JP3624590B2 - ウェハー処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェハー処理装置に関し、さらに詳しくは、ウェハーの外形に形成したオリエンテーション・フラット(以下、「オリフラ」という。)を基準面とし、このオリフラを基に位置合わせ(以下、「アライメント」という。)するようにしたウェハー処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、ウェハー処理装置におけるウェハーの処理又は検査(以下、「処理」という。)の際の搬送手順では、収納ケース(以下、「キャリア」という。)からウェハーを取り出し、アライメント後にウェハーを処理ステージに搬送し、処理終了後に再びキャリアに処理済のウェハーを収納する。この処理済のウェハーの収納工程には、ウェハーを取り出したキャリアに再び収納するか、又は収納専用のキャリアに収納するかの二通りが知られている。最近では、装置のコンパクト化のために、ウェハーを取り出したキャリアに再び収納する場合が多い。また、装置全体のスループット(単位時間当たりの処理量)を向上させるために、処理と搬送系を並列に動作させるようにしている。また、一般的には、二つのアームを有する搬送ロボットのいずれかのアーム上にある未アライメントのウェハーとアライメントステージ上のアライメント済のウェハーを入れ替える時間と、アライメントをする時間との合計が、ウェハーの搬送時間となる。ここで、キャリアからウェハーを取り出す時間と、アライメント済のウェハーを処理ステージにセットする時間は、数枚目以降、アライメントと並列搬送となるため、ウェハーの搬送時間としては考慮しなくともよい。
【0003】
また、ウェハー処理装置における従来のウェハーアライメント方法としては、例えば、特開昭63−155634号公報、特開平1−296177号公報に記載のものが知られている。前記特開昭63−155634号公報に記載のものは、ウェハーを回転させてアライメントをしつつ、ウェハーを移動して一定位置に搬送する。即ち、収納ケースからウェハーを取り出し、搬送ウェハーチャックにウェハーをセットし、ウェハーを回転させてアライメントをする。そして、搬送ウェハーチャックがウェハーを一定位置まで移動し、位置ズレを修正する。その後、アームがウェハーを吸着して持ち上げ、搬送ウェハーチャックは初期位置に戻る。なお、上述の後段位置より受け渡しテーブルまでアームがウェハーを搬送する場合には、数枚目以降は並列搬送となる。前記特開平1−296177号公報に記載のものは、ウェハー供給マガジンからウェハーを取り出し、第1ステージすなわちアライメントステージ上にウェハーをセットする。そして、ウェハーのアライメントを行い、第2の搬送機構がアライメントステージよりウェハーを吸着して持ち上げ、ウェハーをアライメントステージから処理ステージまで搬送する。尚、アライメント後のステージの移動は、数枚目以降並列搬送となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開昭63−155634号公報に記載のウェハーのアライメント方法では、装置全体のスループット(単位時間当たりの処理量)を向上させるために、アライメントと搬送を並列処理を行っているにも係わらず、アームがウェハーを吸着し持ち上げる時間だけ、一般的なものよりも処理時間が長くなってしまう問題がある。また、上記特開平1−296177号公報に記載のウェハーのアライメント方法では、一般的なものと略等しい処理時間が掛かり、処理時間の短縮には向かない問題がある。従って、処理時間を短縮化してスループットの高いのウェハー処理装置を提供することを目的とする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、本発明は、キャリアに収納されたウェハーを順次取り出して処理ステージに搬送し、ウェハーに検査等の処理を施した後、処理済のウェハーを再びキャリアに収納するようにしたウェハー処理装置において、キャリアからウェハーを取り出して直線的に搬送する搬送アームと、各々ウェハーを保持することが可能な3つのステーションと、この3つのステーションを正三角形状に固定し、120度の角度で回転して各ステーションを第1、第2、第3の3つの定位置に移動させる回転テーブルと、前記搬送アームにより第1の位置に搬送され、第1の位置でステーションにより保持されて前記回転テーブルの回転により第2の位置に送られてきたウェハーを受け取って位置決めした後、そのウェハーを前記ステーションに再び保持させる位置決め手段と、2本のアームを有し、一方のアームで前記回転テーブルの回転により第2の位置から第3の位置に送られてきた位置決め後のウェハーを受け取って処理ステージに渡し、他方のアームで処理ステージにて処理されたウェハーを受け取って前記第3の位置にいるステーションに渡すように前記2本のアームが回転するウェハー入れ替え手段を備えたことを特徴とする。
