ではなく、基板の向きの調整の精度が必ずしもよくない。

特開平１２−１３３６９６号公報特開２００２−３６８０６５号公報

本発明は上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、基板に塵等が付着することを防止し、短時間で精度よく基板の向きを調整することにある。

上記目的を達成するため、本発明によれば、円形の基板であって、その周縁に当該基板の向きを示す切り欠きが設けられた基板の向きを調整する基板位置決めシステムであって、前記基板を、非接触で略水平に支持する支持装置と、前記支持装置により支持された前記基板の前記切り欠きの位置を検出するセンサと、前記支持装置により支持された前記基板を回転させ、当該基板の向きを調整する基板回転装置と、前記基板の中心と前記基板回転装置の回転中心とが一致するように、前記基板の周縁の位置を規定する規定手段と、を備え、前記支持装置は、固定系の支柱に支持される円形状の支持テーブルと、前記支持テーブルの上面に設けられ、エアーを噴出する複数のエアー噴出口と、を有し、前記基板回転装置は、前記支柱の軸心回りに回転自在に設けられる回転部と、前記回転部に、一方側の端部が連結されるアーム部と、前記アーム部の他方側の端部に取付けられ、前記切り欠きに挿抜自在に設けられる当接部材と、を有し、前記支持装置によりエアー浮遊される前記基板の切り欠き位置に前記当接部材が挿入され、前記規定手段にて前記基板の周縁がガイドされつつ、前記回転部および前記アーム部が回転されて前記基板の向きが調整されることを特徴とする基板位置決めシステムが提供される。

＜システムの構成＞
図１は本発明の一実施形態に係る基板位置決めシステムＡの平面図、図２は基板位置決めシステムＡの正面図、図３は基板位置決めシステムＡの構造の概略説明図である。本実施形態の基板位置決めシステムＡは、半導体製造工程に用いられることを想定しており、各半導体処理装置間で基板（ウエハＷ）が移送される際、その位置決めを行うシステムを想定している。基板位置決めシステムＡは、例えば、各半導体処理装置のウエハ導入部分に設けられる。図１４Ａ及び１４ＢはウエハＷの例を示す図である。半導体製造工程に用いられるウエハは、一般に、円形の薄板状をなしており、その周縁の一部に、ウエハＷの向きを示す切り欠きが設けられている。この切り欠きの種類は、図１４Ａに示すようにノッチと呼ばれるＶ字型又はＵ字型の切り欠きＷａか、図１４Ｂに示すようにオリエンテーションフラットと呼ばれる直線状の切り欠きＷｂに大別される。基板位置決めシステムＡでは、これらの切り欠きのいずれの場合にも対応できるが、本実施形態では主として図１４Ａに示すノッチと呼ばれる切り欠きＷａが設けられたウエハの位置決めを行う場合について説明する。

図１〜図３を参照して、まず、基板処理装置ＡにおけるウエハＷの支持機構について説明する。基板処理装置ＡはウエハＷと非接触でウエハＷを支持する支持テーブル１００を備える。支持テーブル１００は全体的に円形状をなしており、ベースプレート１０に固定された円柱状の支柱１１０の上端に固定して支持されている。支持テーブル１００の上面には、クリーンエアーを噴出する複数の噴出口１０４が設けられたエアー噴出部１０１及び１０２と、ウエハＷを支持テーブル１００上へ移載する移載ロボットのアームが水平方向に進入する溝部１０３と、が形成されている。エアー噴出部１０１は支持テーブル１００の中心部分において断面円形状に形成されている。また、エアー噴出部１０２は支持テーブル１００の周縁側の一定の範囲に渡って、支持テーブル１００の中心について対称に２箇所形成されている。エアー噴出部１０１と１０２とは、その上面の高さが略同じに設定されており、また、その上面は水平方向に平坦に設定されている。

噴出口１０４の径は、例えば、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度であり、図面上は実際よりも大きく描かれている。図３に示すように、支持テーブル１００の内部には噴出口１０４から噴出されるクリーンエアーの流路１０５が形成されている。この流路１０５は、支柱１１０内部においてその軸線に沿って設けられた流路１１１と連通している。流路１１１は支柱１１０の下端部においてポンプ１１２（図２参照）と接続されており、ポンプ１１２から圧送されるクリーンエアーは、流路１１１及び１０５を通って噴出口１０４から噴出される。

次に、支持テーブル１００によるウエハＷの支持原理について説明する。本実施形態ではクリーンエアの噴出によりウエハＷを浮遊させて支持する。
つまり、噴出口１０４からクリーンエアを噴出するとウエハＷは上方へ押し上げられ、クリーンエアの圧力とウエハＷの自重とがバランスし、ウエハＷは支持テーブル１００から一定の距離（０．２ｍｍ程度）だけ離れた浮遊状態で保持されることになる。この場合、クリーンエアの噴出方向と噴出量とを調整することで、ベルヌーイ方式によりウエハＷを浮遊状態にて支持することもできる。つまり、支持テーブル１００上にウエハＷが存在する状態で、噴出口１０４からクリーンエアーを噴出すると、ウエハＷは上方へ押し上げられるが、ウエハＷと支持テーブル１００の上面（エアー噴出部１０１及び１０２の上面）との間隔が一定以上に広がると、ウエハＷと支持テーブル１００の上面との間に負圧を生じて、ウエアＷが支持テーブル１００に引き付けられることになる。このため、ウエハＷは支持テーブル１００から一定の距離だけ離れた浮遊状態で保持されることになる。なお、ここではエア浮上及びベルヌーイ方式を例に挙げたが、ウエハＷを非接触で支持できる方式であれば、他の方式を採用してもよいことはいうまでもない。

