JP2909476B2 - ウエハの位置合わせ装置 - Google Patents

ウエハの位置合わせ装置

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JP2909476B2
JP2909476B2 JP8752691A JP8752691A JP2909476B2 JP 2909476 B2 JP2909476 B2 JP 2909476B2 JP 8752691 A JP8752691 A JP 8752691A JP 8752691 A JP8752691 A JP 8752691A JP 2909476 B2 JP2909476 B2 JP 2909476B2
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wafer
rotation
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transfer arm
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哲 大沢
輝雄 浅川
憲司 根深
博夫 小野
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  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体ウエハの
搬送装置に関する。
【0002】
【従来の技術】 一般に半導体ウエハを処理あるいは検
査する際に、ウエハには結晶の方向性があることから、
ウエハの向きについて位置合わせをしなければならな
い。このためウエハにはオリフラ(オリエンテーション
フラット)と呼ばれる直線状の切欠部が形成されてお
り、これを利用して、例えば特公平1−59739号公
報に開示されているようにローラによってオリフラ合わ
せを行う簡単な手法が知られている。
【0003】ところで、ウエハに対して例えばイオン注
入処理やパターン焼き付け処理を行う場合には、イオン
注入領域や露光領域に対してウエハが正確に載置されな
ければならないので、ウエハの中心位置についても位置
合わせを行う必要がある。
【0004】そこでウエハの向き(オリフラの向き)お
よび中心の位置合わせを行う方法として、従来特開昭6
0−85536号公報に記載されているように、ターン
テーブルによってウエハの向きを合わせると共に、当該
ターンテーブルをX方向、Y方向に移動させてウエハの
中心を位置合わせする技術や、あるいは特開昭1−28
503号公報に記載されているようにステージ上のロー
ラによりウエハの向きを合わせ、当該ステージをやはり
X方向、Y方向に移動させる技術が知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の技
術では、ウエハの中心の位置合わせを行うためにX方向
の駆動機構、Y方向の駆動機構を必要とし、しかもその
駆動量は正確なものでなければならないので、機構が複
雑になる上コスト的にも高価であり、加えてその分の設
置スペースが必要であった。更にX方向、Y方向と順次
にステージなどを移動させるので、位置合わせに時間が
かかり、多数のウエハを処理する場合には、スループッ
トの低下の一因になっていた。
【0006】本発明はこのような事情のもとになされた
ものであり、ウエハの位置合わせが必要な処理システム
を組むにあたって、装置構成が簡単であり、またスルー
プットの向上を図ることのできる搬送装置を提供するこ
とにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、位置
及び向きが検出されたウエハについてその位置合わせを
行う装置において、ウエハを保持してその面に沿って回
動させる回動部と、この回動部に保持されたウエハの面
に沿って回動しかつ伸縮すると共に、当該ウエハを保持
して搬送する搬送アームと、位置合わせ前のウエハの向
き、位置合わせにより予定しているウエハの向き、及び
前記回動部の回動中心に対するウエハの相対位置に基づ
いて、ウエハの向きを補正するための前記回動部の回動
量と、ウエハの位置を補正するためのウエハの保持位置
または解除位置を演算する演算部とを設け、前記演算部
の演算結果に基づいて前記回動部及び搬送アームを制御
することを特徴とする。請求項2の発明は、ウエハを保
持してその面に沿って回動させる回動部と、この回動部
によりウエハを1回転させたときのウエハの周縁部を光
学的に検出して下記の(イ)に定めるα、β、γの各値
を求める位置検出部と、前記回動部に保持されたウエハ
の面に沿って回動しかつ伸縮すると共に、当該ウエハを