【0006】
また、本発明は、前記第1の位置でのウェハーの保持、第2の位置でのウェハーの位置決め、第3の位置でのウェハーの入れ替えを並行して行うようにしたことを特徴とする。
【0007】
また、本発明は、前記第1の位置に、前記搬送アームにより搬送されてきたウェハーに対して、前記ステーションが保持する前に中心位置出しを行う中心位置出手段を設けたことを特徴とする。また、本発明は、前記第2の位置にセンサーを設け、該センサーにより検出されたウェハーのオリエンテーション・フラットが所望の角度になるようにウェハーを前記位置決め手段で位置決めすることを特徴とする。
【0008】
また、本発明は、キャリア用ステーションにウェハーの表面を読み取る画像読取手段を設け、この画像読取手段により読み取った画像からウェハーの中心位置及びオリエンテーション・フラットの位置の位置情報を算出し、アライメントステーションにて前記位置情報を基にアライメントを行うようにしてもよい。
前記第1の位置でウェハーの表面を読み取る画像読取手段を設け、この画像読取手段より読み取った画像からウェハーの中心位置及びオリエンテーション・フラットの位置に位置情報を算出し、前記第2の位置で前記位置情報を基に前記位置決め手段により位置決めすることを特徴とする。
【0009】
また、本発明は、第3の位置からステーションに保持されて第1の位置に送られた処理済のウェハーを前記搬送アームにより元のキャリアに搬送して収納することを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
第1の実施の形態
図1はウェハー処理装置の構造説明図、図2は図1のZ−Z矢視図である。なお、図1はウェハー処理装置の平面を表し、図2では処理ステージ、XYステージ等を省略して表すものとする。
【0011】
図において、エレベータA1及びエレベータB2は、複数のウェハー4を収納したキャリア3を搭載し、このキャリア3内の図示しないウェハー収納用ミゾのピッチに合わせて正確に上下するユニットである。
搬送アームA5及び搬送アームB6は、前記キャリア3よりウェハー4を吸着して取り出し、プッシャーA12上へウェハー4を搬送するためと、逆にキャリア3内へウェハーを収納するためのものである。この二つのアームは、ウェハー4を吸着して同時に動作できるように、上下方向にずらして設置されている。
【0012】
センタリングアーム7は、ウェハー4の中心位置出しを行うものである。この中心の基準になるのは、プッシャーB13の中心である。センタリングアーム7で中心位置出しを行うことにより、プッシャーB13の中心とウェハー4の中心とが一致するように調整してある。
回転テーブル8は、ウェハー4を吸着した状態で、正確に120°間隔で右回転するユニットである。この回転テーブル8上には120°ピッチで三つのステーションA9,B10,C11が固定されていて、それぞれがウェハー4を吸着することができるようにしてある。これらステーションA9,B10,C11には、中心にそれぞれ図示しない貫通口を設けてあり、プッシャーA12,B13,C14が自由に上下できるようにしてある。なお、回転機構には、例えば、ローラーギアカムを使用し、高速かつ正確に回転できるようにしてある。
【0013】
前記プッシャーA12は、搬送アームA5,B6との受け渡しを行うためのもので、図示しない上下機構と吸着口を備えてある。
前記プッシャーB13は、ウェハー4を吸着して回転し、オリフラ検出センサ18によってオリフラを検出し、任意の角度に停止させるものであり、また、図示しない上下機構も備えてある。
【0014】
前記プッシャーC14及びプッシャーD15は、搬送アームC16,D17との受け渡しを行うためのもので、図示しない上下機構と吸着口を備えてある。
また、前記搬送アームC16及び前記搬送アームD17は、プッシャーC14上のウェハー4とプッシャーD15上のウェハーの入れ替えを行うためのものであり、正確に90°間隔で両方向に回転する機構と吸着口を備えている。なお、回転機構は、回転テーブル8と同様のものを使用し、高速かつ正確に回転できるようにしてある。
【0015】
位置決めピン20は、処理ステージ21上の基準位置になるピンである。センタリングピン19が搬送されてきたウェハー4を軽く押すことによって、ウェハー4は位置決めピン20にならってセットされるようにしてある。
