JP4531995B2 - ウエハid読取機構及び読取方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウエハのノッチ又は前記ウエハの外周端面に書込まれたウエハIDを読込む読取機構及び読取方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体工場は、ウエハ径300ミリ時代を迎えると共に、DRAMからシステムLSI製品の生産形態に対応する生産システムが必要となってきた。
システムLSI製品の生産形態は、多品種少量生産が主体になり、300ミリのウエハ1枚から、特定の顧客について十分な製品を多く製造する必要が出てくる。
このことは製品の製造過程をウエハ毎にトレ−スする事が重要な製造ノウハウになる。より詳細に説明すれば次の通りである。
【0003】
今日の半導体量産工場では、月産2万枚のウエハが生産されている。各ウエハがICチップになるまでの生産ステップ数は約600ステップにも及んでいて、製品化されるまでに早いもので1.5ヶ月遅いものは数ヶ月を要し、さまざまな製造プロセスを経て高機能IC製品になる。
このように、IC製造は長期の時間を必要とするため目標数量、目標出荷時期等について、立てたられた達成予想の成功率が半導体工場の他社との競争力強化や損益に反映する事になり、ウエハ毎のトレースは必要不可欠である。
【0004】
ウエハ毎にトレ−スするためには、トレースの対象となるウエハを識別するための符号が必要であり、その符号としてウエハIDが機能している。
このウエハIDが、歩留まり向上情報・不具合対応情報(これらのフィードバック、フィードフォワード)・生産タクトタイム情報等、生産性を阻害する要因を排除する為の信頼性の高い基本データとなる必要がある。
よってウエハ自身を参照し、そのウエハがいつ、どこの処理装置を、どのような形で経過してきたのかを正しく認識する事が要求され、ウエハIDはウエハごとに一枚づつに書込まれ、且つ読込まれてこそ、その信頼性は向上する。
【0005】
ところが、ウエハの表面又は裏面にIDを書込む方式ではIC製造プロセス工程で書き込まれたマークが消えてしまい、そのために読取り不能になる事が多く、上記要求を満たしていない。
このような問題を解消するウエハID方式として、どの工程でも読取りやすく、周囲の環境状況の変化に強く、IC設計の自由度を奪わないID書込方式が開発された。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
この方式はウエハの外周部に切欠かれたノッチ等に書込まれるものであるが、しかし書込みサイズが小さく、これを読取るにはカメラ等の読取装置が必要であり、そのため、焦点を合わせための複雑な駆動機構を要していた。
【0007】
そこで、本発明は簡単な構造で、信頼性が高く、かつ、経済的に前記ウエハIDを読取ることができる読取機構及び読取方法を提供するものである。
【0008】
上記課題を解決するため、ウエハのノッチ合わせの際に、前記ノッチ又は前記ウエハの外周端面に書込まれたウエハIDを拡大して読込むことができる読取装置と、この読取装置を前記ノッチ又は前記外周端面に接近させるスライド装置とにより読取機構を構成し、前記読取装置が所定距離にて前記ノッチ又は前記外周端面に接近することにより、前記読取装置の焦点距離が、前記ウエハIDに自動的に合わせられる読取機構であって、該読取機構は、読取装置としてのカメラと、このカメラをスライドさせる前記スライド装置と、このスライド装置によりスライドするカメラを当止めし、前記所定距離を制御するタッチプレートとからなることを特徴とする読取機構(請求項1に記載の発明)とした。
本願発明において、ノッチの形状は典型的にはV形であるが、これに限定されるものではなく、例えばU字状でもよい。またウエハの外周端面のウエハIDが書込まれる場所は典型的にはベベル面であって、前記ノッチの近傍が好ましいが、これに限定されるものではない。
この発明によれば、微小な前記ウエハID像が前記読取装置の所定の拡大倍率で、その読取装置の撮像面上に結像するように、前記読取装置と前記ウエハID間の距離が精確に制御される。