保持して搬送する搬送アームと、前記位置検出部の検出
結果に基づいて、ウエハの向きを予定している向きに補
正するための回動部の回動角と、ウエハの向きを予定し
ている向きに補正したあとの搬送アームの回動中心に対
するウエハの中心位置とを以下の(ロ)の式に基づいて
演算する演算部と、を備え、前記演算部の演算結果に基
づいて、前記回動部を回転させると共に、搬送アームに
より前記ウエハを別の位置に搬送した時にウエハの中心
位置が予定の位置となるように前記回動部上のウエハに
対する搬送アームの保持位置または別の場所での搬送ア
ームの解除位置を制御することを特徴とするウエハの位
置合わせ装置。 (イ) α;ウエハの中心と回動部の回動中心とを結ん
だ直線と基準線とのなす角度 β;ウエハに設けられたウエハの向きを表すための部位
とウエハの中心位置とを結ぶ線と基準線とのなす角度 γ;回動部の回動中心とウエハの中心との距離 (ロ) θa=arcsin{(γ/R1)sin(α
−β+ψ)}+β−φ−ψ θb=arcsin{(γ/R1)sin(α−β+
ψ)} R2= {R1−γcos(α−φ−θa)}/cos
θb だだし、 θa;ウエハの向きを予定している向きに補正するため
の回動部の回動角 θb;搬送アームの回動中心に対して、回動部の回動中
心と回動部で向きが補正された後のウエハの中心位置と
のなす角度 R2;搬送アームの回動中心と回動部で向きが補正され
た後のウエハの中心位置との長さ R1;搬送アームの回動中心と回動部の回動中心との間
の長さ φ;搬送アームの回動中心と回動部の回動中心とを結ぶ
直線と基準線とのなす角度 ψ;ウエハの向きを表すための部位とウエハの中心位置
とを結ぶ線に対して搬送アームの軸線がなす角度であっ
て、予め定められたオフセット角度
【0008】
【作用】回動部にウエハが置かれると、例えばこの回動
部に組み合わされた位置検出部により、ウエハの向き及
び中心が検出される。次いで位置合わせ前のウエハの向
きと、予定しているウエハの向きと、ウエハの位置とに
基づいて、制御量が演算される。この制御量に基づいて
先ず回動部が回動してウエハの向きを補正し、続いて搬
送アームが例えば制御量に応じたポイントを目指してウ
エハを取りに行く。従って搬送アームによる搬送段階で
ウエハの中心も補正される。
【0009】
【実施例】本発明の実施例では、図1に示すようにウエ
ハWを鉛直軸の回りに回転させてウエハWの向き(オリ
フラの向き)を合わせるための回動部としてのターンテ
ーブル1と、前記ウエハWの中心位置を合わせるため
の、搬送アーム2を備えた搬送機構3とを有している。
【0010】以下これらに関する各部について詳述す
る。この実施例では、前記ターンテーブル1上のウエハ
Wの周縁部を挟むように、ウエハWの表裏面側に夫々位
置する発光部、受光部よりなる光センサ4が設けられ、
この光センサ4の受光部側には位置検出部5が接続され
ている。この位置検出部5は、ウエハWが1回転したと
きにおける前記光センサ4の受光光量に基づいて、ウエ
ハWの輪隔を求め、更にこれに基づきウエハWのオリフ
ラの向き及び中心の位置を検出する機能を有している。
【0011】前記位置検出部5の出力側には、ターンテ
ーブルT上のウエハWの位置合わせに必要な制御量を求
めるための演算部6が接続されており、この演算部6
は、ウエハWの向きを所定の方向に補正するためのター
ンテーブルTの回動量θaと、前記搬送アーム2の中心
位置から保持位置までの長さ(アームの長さ)R2及び
その方向θbとを演算する機能を有している。これらの
演算結果のうち前記回動量θaは、ターンテーブルTの
駆動部7に与えられ、アームの長さR2及びその方向θ
bは搬送機構3の制御部8に与えられる。
【0012】前記搬送機構3は、伸縮自在な例えば多関
節の搬送アーム2と、この搬送アーム2を回動させる回
動部3とを備え、前記搬送アーム2は先端部に、ウエハ
を吸着して保持するための例えば静電チャックよりなる
保持部21を有している。
【0013】次に前記演算部6の演算及びその意味につ
いて、図2を参照しながら説明する。図2において01
はターンテーブル1の回動中心、02は搬送アーム2の
回動中心、03はオリフラ方向補正前のウエハの中心、
04はオリフラ方向補正後のウエハの中心である。 こ
こで、前記ターンテーブル1の回動量θは、オリフラF
を所定の方向に向けるための量であるが、ここでいう所
定の方向とは搬送アーム2によりウエハを保持した時
に、搬送アーム2の軸線とオリフラFとのなす角度が予
め定められた角度となるようなオリフラFの方向を意味
し、この例では搬送アーム2の軸線(先述した保持位置