次に、基板処理装置Ａにおける、ウエハＷの回転機構について説明する。概説すると、本実施形態では、図１４に示すウエハＷの中心Ｃ１（切り欠きがないと仮定した場合の円の中心）と、図１及び図２に示す支柱１１０の軸線Ｃ２とを一致させることでウエハＷのセンタリングを行うと共に、ウエハＷを回転させ、その向きを調整する。まず、後述する当接部材を移動させる移動ユニットの構成について図２〜図４及び図６を参照して説明する。

移動ユニット２００は、支柱１１０と同心で円筒状に形成され、軸線Ｃ２を回転中心として回転する回転部２０１と、回転部２０１に端部が連結され、回転部２０１の側方に水平に突出したアーム部２０２と、を備える。回転部２０１はその上下双方の端部において軸受け２０３を介して支柱１１０に回転自在に取付けられている。回転部２０１の下端部側にはプーリ２０４が固定されている。また、移動ユニット２００は回転部２０１を回転駆動するためのモータ２０５を備える。モータ２０５は例えばステッピングモータであるが、回転量の制御が可能なものであれば他のものでもよい。モータ２０５の出力軸にはプーリ２０６が取付けられており、プーリ２０４とプーリ２０６との間には、無端のベルト２０７が張設され、ベルト伝動機構を構成している。従って、モータ２０５を回転駆動すると、このベルト伝動機構を介して回転部２０１が軸線Ｃ２回りに回転し、回転部２０１に連結されたアーム部２０２が回動することになる。なお、本実施形態では回転部２０１を回転駆動する機構としてベルト伝動機構を用いたが、歯車機構等、他の伝動機構を用いてもよい。

次にアーム部２０２の構成について説明する。アーム部２０２は、その一方の端部が回転部２０１に連結され、他方の端部には当接部材２１０が取付けられている。アーム部２０２は中空状に形成されており、当接部材２１０側の端部付近には当接部材２１０を上下方向（鉛直方向）に移動させる昇降機構が内蔵されている。図５Ａは当接部材２１０及びその昇降機構の構成図である。当接部材２１０は、その上端部側においてピン状に形成された当接部２１１と、その下端部側の側面に形成されたラック部２１２と、を備える。当接部２１１は、ウエハＷを回転させる際に、その側面がウエハＷの切り欠きＷａの縁に当接することになる部分である。当接部２１１の先端は上方に向かって縮径するテーパ状に形成されている。そして、当接部２１１の上端にはセンサ２１３が取付けられている。センサ２１３は、ウエハＷの切り欠きＷａの位置を検出するセンサであって、例えば、反射型の光センサであるが、切り欠きＷａを検出できるセンサであれば他のセンサでもよい。

このような構成からなる当接部材２１０はアーム部２０２の上板に設けられた穴２０２ａ（図３参照）と、アーム部２０２の内部に取付けられ、当接部材２１０が挿通する溝２１４ａが設けられたガイド部材２１４と、に支持されて上下方向にのみ移動可能に取付けられている。次に、アーム部２０２の内部には、モータ２１５とモータ２１５の出力軸に取付けられたピニオン２１６とが内蔵されている。モータ２１５は例えばステッピングモータであるが回転量を制御できるものであれば他のものでもよい。ピニオン２１６は当接部材２１０のラック部２１２と噛み合うように配設されている。従って、モータ２１５を回転すると、その回転方向に応じて当接部材２１０が昇降することになる。なお、本実施形態では当接部材２１０の昇降機構にラック−ピニオン機構を採用しているが、例えば、カム機構等のような他の昇降機構を採用してもよく、更に、動力源としてモータ以外にも電磁ソレノイド等の他の動力源を採用してもよい。

次に、当接部材２１０の昇降時の態様について説明する。まず、通常時には図２に示すように当接部材２１０の上端がウエハＷの下に位置し、当接部２１１が切り欠きＷａの縁に当接しない非当接位置にある。一方、ウエハＷを回転させる際にはモータ２１５を回転させて当接部材２１０を上昇させ、図５Ｂに示すように当接部２１１が切り欠きＷａの縁に当接する当接位置へ移動する。このとき、図５Ｃに示すように当接部２１１は切り欠きＷａの周方向両側の各縁Ｅ１、Ｅ２との間に挟まれるような状態にある。この状態でアーム部２０２を回動し、当接部材２１０を移動させると、その移動方向に応じて当接部２１１が、縁Ｅ１又はＥ２のいずれかと当接してこれを押圧し、当接部２１１の回動によりウエハＷに回転力を与えることになる。このような作用を得るべく、当接部２１１は、軸線Ｃ２からウエハＷの半径分の距離内に配置され、かつ、ちょうど切り欠きＷａに進入できるような位置に配置される。

ここで、当接部２１１の大きさ（径）はウエハＷの自由回転を規制する程度の大きさに設定されることが望ましい。つまり、当接部材２１０が移動して停止した際にウエハＷが回転しないように、当接部２１１がこれを規制するようにすることが望ましい。例えば、図５Ｃの例で、当接部２１１が縁Ｅ１側へ移動し停止した場合、当接部２１１の径が小さいと、当接部２１１と縁Ｅ２との間の隙間分だけウエハＷが回転してしまうおそれがある。このため、当接部２１１の径は、当接部２１１が切り欠きＷａに進入したときに、縁Ｅ１及びＥ２の双方に略当接するように、最大限大きく設定することが好ましい。こうすることで、ウエハＷが回転することが防止され、ウエハＷをより高速で回転し、停止することが可能となり、処理の短時間化を図ることができる。

