JP3908054B2 - Aligner device - Google Patents
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Description
【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52b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、本発明は装置本体と、該装置本体内に組み込まれた昇降コラムに支持されて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、前記把持部が前記ウエハのノッチ位置をチャックした状態で、前記ノッチと把持部との間に生じた隙間を、検知光の光軸が透過するように、前記光軸を形成する一対の発光部と受光部とからなる位置検知センサとを備えたアライナー装置であって、前記発光部と受光部の一方が、前記把持部より半径方向中心側に位置するように、前記定置ステージの外周縁部の一部に取り付けられ、前記発光部と受光部の他方が、前記ウエハ把持旋回手段の半径方向外側に位置するように前記装置本体に支持された支持手段の、前記発光部と受光部の一方が位置する前記外周縁部に対して前記隙間を透過して前記検知光の送受が可能な部位に、取り付けられたことを特徴とする。
【0012】
前記位置検知センサは、前記発光部と受光部のうちの一方が、前記把持部の半径方向中心側に、前記定置ステージの外周縁部に独立して設けられた支持部材に取り付けられ、前記発光部と受光部の他方が、前記ウエハ把持旋回手段の半径方向外側に、前記装置本体に支持された支持アームの上端に取り付けることが好ましい。
【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31B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180°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24が、1個の駆動モータ25を駆動源とする旋回機構22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21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23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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an aligner apparatus, and more particularly to an aligner apparatus capable of high-speed detection of wafer centering, orientation flat, and the like in a semiconductor manufacturing apparatus and a substrate inspection apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor manufacturing apparatus and a substrate inspection apparatus, an aligner apparatus is used to accurately perform the angular direction and positioning during wafer transfer between processes. Conventionally, in the aligner apparatus, the back surface adsorption method has been adopted as a wafer holding method, but there is a tendency to be changed to the edge grip method according to the applicable standard. In the case of the edge grip method, when the direction of the wafer accommodated in the cassette is random, the wafer holding mechanism is given repeated accuracy, so that positioning is completed when the wafer is gripped. Further, in this state, the angle direction of the wafer is detected by a notch or orientation flat formed at the edge of the wafer. For this purpose, the aligner apparatus is provided with various sensors for notch search, and the speed of the notch search determines the tact time in the aligner apparatus.
[0003]
FIG. 7 is a side view showing an example of a conventional aligner device. In the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional aligner shown in FIG. 7, there is a timing at which the optical axis of the sensor is blocked by the revolving grip chuck arm, and notch search is not possible at that position. Must be done. In addition, since only one position detection sensor is arranged in the circumferential direction, depending on the notch position when the wafer is first gripped, it is necessary to perform notch search by rotating the wafer close to one round at the maximum. It was.
[0005]
Further, when the wafer is held at the grip position of the grip chuck arm, the notch may overlap the grip position. In this case, the notch where the detection beam overlaps the grip position cannot be detected, and it is necessary to grip the wafer again, which increases the time required for the notch search and makes the tact time unstable.
[0006]
Further, in the stationary frame shown in FIG. 7, the wafer is first placed with the stationary frame close to the center, and the wafer is chucked (gripped) by the grip chuck arm in this state. When the grip chuck arm rotates for position detection, the stationary frame needs to be retracted outside in order to avoid interference within the turning radius of the wafer. Then, when the positioning is performed again, an operation of approaching the central direction to a position where the grip chuck arm does not overlap with the plane is taken. As described above, a complicated arm link mechanism that performs the extension operation of the arm in conjunction with the radial direction when the grip chuck arm turns is required.