と02とを結ぶ線)とオリフラFの垂線とのなす角度
(オフセット角度)がψとなる方向として定義する。こ
のようにオリフラFの方向を設定しておけば、ウエハの
搬送先である所定のステージに対して、常に搬送アーム
2の軸線が予め設定した方向となるようにウエハを置く
ことにより結局当該ステージにおいてオリフラFが所定
の向きに設定されたことになる。
【0014】そして搬送アーム2は、オリフラ方向補正
後のウエハの中心04に前記保持部21の保持点が位置
するように制御されなければならないのであるから、搬
送アーム2の伸び出しの方向θbと長さR2(02と0
4とを結ぶ長さ)とを求める必要がある。この場合搬送
アーム2の伸び出しの方向θbとは、搬送アーム2の回
動中心02に対する04と01とのなす角度である。
【0015】こうしてθa、θb、R2を求めるために
以下のような演算が行われるが、ここで前記光センサ4
とターンテーブル1の回動中心01とを結ぶ線を基準線
lとして定義する。
【0016】先ず機械的パラメータとして次の値が用い
られる。 R1;搬送アームの回動中心02とターンテーブル回動
中心01間の長さ φ;搬送アームの回動中心02とターンテーブル回動中
心01とを結ぶ直線と基準線lとがなす角度 ψ;前記オフセット角度 また位置検出部5にて次のウエハパラメータが算出され
る。 α;ウエハの中心03とターンテーブル1の回動中心0
1とを結んだ直線と基準線lとのなす角度 β;オリフラFの垂線mと基準線lとのなす角度 γ;ターンテーブル1の回動中心O1とウエハの中心0
3との距離 図3において、三角形01、02、04に着目すると数
式1、数式2、数式3が成立する。
【0017】
【数1】
【0018】
【数2】
【0019】
【数3】 数式1を数式3に代入すると数式4が得られる。
【0020】
【数4】 数式4を整理してθaを求めると、数式5が得られる。
【0021】
【数5】 数式5を数式1に代入してθbを求めると、数式6が得
られる。
【0022】
【数6】 またR2については、数式7を用い、数式8のように求
められる。
【0023】
【数7】
【0024】
【数8】 なお数式8において、θbは−π/2とπ/2との間の
角度であるから分母が0になることはない。
【0025】以上のように演算部6にてθa、θb、R
2が求められる。
【0026】次に上述実施例の作用について述べる。先
ず、例えば図示しない移載部によりターンテーブル1上
にウエハWが移載され、例えばターンテーブル1を回転
させることにより、光センサ4を介して位置検出部5に
て当該ウエハWの中心位置(ターンテーブル1の中心O
1に対する偏心方向及び偏心量)と向きを検出する。具
体的には上述のウエハパラメータであるα、β、γが検
出される。
【0027】そしてこの検出結果に基づいて、既に詳述
したように演算部6にてθa、θb,R2を演算し、θ
aを駆動部7に出力すると共に、θb、R2を制御部8
に出力する。この結果図3の左側に示すようにターンテ
ーブル1はθaだけ回動し、搬送アーム2は、ウエハの
保持位置が04の位置となるように、θb、R2に基づ
いて制御され、ウエハを保持する。その後搬送アーム2
は例えば図3の右側に示すように予め設定された方向及
び長さになるように制御されて、所定のステージSにて
ウエハWの保持を解除する。こうしてウエハWは位置合
わせが行われた状態でステージS上に載置される。
【0028】以上において本発明では、演算部6の演算
結果に基づき搬送アーム2を制御するにあたって、実施
例のようのウエハの保持位置を制御する代わりに、ウエ
ハの解除位置を制御するようにしてもよい。この場合に
は、保持位置を常にターンテーブル1の回動中心01と
し、解除位置を、位置づれのない場合の本来の解除位置
に対して(R1−R2)の長さ及び角度θbだけ修正し
た位置とすればよい。
【0029】また、ウエハの位置を検出するためには、
実施例のようにターンテーブル1上で行ってもよいが、
別の場所で行ってもよい。
【0030】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ウエハの
搬送機構の搬送動作において位置合わせをおこなってい
るため、X方向、Y方向夫々の駆動機構が不要になり、
従って位置合わせ機構が非常に簡素化されて、システム
のコストダウン、小型化を図れると共に、位置合わせの
時間を短縮することができ、スループットの向上も図れ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す説明図
【図2】ウエハの位置合わせに必要な各パレメータの関
係を示す説明図。
【図3】図1の装置の作用を示す作用説明図。