XYステージ22は、処理ステージ21を載せて移動するためのユニットである。このXYステージ22が任意の場所に移動することにより、その任意の場所でウェハー4に様々な処理を施す。なお、かかる任意の場所には、処理の目的に応じた装置を付加しておく。
【0016】
次に、上記構成のウェハー処理装置の動作を説明する。
まず、キャリア3からウェハー4を受け取るステーションA9の動作を説明する。搬送アームA5が、エレベータA1上のキャリア3よりウェハー4を取り出した後、移動してステーションA9の約10mm上に停止する。そこで、プッシャーA12が上昇し、搬送アームA5よりウェハー4を持ち上げ、センタリングアーム7と同じ高さにする。この位置で、センタリングアーム7のアームが閉じてウェハー4の中心位置出しを行う。センタリングアーム7が再び開き、搬送アームA5がホームポジションに退避した後、プッシャーA12は下降し、ウェハー4はステーションA9上に吸着される。この後、回転テーブル8が右方向に120°回転停止後、プッシャーB13が上昇し、ウェハー4を吸着して持ち上げて、次段の位置合わせを行うステーションB10にウェハー4を渡す。
【0017】
次に、このステーションB10の動作を説明する。上述のように、プッシャーB13に押し上げられたウェハー4は、プッシャーB13の回転によりオリフラ検出センサ18によってオリフラを検出される。そして、ウェハー4は、検出されたオリフラを所望の角度にされた状態にして回転を停止される。この後、再び回転テーブル8が、右方向に120°回転停止後、プッシャーC14が上昇し、ウェハー4を吸着して持ち上げて、次段のステーションC11にウェハー4を渡す。
【0018】
次に、処理用ステージ21へとウェハー4を渡すステーションC11の動作を説明する。上述のように、プッシャーC14に押し上げられたウェハー4は、搬送アームC16の右回りの90°回転後、プッシャーC14が下降し、搬送アームC16上に置かれ、搬送アームC16に吸着される。そして、搬送アームC16が右回りに180°回転し、ウェハー4を処理ステージ21に送る。この処理ステージ21では、プッシャーD15が上昇してウェハー4を持ち上げた後、搬送アームC16と搬送アームD17は、左方向に90°回転して退避する。そして、プッシャーD15が下降した後、センタリングピン19がウェハー4を押して、位置決めピン20にならわせて、精密(最終)位置だしを行う。以上で1枚目のウェハー4の、処理ステージ21への搬送は終了する。
【0019】
一方、2枚目のウェハー4の搬送は、搬送アームA5が1枚目のウェハー4をキャリア3より取り出した直後から、搬送アームB6によって開始される。そして、3枚目は再び搬送アームA5によってという具合に、常にウェハー4が、ステーションA9,B10,C11上と処理ステージ21上に在荷するように、ウェハー4を送りだしていく。
【0020】
また、処理ステージ21で処理の終了したウェハー4は、未処理のウェハー4と、搬送アームC16,D17によって入れ替えられる。即ち、上述のようにステーションC11から搬送アームC16により未処理のウェハー4が搬送される際に、搬送アームD17が処理ステージ21上の処理済のウェハー4を吸着し、ステーションC11に送る。そして、その処理済のウェハー4は、ステーションC11に吸着された後、回転テーブル8が120°右回転して、プッシャーA12上に戻ってくる。その後、搬送アームA5と搬送アームB6のどちらかで、ウェハー4を持っていない方の搬送アームが、処理済のウェハー4を取りに行き、キャリア3から取り出した同一の場所へウェハー4を収納する(未処理のウェハーを持っている搬送アームは、プッシャA12上の処理済のウェハーがなくなると同時に、プッシャーA12上にウェハー搬送を行う。)。なお、処理済のウェハー4は、取り出したのと同一の場所に収納しなくても他の場所に収納するようにしてもよい。また、収納するキャリアを取り替えるようにしてもよい。この場合には、収納するキャリアと取り出すキャリアとを予め用意しておき、収納するキャリアと取り出すキャリアが前記搬送アームA5,B6に対向する位置になるように、前記搬送アームA5,B6の動きに連動して切り換える機構を設けるようにする。
【0021】
なお、ステーションB10は、回転テーブル8が120°回転する前はステーションA9である。ステーションC11は、回転テーブル8が120°回転する前はステーションB10である。