なお、当接部２１１の径は縁Ｅ１及びＥ２の双方にピッタリ当接するように設定されることが理想的であるが、当接部２１１の径を大きくすると、当接部２１１を切り欠きＷａに進入させる際に、当接部材２１０の上端がウエハＷａと干渉するおそれがある。その対策として本実施形態のように当接部２１１の上端をテーパ状にすることで当該干渉を低減するようにすることが挙げられる。また、その対策として当接部２１１を昇降するのみならずウエハＷの半径方向に水平移動させる機構を追加することも挙げられる。この機構を追加した場合、当接部２１１を切り欠きＷａに進入させる際には、ウエハＷの半径方向外側の縁Ｅ１とＥ２との幅がより広い位置で当接部２１１を上昇させる。その後、当接部２１１を半径方向内側へ移動させ、縁Ｅ１とＥ２との幅がより狭い位置へ移動させれば、当接部２１１を縁Ｅ１及びＥ２の双方にピッタリ当接させることができ、しかも、当接部２１１をより小さくできるので、上述した干渉を回避することができる。

また、本実施形態では当接部２１１をピン状に形成しているが、その形状はこれに限られず、ウエハＷの自由回転を規制する種々の形状を採用することができ、例えば、切り欠きＷａの形状に合わせて断面３角形状とすることができる。また、本実施形態では当接部材２１０を昇降するようにしているが、例えば、当接部材２１０は固定として支持テーブル１００を昇降してウエハＷ側を昇降するように構成してもよいし、或いは、当接部材２１０をアーム部２０２に固定し、アーム部２０２、又は、アーム部２０２及び回転部２０１、を昇降するように構成してもよい。

次に、当接部材２１０の移動によるウエハＷの回転の際、ウエハＷの水平方向への平行移動を規制し、ウエハＷがほとんど偏心することなく、その中心Ｃ１を軸線Ｃ２と一致させた状態で回るようにする構成について説明する。

図１〜図３を参照して、本実施形態の基板位置決めシステムＡでは、ウエハＷの中心Ｃ１と軸線Ｃ２とが一致するように、ウエハＷの周縁の位置を規定する規定手段として、４つのローラ２２０が設けられている。各ローラ２２０は、４つの支柱２２１の上端に設けられた各軸２２２に回転自在に支持されており、ウエハＷが支持ステージ１００により支持された際、その側方に位置する部位に配設されている。

４つの支柱２２１は、それぞれ２本づつ、２つの移動プレート２２３に立設されている。各移動プレート２２３は、それぞれベースプレート１０上に固定された支持台２２４上で移動可能に支持されている。図７Ａ及び図７Ｂを参照して、支持台２２４上には、直線状の案内レール２２４ａが２本設けられており、移動プレート２２３の下面には、案内レール２２４ａに案内される直線状の溝２２３ａが２列設けられている。移動プレート２２３は、案内レール２２４ａに案内されて支柱１１０に近接又は離隔する方向に移動する。移動プレート２２３の移動に従って、ローラ２２０は支持プレート１００上に支持されたウエハＷに近接又は離隔する方向に移動することになる。

次に、移動プレート２２３を移動させる駆動機構について説明する。図７Ａ及び図３を参照して、回転部２０１の下端部側には歯車２２５が取付けられている。歯車２２５は軸受け２２６を介して回転部２０１に取付けられており、回転部２０１とは独立して回転可能に構成されている。歯車２２５には、モータ２２７の出力軸に取付けられた歯車２２８が噛み合っており、モータ２２７の回転に従って回転することになる。モータ２２７は例えばステッピングモータであるが、回転量を制御できるものであれば他のものでもよい。なお、本実施形態では歯車機構を採用しているが、例えば、ベルト伝動機構等、他の伝動機構を採用してもよい。

次に、歯車２２５と、各移動プレート２２３とは、それぞれリンク２２９により連結されている。歯車２２５の上面には軸線Ｃ２について対称に２つのピン２２５ａが立設されており、各リンク２２９の一方の端部がこのピン２２５ａに回動自在に軸支されている。各リンク２２９の他方の端部は各移動プレート２２３上にそれぞれ立設されたピン２２３ｂに回動自在に軸支されている。２つのリンク２２９は同じ長さに設定されており、歯車２２５が回転すると、その回転量に応じて各移動プレート２２３は相互に相反する方向に同じ距離だけ移動することになる。

次に、図８Ａ及び図８Ｂを参照して、ローラ２２０によるウエハＷの周縁の位置を規定動作について説明する。図８Ａは、４つのローラ２２０が支持プレート１００上に支持されたウエハＷから後退し、ウエハＷの周縁から離隔した待機位置にある場合を示している。この状態からモータ２２７を所定の方向に一定量回転すると、歯車２２８を介して歯車２２５が反時計回りに回転する。歯車２２５が反時計回りに回転すると、その回転に伴ってリンク２２９を介して各移動プレート２２３が支柱１１０方向に所定量移動する。その結果、各ローラ２２０がウエハＷへ近接する方向に所定量移動し、図８Ｂに示す位置で停止する。図８Ｂは、４つのローラ２２０が支持プレート１００上に支持されたウエハＷの周縁に当接する位置決め位置にある場合を示している。

図８Ａの位置から図８Ｂの位置へ各ローラ２２０が移動する際、支持プレート１００上に支持されたウエハＷはその周縁が各ローラ２２０により他点・他方向から軸線Ｃ２へ向けて押圧されることになり、ウエハＷの中心Ｃ１と軸線Ｃ２とが一致する位置に位置決めされることになる。この位置決めされた状態で上述した当接部材２１０の当接部２１１を切り欠きＷａに進入させ、当接部材２１０を移動させると、ウエハＷの周縁の位置が各ローラ２２０に規定され、ウエハＷの水平方向への平行移動が規制されるので、ウエハＷの中心Ｃ１と軸線Ｃ２とが一致した状態で、回転することになる。