【符号の説明】
1 ターンテーブル 2 搬送アーム 4 光センサ 5 位置検出部 6 演算部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 博夫 東京都新宿区西新宿2丁目3番1号 東 京エレクトロン株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−311288(JP,A) 特開 平4−290455(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/68 B25J 9/10 B65G 49/07

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中心位置及び向きが検出されたウエハに
    ついてその位置合わせを行う装置において、 ウエハを保持してその面に沿って回動させる回動部と、 この回動部に保持されたウエハの面に沿って回動しかつ
    伸縮すると共に、当該ウエハを保持して搬送する搬送ア
    ームと、 位置合わせ前のウエハの向き、位置合わせにより予定し
    ているウエハの向き、及び前記回動部の回動中心に対す
    るウエハの相対位置に基づいて、ウエハの向きを補正す
    るための前記回動部の回動量と、ウエハの中心位置を補
    正するための搬送アームによるウエハの保持位置または
    解除位置を演算する演算部とを設け、 前記演算部の演算結果に基づいて前記回動部及び搬送ア
    ームを制御することを特徴とするウエハの位置合わせ装
    置。
  2. 【請求項2】 ウエハを保持してその面に沿って回動さ
    せる回動部と、 この回動部によりウエハを1回転させたときのウエハの
    周縁部を光学的に検出して下記の(イ)に定めるα、
    β、γの各値を求める位置検出部と、 前記回動部に保持されたウエハの面に沿って回動しかつ
    伸縮すると共に、当該ウエハを保持して搬送する搬送ア
    ームと、 前記位置検出部の検出結果に基づいて、ウエハの向きを
    予定している向きに補正するための回動部の回動角と、
    ウエハの向きを予定している向きに補正したあとの搬送
    アームの回動中心に対するウエハの中心位置とを以下の
    (ロ)の式に基づいて演算する演算部と、を備え、 前記演算部の演算結果に基づいて、前記回動部を回転さ
    せると共に、搬送アームにより前記ウエハを別の位置に
    搬送した時にウエハの中心位置が予定の位置となるよう
    に前記回動部上のウエハに対する搬送アームの保持位置
    または別の場所での搬送アームの解除位置を制御するこ
    とを特徴とするウエハの位置合わせ装置。 (イ) α;ウエハの中心と回動部の回動中心とを結ん
    だ直線と基準線とのなす角度 β;ウエハに設けられたウエハの向きを表すための部位
    とウエハの中心位置とを結ぶ線と基準線とのなす角度 γ;回動部の回動中心とウエハの中心との距離 (ロ) θa=arcsin{(γ/R1)sin(α
    −β+ψ)}+β−φ−ψ θb=arcsin{(γ/R1)sin(α−β+
    ψ)} R2= {R1−γcos(α−φ−θa)}/cos
    θb だだし、 θa;ウエハの向きを予定している向きに補正するため
    の回動部の回動角 θb;搬送アームの回動中心に対して、回動部の回動中
    心と回動部で向きが補正された後のウエハの中心位置と
    のなす角度 R2;搬送アームの回動中心と回動部で向きが補正され
    た後のウエハの中心位置との長さ R1;搬送アームの回動中心と回動部の回動中心との間
    の長さ φ;搬送アームの回動中心と回動部の回動中心とを結ぶ
    直線と基準線とのなす角度 ψ;ウエハの向きを表すための部位とウエハの中心位置
    とを結ぶ線に対して搬送アームの軸線がなす角度であっ
    て、予め定められたオフセット角度
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KR100457342B1 (ko) * 1997-10-24 2005-01-17 삼성전자주식회사 웨이퍼 이송장치
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JP6208419B2 (ja) * 2012-09-19 2017-10-04 株式会社ダイヘン 算出装置、搬送ロボットシステム、及び算出方法

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