以上のすべての動作は、ウェハー4が干渉しない範囲(同一ステーション、プッシャー、搬送アーム上にウェハーが二枚以上重ならない)で、常に、並行して行われる。この為、1サイクル時間は、回転テーブル8が停止しているときに、各ステーションで行われる動作シーケンスの合計時間の中で、最も長いものに左右される。従って、各ステーションで行われる動作シーケンスの内容及びその合計時間は以下の通りになる。
【0022】
▲1▼ステーションA9
収納と送り出しは、並列で行われるので、片方の搬送アームの動作のみの時間を考えればよい。すなわち、「未処理ウェハー4をキャリア3より取り出し、プッシャーA12上へセットする時間、及びウェハー中心位置出しをセンタリングアーム7によって行う時間」であり、約5.5秒となる。
【0023】
▲2▼ステーションB10
「プッシャーB13の上下時間及びオリフラ検出時間」であり、約5.5秒である。
▲3▼ステーションC11
「未処理のウェハーと処理済のウェハーを入れ替える時間」であり、約3.5秒である。
【0024】
「処理時間」=x秒
▲4▼回転テーブル120°の回転時間=0.5秒
以上より、ウェハーの搬送の1サイクル時間は、▲1▼(又は▲2▼)+▲4▼となり、その実際の時間は約6秒となる。装置全体のスループットは、処理時間xに左右されるが、x≦(6−3.5)=2.5秒であれば、1サイクル時間と等しくなる。もし、x>2.5秒であれば、ウェハー1枚あたりのスループットは、(3.5+x)秒となる。従って、ウェハーの搬送及びアライメントを並列に行うようにしても、それぞれが連続した動作の中で行われるため、搬送及びアライメントが互いに時間的に干渉することがなく、装置全体のスループットに与える影響は少なくなる効果が得られる。
【0025】
このため、上記第1の実施の形態によると、キャリア3からの受け渡しを専用に行うステーションA9と、アライメントを専用に行うステーションB10と、未処理ウェハーと処理済ウェハーを入れ替えを専用に行うステーションC11を設けたことにより、従来のアライメントが必要なウェハー搬送系の1サイクル時間を大幅に短縮できるという効果が得られる。具体的には以下の通りである。
【0026】
従来の搬送系の各アクチュエータが、本発明で使用しているアクチュエータと同等のものを使用しており、その動作速度が、ほぼ同一と改定した場合、従来の搬送系の1サイクル時間は、約10.5秒〔アライメントをする時間が約5.5秒、二つのアームを有する搬送ロボットのいずれかのアーム上にある未アライメントのウェハーとアライメントステージ上のアライメント済のウェハーを入れ替える時間が約5秒〕となる。本実施の形態の1サイクル時間は、上述のように、約6秒なので、約43%の搬送時間短縮が可能となる。
【0027】
第2の実施の形態
図3はウェハー処理装置の構造説明図、図4は図3のZ−Z矢視図である。なお、図3はウェハー処理装置の平面を表し、図2では処理ステージ、XYステージ等を省略して表すものとする。また、以下の説明において、上記第1の実施の形態と同様の構成及び動作の説明は省略するものとし、相違する構成及び動作の説明をする。
【0028】
図において、CCDカメラ23は、ウェハーの全体像をとらえる位置に固定されている。そして、このカメラの信号は、図示しない画像処理装置に接続されている。照明24は、前記CCDカメラ23でウェハーを一定の明るさに映し出す為のものである。プッシャーB13は、上記第1の実施の形態と異なり、上下・回転機構以外に図示しないXY移動機構も備えている。その回転・XY移動機構部は、図示しないパルスモータにより駆動し、そのパルス信号は、本装置内のコンピュータを通して、前記画像処理装置と接続されている。なお、上記第1の実施の形態での構成要素であるセンタリングアーム7は設けられておらず、後述するように、その代わりにCCDカメラ23及び図示しない画像処理装置を設けたものである。上記以外の部分に関しては、すべて上記第1の実施の形態の構成と同様である。
【0029】
次に、動作を説明する。
上記第1の実施の形態と異なるところは、以下の点である。プッシャーA12上において、上記第1の実施の形態ではセンタリングアーム7でのウェハー中心位置を読み取ったが、本実施の形態ではCCDカメラ23及び図示しない画像処理装置によって、ウェハーの中心位置とオリフラ角度を読み取るようにしたものである。
【0030】
そして、プッシャーB13上へウェハーを搬送している途中で、前記画像処理装置が計算を行い、ウェハーの中心位置とオリフラ角度を算出し、ステーションB10にそれらのデータを送り、プッシャーB13がウェハーを吸着して持ち上げた後、それらのデータを基に所望の位置へウェハーを移動させる。他の動作は、上記第1の実施の形態と同様である。