ここで、円の中心はその外周上の３点が定まれば決定される。従って、ローラ２２０は少なくとも３つ設けられれば、軸線Ｃ２に対するウエハＷの中心位置合わせが可能となる。しかし、ウエハＷには切り欠きＷａが存在するため、たまたまこの切り欠きＷａにローラ２２０が当接した場合、正確な位置決めができない場合がある。このため、本実施形態ではローラ２２０を４つ設けることで、たまたまいずれか１つのローラ２２０が切り欠きＷａに当接する状態となったとしても、残りの３つのローラ２２０でウエハＷの中心位置合わせができるようにしている。

なお、各ローラ２２０は、図８Ｂの態様の際、ウエハＷの周縁に完全に当接するよりも、一部のローラ２２０とウエハＷの周縁との間に極めて微量な分だけ隙間ができる程度の余裕をもった位置へ配設されることが望ましい。また、本実施形態では、回転自在なローラ２２０を規定手段として採用したが、例えば、側周面が平滑されたピン等、他の種類の部材を用いることもできる。また、本実施形態では４つのローラ２２０が全て移動するように構成しているが、その一部を固定して、残りを移動するように構成してもよい。また、本実施形態では歯車機構とリンク機構を用いて移動プレート２２３を移動させ、ローラ２２０を移動させたが、ローラ２２０を移動させる機構はこれに限られず、種々の機構を採用することができる。

＜システムの動作＞
次に、係る構成からなる基板位置決めシステムＡの動作について図９〜図１１を参照して説明する。基板位置決めシステムＡは、ウエハＷが移載されてくると、図示しないコントローラに制御されて以下の通り稼働する。

図９Ａ及び９ＢはウエハＷを基板位置決めシステムＡに移載する際の態様を示した図である。図９Ａに示すように、ある処理装置での処理が終了したウエハＷは、移載装置のアーム３００のハンド部３０１上に保持されて、基板位置決めシステムＡへ搬送される。ハンド部３０１は例えばその上面にエアを吸入する吸入口が設けられ、ウエハＷはハンド部３０１の上面に吸着されて保持される。

ウエハＷが搬送される際、ローラ２２０は待機位置に、当接部材２１０は非当接位置に、それぞれセットされている。アーム３００は、図９Ａに示すように、基板位置決めシステムＡの側方から、そのハンド部３０１が支持テーブル１００の溝部１０３に進入するようにしてウエハＷを支持テーブル１００上に移載する。移載の際は、通常、ウエハＷの中心Ｃ２はは基板位置決めシステムＡの軸線Ｃ２と一致しておらず、また、切り欠きＷａの位置も様々である。なお、本実施形態では、アーム３００としてハンド部３０１上にウエハＷを保持するものを例示したが、ウエハＷを搬送する移載装置はこれに限られず、例えば、ウエハＷの上方からその周縁を挟持するクランプ式のもの等、他の形式の移載装置も適用可能である。また、クランプ式のもののように、ウエハＷの移載時に移載装置の一部が支持テーブル１００と干渉しない場合は、溝部１０３は必ずしも必要ではない。

図９Ｂ及び図１０Ａはアーム３００のハンド部３０１が支持テーブル１００の溝部１０３に進入し、ウエハＷが支持テーブル１００の上方に位置している態様を示す図である。この状態で、まず、ポンプ１１２を稼働し、エアー噴出部１０１及び１０２の噴出口１０４からのクリーンエアの噴出が開始される。クリーンエアの噴出は以下に述べる各動作が終了するまで継続される。次に、図１０Ｂに示すようにアーム３００のハンド部３０１が降下し、ハンド部３０１に代わって支持テーブル１００がウエハＷを浮遊させた状態でこれを支持する。ウエハＷの移載が終了したアーム３００は、この後、基板位置決めシステムＡから一旦後退する。

次に、基板位置決めシステムＡでは、モータ２２７を駆動し、図１１Ａに示すように各ローラ２２０を待機位置から位置決め位置へ移動させ、ウエハＷの中心位置合わせが行われる。この結果、ウエハＷの中心Ｃ１が基板位置決めシステムＡの軸線Ｃ２に一致することになる。

ウエハＷの中心位置合わせが終了すると、ウエハＷの切り欠きＷａの位置を検出する工程を実行する。ここでは、図１１Ｂに示すように当接部材２１０を非当接位置に位置させた状態でモータ２０５を駆動し、回転部２０１を回転させ、アーム部２０２を軸線Ｃ２回りに回動させる。すると、当接部材２１０の上端に設けられたセンサ２１３がウエハＷの周縁に沿って移動し、当該周縁を走査する。なお、アーム部２０２の全長は位置決め位置にある各ローラ２２０と干渉しないように設定されている。

しかして、センサ２１３によりウエハＷの切り欠きＷａが検出されると、モータ２０５の駆動を停止してアーム部２０２の回動を停止し、図１１Ｃに示すように、当接部材２１０の当接部２１１が切り欠きＷａの真下に位置するようにする。ここで、センサ２１３が切り欠きＷａを通り過ぎてしまった場合はモータ２０５を逆転させてアーム部２０２を逆方向に回動し、当接部材２１０の当接部２１１が切り欠きＷａの真下に位置するように調整される。本実施形態では、切り欠きＷａの位置を検出するセンサ２１３を当接部材２１０に設けることで、当接部２１１と切り欠きＷａとの位置合わせと、切り欠きＷａの位置の検出と、を実質的に同時に行うことができ、処理時間を短縮できるとともに、共通の駆動機構で両者を移動させることができるので、システムをより簡略化することができる。