[0007]
Accordingly, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, perform a notch search regardless of the position of the notch at the time of wafer reception, realize a stable tact time, and easily position a positioned wafer. It is an object of the present invention to provide an aligner device that is placed on a stationary frame having an operation mechanism.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides an apparatus main body, a stationary stage that is supported by a lifting column incorporated in the apparatus main body and places a wafer thereon, and chucks the wafer placed on the stationary stage. A wafer holding and swiveling means having a holding mechanism that operates each holding portion in synchronization with each other, a turning mechanism that turns the holding mechanism while holding the wafer, and the holding portion is a notch position of the wafer. A position detection sensor comprising a pair of light emitting portions and a light receiving portion forming the optical axis so that the optical axis of the detection light is transmitted through the gap formed between the notch and the gripping portion in a state where the optical axis is chucked. The light emitting unit and the light receiving unit are attached to a part of the outer peripheral edge of the stationary stage so that one of the light emitting unit and the light receiving unit is located on the radial center side with respect to the gripping unit. Department and The support means supported by the apparatus main body so that the other of the light parts is located radially outside the wafer gripping and turning means with respect to the outer peripheral edge where one of the light emitting part and the light receiving part is located. It is characterized in that it is attached to a part that can transmit and receive the detection light through a gap .
[0012]
In the position detection sensor, one of the light emitting unit and the light receiving unit is attached to a support member provided independently on an outer peripheral edge of the stationary stage on the radial center side of the gripping unit, and the light emitting unit It is preferable that the other of the light receiving portion and the light receiving portion is attached to an upper end of a support arm supported by the apparatus main body on the outer side in the radial direction of the wafer gripping and turning means.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an aligner device of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a plan view showing a planar configuration of an
[0015]
The apparatus
[0016]
Further, a
[0017]
Next, the configuration of the
[0018]
2 and 3, the
[0019]
Next, the chucking operation of the
[0020]
The operation of the
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the notch search can be performed regardless of the position of the notch at the time of wafer reception, a stable tact time can be realized, and the wafer is positioned on a stationary stage having a simple operation mechanism. By placing the wafer, the notch search time can be further shortened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of an aligner device according to the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of the aligner device of FIG.
3 is an enlarged view of the position detection sensor shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 4 is a partially enlarged view showing an enlarged gripping portion of a grip chuck arm.
FIG. 5 is a plan view showing a configuration of a grip chuck arm (initial position state).
FIG. 6 is a plan view showing a configuration of a grip chuck arm (wafer gripping state).
FIG. 7 is a side view showing the overall configuration of a conventional aligner device.
8 is an enlarged view of the position detection sensor shown in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
31A
Claims (2)
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、
前記把持部が前記ウエハのノッチ位置をチャックした状態で、前記ノッチと把持部との間に生じた隙間を、検知光の光軸が透過するように、前記光軸を形成する一対の発光部と受光部とからなる位置検知センサとを備えたアライナー装置であって、
前記発光部と受光部の一方が、前記把持部より半径方向中心側に位置するように、前記定置ステージの外周縁部の一部に取り付けられ、
前記発光部と受光部の他方が、前記ウエハ把持旋回手段の半径方向外側に位置するように前記装置本体に支持された支持手段の、前記発光部と受光部の一方が位置する前記外周縁部に対して前記隙間を透過して前記検知光の送受が可能な部位に、取り付けられたことを特徴とするアライナー装置。 An apparatus main body, and a stationary stage on which a wafer is supported by a lifting column incorporated in the apparatus main body ,
Wafer gripping swivel having a gripping mechanism section that operates each gripping section that chucks the wafer placed on the stationary stage in synchronization, and a swiveling mechanism that pivots the gripping mechanism section while gripping the wafer. Means,
A pair of light emitting units forming the optical axis so that the optical axis of the detection light is transmitted through a gap formed between the notch and the gripping part in a state where the gripping part chucks the notch position of the wafer. And an aligner device comprising a position detection sensor comprising a light receiving unit,
It is attached to a part of the outer peripheral edge of the stationary stage so that one of the light emitting part and the light receiving part is located closer to the center side in the radial direction than the grip part,
The outer peripheral edge portion where one of the light emitting portion and the light receiving portion of the support means is supported by the apparatus main body so that the other of the light emitting portion and the light receiving portion is located radially outside the wafer gripping and turning means. The aligner device is attached to a portion that can transmit and receive the detection light through the gap .
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