【0031】
上記第2の実施の形態のよると、上記第1の実施の形態におけるセンタリングアームを用いていないことから、ウェハーの搬送の1サイクル時間をさらに短縮できる効果が期待できる。具体的には、次の▲1▼と▲2▼の時間の合計が1サイクル時間となる。▲1▼ステーションA9での「未処理ウェハーをキャリア3より取り出し、プッシャーA12上へセットする時間、及びウェハー中心位置出しをセンタリングアーム7によって行う時間」であり、その合計は約4.5秒となる。▲2▼ステーションB10での「プッシャーB13の上下時間及びオリフラ検出時間」であり、約3秒となる。従って、1サイクル時間は、約5秒となる。このため、搬送時間を更に短縮することができる。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によると、ウェハーの位置決めを行うステーションを別に設けたので、ウェハーの位置決めを行いつつウェハーを処理ステージに搬送することができ、従来のアライメントが必要なウェハー搬送系の1サイクル時間を大幅に短縮できるという効果が得られる。従って、処理時間を短縮化してスループットの高いウェハー処理装置を提供することができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態のウェハー処理装置の構造説明図
【図2】図1のZ−Z矢視図
【図3】第2の実施の形態のウェハー処理装置の構造説明図
【図4】図3のZ−Z矢視図
【符号の説明】
1 エレベータA
2 エレベータB
3 キャリア
4 ウェハー
5 搬送アームA
6 搬送アームB
7 センタリングアーム
8 回転テーブル
9 ステーションA
10 ステーションB
11 ステーションC
12 プッシャーA
13 プッシャーB
14 プッシャーC
15 プッシャーD
16 搬送アームC
17 搬送アームD
18 オリフラ検出センサ
19 センタリングピン
20 位置決めピン
21 処理ステージ
22 XYステージ
Claims (6)
- キャリアに収納されたウェハーを順次取り出して処理ステージに搬送し、ウェハーに検査等の処理を施した後、処理済のウェハーを再びキャリアに収納するようにしたウェハー処理装置において、
キャリアからウェハーを取り出して直線的に搬送する搬送アームと、
各々ウェハーを保持することが可能な3つのステーションと、
この3つのステーションを正三角形状に固定し、120度の角度で回転して各ステーションを第1、第2、第3の3つの定位置に移動させる回転テーブルと、
前記搬送アームにより第1の位置に搬送され、第1の位置でステーションにより保持されて前記回転テーブルの回転により第2の位置に送られてきたウェハーを受け取って位置決めした後、そのウェハーを前記ステーションに再び保持させる位置決め手段と、
2本のアームを有し、一方のアームで前記回転テーブルの回転により第2の位置から第3の位置に送られてきた位置決め後のウェハーを受け取って処理ステージに渡し、他方のアームで処理ステージにて処理されたウェハーを受け取って前記第3の位置にいるステーションに渡すように前記2本のアームが回転するウェハー入れ替え手段を備えたことを特徴とするウェハー処理装置。 - 請求項1において
前記第1の位置でのウェハーの保持、第2の位置でのウェハーの位置決め、第3の位置でのウェハーの入れ替えを並行して行うようにしたことを特徴とするウェハー処理装置。 - 請求項1又は請求項2において、
前記第1の位置に、前記搬送アームにより搬送されてきたウェハーに対して、前記ステーションが保持する前に中心位置出しを行う中心位置出手段を設けたことを特徴とするウェハー処理装置。 - 請求項1又は請求項2において、
前記第2の位置にセンサーを設け、該センサーにより検出されたウェハーのオリエンテーション・フラットが所望の角度になるようにウェハーを前記位置決め手段で位置決めすることを特徴とするウェハー処理装置。 - 請求項1又は請求項2において、
前記第1の位置でウェハーの表面を読み取る画像読取手段を設け、この画像読取手段より読み取った画像からウェハーの中心位置及びオリエンテーション・フラットの位置に位置情報を算出し、前記第2の位置で前記位置情報を基に前記位置決め手段により位置決めすることを特徴とするウェハー処理装置。 - 請求項1又は請求項2において、
第3の位置からステーションに保持されて第1の位置に送られた処理済のウェハーを前記搬送アームにより元のキャリアに搬送して収納することを特徴とするウェハー処理装置。
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