次に、モータ２１５を駆動し、当接部材２１０を上昇させ、非当接位置から当接位置へ移動させる。すると、当接部材２１０の当接部２１１が切り欠きＷａに進入し、その縁に当接可能な状態となる。続いてモータ２０５を駆動し、図１１Ｄに示すようにアーム部２０２を回動する。この結果、当接部２１１が弧状に移動し、切り欠きＷａの縁を押圧するようにして回動し、ウエハＷを回転させる。この際、各ローラ２２０が位置決め位置にあるので、ウエハＷは中心位置合わせが維持された状態で回転することになる。アーム部２０２はウエハＷの切り欠きＷａが、予め定めた目標方向に向くまで回動する。やがて、図１１Ｅに示すようにウエハＷの切り欠きＷａが、予め定めた目標方向に向くとモータ２０５を停止し、アーム部２０２の回動を停止する。
これにより、ウエハＷの中心位置合わせ及び向きの調整が終了する。

この後、アーム３００のハンド部３０１は、再び支持テーブル１００の溝部１０３に進入してウエハＷを保持する。続いて、モータ２１５を駆動して当接部材２１０を降下させ、当接位置から非当接位置へ移動すると共に、モータ２２７を駆動して各ローラ２２０を位置決め位置から待機位置へ移動させる。そして、アーム３００のハンド部３０１がウエハＷを持ち上げることで、基板位置決めシステムＡからウエハＷを受け取り、次の工程へこれを搬送することになる。ウエハＷが搬送されるとポンプ１１２の稼働が停止され、噴出口１０４からのクリーンエアーの噴出も停止する。

このように、本実施形態の基板位置決めシステムＡでは、まず、支持テーブル１００により非接触でウエハＷを支持することで、ウエハＷに塵等が付着することを防止することができる。また、当接部材２１０の当接部２１１をウエハＷの切り欠きＷａの縁に当接させ、押圧するようにして回動させることでウエハＷを回転させるのでウエハＷを確実に回転でき、回転量の精度が向上する。当接部材２１０及び各ローラ２２０はウエハＷに当接するが、いずれもウエハＷの端縁であり、その上面や下面を傷つけることもない。更に、ウエハＷの切り欠きＷａの位置の検出と、ウエハＷの回転とにあたり、ウエハＷの持ち直し等を必要としないから、短時間で短時間で精度よくウエハの向きを調整することができる。

＜他の実施形態＞
上記実施形態では、当接部材２１０にセンサ２１３を設けたが、両者を分離して配置することもできる。図１２Ａはその一例を示す図であり、アーム部２０２に代わるアーム部２０２'を示した図である。アーム部２０２'は、その先端が二股に分かれ、それぞれセンサ２１３と当接部材２１０とが配設されている。このアーム部２０２'を採用した場合、センサ２１３で切り欠きＷａを検出した後、アーム部２０２'の回動により当接部材２１０の当接部２１１と切り欠きＷａとの位置合わせを行うことになる。なお、センサ２１３と当接部材２１０との間隔（ウエハＷの周方向の間隔）を、センサ２１３が切り欠きＷａを検出した位置からオーバーランして停止する距離に合わせて設定しておくことにより、より一層の効率化を図れることはいうまでもない。

また、図１２Ｂはアーム部２０２の更に他の例を示しており、それぞれ独立して回動されるアーム部２０２Ａ及び２０２Ｂを設け、アーム部２０２Ａにセンサ２０３を設けて、アーム部２０２Ｂに当接部材２１０を設けている。この構成例の場合、アーム部２０２Ａを回動してセンサ２０３により切り欠きＷａを検出した後、アーム部２０２Ｂを回動して当接部材２１０の当接部２１１と切り欠きＷａとの位置合わせを行うことになる。また、各アーム部２０２Ａ及び２０２Ｂについて、それぞれ駆動機構が独立して必要となる。

次に、上述した基板位置決めシステムＡは、ノッチ形の切り欠きＷａを有するウエハＷの他に、図１４Ｂに示したオリエンテーションフラット形の切り欠きＷｂを有するウエハＷにも適用可能である。但し、オリエンテーションフラット形の切り欠きＷｂの場合、その縁が直線状であるため、当接部材２１０の当接部２１１が一箇所で、かつ、点で当該縁に当接するのみでは、当接部２１１が移動を停止した際にウエハＷが惰性で若干自由回転しまう場合がある。

そこで、例えば、当接部２１１の断面形状を、上記実施形態のように円形ではなく角形にする等、直線状の縁に沿うように面状の当接面を形成し、線（又は面）で当接するようにすることで、ウエハＷの惰性による自由回転を規制することができる。

また、当接部２１１の断面形状が円形であって点で切り欠きＷｂの縁に接触する場合であっても、当接部２１１を相互に離隔させて複数設け、複数箇所で切り欠きＷｂの縁に当接するように構成することでウエハＷの惰性による自由回転を規制することができる。図１３Ａはそのような構成例を示す図である。同図の例では、アーム部２０２に代えて、先端が２股に分かれたアーム部２０２Ｘを採用しており、各先端にそれぞれ当接部材２１０Ａ及び２１０Ｂが設けられている。各当接部材２１０Ａ及び２１０Ｂにはそれぞれその昇降機構が設けられるが、センサ２１３はいずれか一方で足り、同図の例では当接部材２１０Ａに設けている。もちろん、当接部材２１０Ａ及び２１０Ｂ以外の部位にセンサ２０３を配設してもよい。同図の構成の場合、図１３Ｂに示すように、その当接部２１１Ａ及び２１１Ｂと、切り欠きＷｂの縁とは、相互に離隔した２箇所Ｐ１及びＰ２で当接することになる。そして、当接部２１１ＡはウエハＷの反時計回りの回転を規制し、当接部２１１Ｂは時計回りの回転を規制するので、ウエハＷの自由回転を規制することができる。

次に、上記実施形態では、ローラ２２０によりウエハＷの周縁の位置を規定した状態でウエハＷを回転させる際、ローラ２２０とウエハＷの周縁との接触により、塵等が飛散する場合があり得る。そこで、各ローラ２２０を個別に囲包する囲包体を設け、塵等の飛散を防止することもできる。図１５はローラに囲包体４００を設けた例を示す構成断面図である。同図の例では、ローラ２２０に代えて、これと若干形状が異なるローラ２２０’が採用されている。ローラ２２０’は支柱２２１の上端部に嵌合したボールベアリング４０２を介して支柱２２１に回転自在に取り付けられている。ストッパ４０１はボルトにより支柱２２１の上端面に固定され、ローラ２２０’の上方への移動を規制する。

囲包体４００は、ローラ２２０’の周囲を囲包する中空体であり、支柱２２１の上端部に固定されている。囲包体４００は、ウエハＷの周縁が通過するスリット４００ａと、囲包体４００内のエアーを外部に排出するための排出口４００ｂと、支柱２２１が貫通する穴４００ｃと、を有し、穴４００ｃの部分で支柱２２１に固定されている。囲包体４００は支柱２２１に固定されているため、移動ユニット２００によりローラ２２０’と共に移動することになる。

スリット４００ａは、ウエハＷの周縁部分が通過可能な大きさに設定され、ウエハＷはこのスリット４００ａを通過してローラ２２０’の周面に当接し、位置が規定されることになる。排出口４００ｂには管４０３の一方の端部が接続されており、管４０３の他方の端部にはポンプ等の不図示の吸引装置が接続されている。この吸引装置により囲包体４００内のエアーが吸引されることになる。

しかして、ローラ２２０’によりウエハＷの周縁の位置を規定した状態でウエハＷを回転させた際、ローラ２２０’とウエハＷの周縁との接触により塵等が飛散しても、囲包体４００によって外部に飛散することはない。また、上述した吸引装置（不図示）により囲包体４００内のエアーを吸引することにより、囲包体４００内の塵等は排出口４００ｂから排出されることになる。吸引装置による吸引により、囲包体４００内には負圧が発生するので、塵等がスリット４００ａを通って囲包体４００外へ飛散することもない。

＜基板の位置決めの他の実施形態＞
上記実施形態では、ローラ２２０によりウエハＷを位置決めした状態でウエハＷを回転させたが、以下に述べるガイド部材を設けることで、ウエハＷの回転時にはローラ２２０により位置決めせず、ローラ２２０を待機位置へ位置させておくこともできる。図１６はガイド部材を設けた基板位置決めシステムＢの概略平面図、図１７は基板位置決めシステムＢの概略正面図である。同図において基板位置決めシステムＡと同じ構成については同じ符号を付しており、以下、基板位置決めシステムＡと異なる構成についてのみ説明する。

基板位置決めシステムＡでは、回転部２０１の一方の側方にアーム部２０２が延びる構成であったが、基板位置決めシステムＢでは回転部２０１の両側方に延びるアーム部２０２’が設けられている。アーム部２０２’はその中央部分で回転部２０１に連結されている。アーム部２０２’の一方の端部には上述した当接部材２１０が設けられており、他方の端部にはガイド部材５００が設けられている。当接部材２１０とガイド部材５００とは、回転部２０１の回転中心（上記の軸線Ｃ２）に対して略対称となる位置に配設されている。ガイド部材５００は図５Ａを参照して説明した当接部材２１０の昇降機構と同様の構成により昇降され、ウエハＷの周縁形状に即して円弧状に形成されたガイド部５００ａを有する。なお、当接部材２１０及びガイド部材５００の昇降はアーム部２０２’全体を昇降することによっても可能である。

次に、当設部材２１０とガイド部材５００の昇降時の態様について説明する。図１８は当設部材２１０とガイド部材５００との上昇時の説明図である。なお、図１７は当設部材２１０とガイド部材５００との降下時を示している。本実施形態の場合、各ローラ２２０が待機位置にある時は、当設部材２１０とガイド部材５００とが上昇可能となり、各ローラ２２０が位置決め位置にある時は、当設部材２１０とガイド部材５００とが降下する。

まず、降下時には図１７に示すように当接部材２１０の上端がウエハＷの下に位置し、当接部２１１が切り欠きＷａの縁に当接しない非当接位置にあり、ガイド部材５００もウエハＷの下側の退避位置にある。ガイド部材５００は、この退避位置にある場合はローラ２２０と干渉しない。一方、上昇時には図１８に示すように、当接部材２１０は当接部２１１が切り欠きＷａの縁に当接する当接位置にある。また、ガイド部材５００はガイド部５００ａの内側側面がウエハＷの周縁に当接可能な規定位置に位置ある。図１８中に示す拡大図に示すように、ガイド部５００ａの内側側面ははウエハＷの周縁形状に即して円弧状に形成されており、ウエハＷの周縁位置を規定するようになっている。ウエハＷがその回転中に位置ずれを起こそうとすると、このガイド部５００ａの内側側面に当接し、位置ずれが防止される。また、このガイド部５００ａは下方からの支持に代え、基板外縁部をバキュ-ムにより固定する方法でも同様の機能を実現することが可能である。

＜システムの動作＞
次に、係る構成からなる基板位置決めシステムＢの動作について図１９Ａ〜図１９Ｂを参照して説明する。ここでは、主に基板位置決めシステムＡと異なる動作について説明する。図１９Ａに示すように、ある処理装置での処理が終了したウエハＷは、移載装置のアーム３００のハンド部３０１上に保持されて、基板位置決めシステムＢへ搬送される。ウエハＷが搬送される際、ローラ２２０は待機位置に、当接部材２１０とガイド部材５００とは降下した位置に、それぞれセットされている。ウエハＷの搬送後、各ローラ２２０を待機位置から位置決め位置へ移動させ、ウエハＷの中心位置合わせが行われる。この結果、ウエハＷの中心Ｃ１が回転中心（軸線Ｃ２）に一致することになる。この時、当接部材２１０とガイド部材５００とは降下した位置のままである。

ウエハＷの中心位置合わせが終了すると、ウエハＷの切り欠きＷａの位置を検出する工程を実行する。ここでは、図１９Ｂに示すように回転部２０１を回転させ、アーム部２０２’を軸線Ｃ２回りに回動させる。当接部材２１０の上端に設けられたセンサ２１３がウエハＷの周縁に沿って移動し、当該周縁を走査する。

しかして、センサ２１３によりウエハＷの切り欠きＷａが検出されると、モータ２０５の駆動を停止してアーム部２０２’の回動を停止し、図１９Ｃに示すように、当接部材２１０の当接部２１１が切り欠きＷａの真下に位置するようにする。次に、各ローラ２２０を待機位置へ移動する。本実施形態の場合、基板位置決めシステムＡと異なり、ウエハＷを回転させる際には各ローラ２２０によるウエハＷの周縁位置の規定は行わず、その代わりにガイド部材５００により位置ずれを防止する。

次に、当接部材２１０とガイド部材５００とを上昇させる。当接部材２１０の当接部２１１が切り欠きＷａに進入し、その縁に当接可能な状態となる。また、ガイド部材５００のガイド部５００ａの内側側面がウエハＷの周縁に当接可能な状態となる。続いてモータ２０５を駆動し、図１９Ｄに示すようにアーム部２０２’を回動する。この結果、当接部２１１が弧状に移動し、切り欠きＷａの縁を押圧するようにして回動し、ウエハＷを回転させる。この際、ガイド部材５００のガイド部５００ａがウエハＷの移動を規制するので、ウエハＷは中心位置合わせが維持された状態で回転することになる。

アーム部２０２’はウエハＷの切り欠きＷａが、予め定めた目標方向に向くまで回動する。やがて、図１９Ｅに示すようにウエハＷの切り欠きＷａが、予め定めた目標方向に向くとモータ２０５を停止し、アーム部２０２’の回動を停止する。これにより、ウエハＷの中心位置合わせ及び向きの調整が終了する。

本実施形態の基板位置決めシステムＢでは、ウエハＷの回転の際、ガイド部材５００がウエハＷと共に回動する。上述した基板位置決めシステムＡでは、各ローラ２２０の位置は変わらないので、ウエハＷとローラ２２０とが擦れて塵等を発生させる畏れがあるが、基板位置決めシステムＢではウエハＷとガイド部５００ａとの間では擦れが生じず、塵等の発生を効果的に防止できる。

＜基板の位置決めの更に他の実施形態＞
基板位置決めシステムＡでは、ローラ２２０によりウエハＷを位置決めしたが、エアーにより非接触でウエハＷの位置決めを行うこともできる。図２０はエアーによる位置決めを行う基板位置決めシステムＣの概略平面図、図２１は基板位置決めシステムＣの概略正面図である。同図において基板位置決めシステムＡと同じ構成については同じ符号を付しており、以下、基板位置決めシステムＡと異なる構成についてのみ説明する。

基板位置決めシステムＣでは、ウエハＷの中心と回転中心（軸線Ｃ２）とが一致するように、ウエハＷの周縁の位置を規定する規定手段として、ローラ２２０に代えてエアー噴出装置６００が設けられている。このエアー噴出装置６００は、ウエハＷの周囲に複数配設され（本例では４つ）、各々の支柱２２１上に固定されている。エアー噴出装置６０を支柱２２１に固定することで、ローラ２２０の場合と同様に、移動ユニット２００によって移動することができる。

図２２Ａはエアー噴出装置６００の外観斜視図、図２２Ｂは図２２Ａの線ＬＬに沿う断面図である。エアー噴出装置６００は、ウエハＷ側の側部がウエハＷの周縁形状に沿って円弧状に形成されていると共に、ウエハＷ側に開口したスリットを有しており、その奥にエアーの噴出口６００ａが設けられている。このスリットは、ウエハＷが進入可能な幅（ウエハＷの厚み方向の幅）を有している。図２２Ａ及び２２Ｂに示すように、噴出口６００ａの奥側端部には、管の一方の端部が接続されており、この管の他方の端部にはポンプ等の不図示のエアー供給装置が接続されている。このエアー供給装置から圧送されるエアーは、上記の管を通って噴出口６００ａから噴出され、ウエハＷの周縁にエアーを噴出する。

次に、係る構成からなる基板位置決めシステムＣの動作について説明する。ここでは、主に基板位置決めシステムＡと異なる動作（ウエハＷの位置決め動作）について説明する。ある処理装置での処理が終了して基板位置決めシステムＣへウエハＣが搬送される際、ローラ２２０の場合と同様に各エアー噴出装置６００はウエハＷの周縁から離間した待機位置に位置している。ウエハＷが搬送されると、基板位置決めシステムＣでは、モータ２２７を駆動し、各エアー噴出装置６００を待機位置から位置決め位置へ移動させ、ウエハＷの中心位置合わせが行われる。各エアー噴出装置６００はエアー噴出しながら待機位置から位置決め位置へ移動する。図２３は各エアー噴出装置６００が待機位置から位置決め位置へ移動する際の態様を示す説明図である。

本実施形態の場合、４つのエアー噴出装置６００のうち、右上と左下のエアー噴出装置６００と、右下と左上のエアー噴出装置６００と、が、それぞれ回転中心（上記の軸線Ｃ２）について対称に配置されており、かつ、各エアー噴出装置６００から噴出されるエアーが、それぞれ回転中心（上記の軸線Ｃ２）へ向けて略同じ圧力で噴出されるように設定されている。このため、ウエハＷの中心（Ｃ１）が支持テーブル１００上で回転中心（上記の軸線Ｃ２）からずれていた場合、各エアー噴出装置６００から噴出されるエアーにより付勢されてウエハＷが移動し、各エアー噴出装置６００から噴出されるエアーから受ける押圧力がバランスするところで停止する。この結果、ウエハＷの中心Ｃ１が回転中心（軸線Ｃ２）に一致することになる。その後、基板位置決め装置Ａの場合と同様にウエハＷを回転させて、その向きを調整することになる。

本実施形態の場合、ウエハＷに非接触で、その中心位置合わせを行うことができるので、ローラ２２０を用いた場合のようにウエハＷと接触する場合と比較して塵等の発生を効果的に防止できる。なお、本実施形態ではエアー噴出装置６００を４つ設けたが、最低３つあればウエハＷの中心位置合わせを行うことができる。また、エアー噴出装置を５つ以上設けてもよいことはいうまでもない。

＜その他＞
以上、本発明の様々な実施形態について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。また、上記の各実施形態は適宜組み合わせて本発明とすることができることはいうまでもない。

本発明の一実施形態に係る基板位置決めシステムＡの平面図である。基板位置決めシステムＡの正面図である。基板位置決めシステムＡの構造の概略説明図である。図２の線Ｘ−Ｘに沿う断面図（一部省略）である。当接部材２１０及びその昇降機構の説明図である。当接部材２１０が当接位置にある場合の説明図である。当接部２１１と切り欠きＷａとの当接時の態様を示す図である。図２の線Ｙ−Ｙに沿う断面図（一部省略）である。図２の線Ｚ−Ｚに沿う断面図（一部省略）である。図７Ａの線Ｂ−Ｂに沿う断面図（一部省略）である。ローラ２２０がウエハＷから後退している態様を示す図である。ローラ２２０がウエハＷに当接する位置にある場合の態様を示す図である。基板位置決めシステムＡの動作説明図である。基板位置決めシステムＡの動作説明図である。基板位置決めシステムＡの動作説明図である。基板位置決めシステムＡの動作説明図である。基板位置決めシステムＡの動作説明図である。基板位置決めシステムＡの動作説明図である。基板位置決めシステムＡの動作説明図である。基板位置決めシステムＡの動作説明図である。基板位置決めシステムＡの動作説明図である。基板位置決めシステムＡの変形例の説明図である。基板位置決めシステムＡの変形例の説明図である。基板位置決めシステムＡの変形例の説明図である。基板位置決めシステムＡの変形例の説明図である。ウエハＷの例を示す図である。ウエハＷの例を示す図である。ローラに囲包体４００を設けた例を示す構成断面図である。本発明の他の実施形態に係る基板位置決めシステムＢの概略平面図である。基板位置決めシステムＢの概略正面図である。基板位置決めシステムＢにおいて、当設部材２１０とガイド部材５００との上昇時の説明図である。基板位置決めシステムＢの動作説明図である。基板位置決めシステムＢの動作説明図である。基板位置決めシステムＢの動作説明図である。基板位置決めシステムＢの動作説明図である。基板位置決めシステムＢの動作説明図である。エアーによる位置決めを行う基板位置決めシステムＣの概略平面図である。基板位置決めシステムＣの概略正面図である。エアー噴出装置６００の外観斜視図である。図２２Ａの線ＬＬに沿う断面図である。各エアー噴出装置６００が待機位置から位置決め位置へ移動する際の態様を示す説明図である。

Claims

円形の基板であって、その周縁に当該基板の向きを示す切り欠きが設けられた基板の向きを調整する基板位置決めシステムであって、
前記基板を、非接触で略水平に支持する支持装置と、
前記支持装置により支持された前記基板の前記切り欠きの位置を検出するセンサと、
前記支持装置により支持された前記基板を回転させ、当該基板の向きを調整する基板回転装置と、
前記基板の中心と前記基板回転装置の回転中心とが一致するように、前記基板の周縁の位置を規定する規定手段と、
を備え、
前記支持装置は、
固定系の支柱に支持される円形状の支持テーブルと、
前記支持テーブルの上面に設けられ、エアーを噴出する複数のエアー噴出口と、を有し、
前記基板回転装置は、
前記支柱の軸心回りに回転自在に設けられる回転部と、
前記回転部に、一方側の端部が連結されるアーム部と、
前記アーム部の他方側の端部に取付けられ、前記切り欠きに挿抜自在に設けられる当接部材と、を有し、
前記支持装置によりエアー浮遊される前記基板の切り欠き位置に前記当接部材が挿入され、前記規定手段にて前記基板の周縁がガイドされつつ、前記回転部および前記アーム部が回転されて前記基板の向きが調整されることを特徴とする基板位置決めシステム。
前記アーム部に、前記当接部材を、前記切り欠きの縁に当接する当接位置と、非当接位置と、の間で移動させる移動機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載の基板位置決めシステム。
前記規定手段が、
回転自由な複数のローラからなり、
更に、
複数の前記ローラを、前記基板の周縁に当接する第１の位置と、前記基板の周縁から離隔した第２の位置と、の間で移動させるローラ移動装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載の基板位置決めシステム。
前記支持テーブルには、前記基板を移載する移載装置のハンド部の進入を許容する溝が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の基板位置決めシステム。
各々の前記ローラを個別に囲包する囲包体を設け、
前記囲包体は、前記基板の周縁が通過するスリットと、該囲包体内のエアーを外部に排出するための排出口と、を有し、
前記ローラ移動装置は、前記ローラと共に前記囲包体を移動することを特徴とする請求項３に記載の基板位置決めシステム。