【0009】
前記読取装置は、昇降可能なノッチ検出器と略同一の位置に配置されていることが好ましい(請求項2に記載の発明)。
ノッチ検出器は昇降可能であることから、ウエハのノッチに触れる程接近する前記読取装置と前記検出器が干渉することはない。また前記読取装置は、ノッチ検出器と略同一の位置に配置されているので、ノッチ検出と略同時にウエハIDを読取ることができる。
【0010】
前記読取機構は、ウエハのノッチ合わせの際に前記ノッチ又は前記ウエハの外周端面に書込まれたウエハIDを拡大して読込むことができる読取装置を、エッジクランプ装置のクランプ部に取付けて構成され、このクランプ部が作動することにより前記読取装置が所定距離にて前記ノッチ又は前記ウエハの外周端面に接近することによって、前記読取装置の焦点距離が前記ウエハIDに自動的に合わせられることを特徴とする(請求項3に記載の発明)。
前記クランプ部によるウエハのセンタリングと共に、ウエハIDを読込むことができる。
【0011】
搬送路側から処理装置側にウエハを引渡す過程において、エッジクランプ装置に取付けたノッチ検出器によりウエハのノッチを検出し、前記処理装置内の位置合わせ動作に必要なウエハの基準位置合わせを行い、前記ウエハのノッチ又は前記ウエハの外周端面に書込まれたウエハIDに、このウエハIDを拡大して読込む読取装置としてのカメラを、その焦点距離が前記ウエハIDに自動的に合わせられるように、前記カメラをスライド装置によりスライドさせ、タッチプレートによりカメラを当止めし、前記カメラと前記ノッチ又は前記外周端面間の距離を制御して接近させ、その後前記読取装置がウエハIDを読込むことを特徴とするウエハIDの読取方法とした(請求項4に記載の発明)。
【0012】
この発明においても、微小な前記ウエハID像が前記読取装置の所定の拡大倍率で、その読取装置の撮像面上に結像するように、前記読取装置と前記ウエハID間の距離が精確に制御される。
【0013】
搬送路側から処理装置側にウエハを引渡す過程において、エッジクランプ装置に取付けたノッチ検出器によりウエハのノッチを検出し、前記処理装置内の位置合わせ動作に必要なウエハの基準位置合わせを行った後、前記エッジクランプ装置のクランプ部により前記ウエハのノッチをクランプさせると共に、前記クランプ部に取付けら、且つ、ウエハのノッチ又は前記ウエハの外周端面に書込まれたウエハIDを読込む読取装置の焦点距離が、前記ウエハIDに自動的に合わせられ、その後前記読取装置がウエハIDを読込むことを特徴とするウエハIDの読取方法(請求項5に記載の発明)。
この発明においても、前記クランプ部によるウエハのセンタリングと共に、ウエハIDを読込むことができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
上記各発明の実施の形態に係る構成例を図面に基づいて説明する。
図1は、第1実施形態の読取機構を備えたエッジクランプ装置が配置されたロードポートサイトの全体構成例図、図2は前記エッジクランプ装置の平面図、図3は前記読取機構により読取ったウエハIDの模式図、図4はウエハのノッチとカメラ間の距離を図示した説明図、図5は前記エッジクランプ装置の縦断面図である。
これらの各図及び後述する各図において、同一構成は同一符号を付けることにより、重複した説明を省略する。
【0015】
前記読取機構は、ウエハ5のVノッチ50(以下、単にノッチ50という)に書込まれた微小なウエハID(図4参照)を読取るもので、図1及び図2に示したように読取装置としてのカメラ1と、このカメラ1をスライドさせるスライド装置2と、このスライド装置2によりスライドするカメラ1を当止めするタッチプレート3とからなる。
そしてFOUP(搬送容器)4内においてノッチ50の位置がランダムに収納されていたウエハ5が、FOUPオープンナー6、移載ロボット7を介してエッジクランプ装置8に引渡され、そのエッジクランプ装置8が処理装置内での前記ノッチ50の位置(以下、基準位置という)を揃えると略同時に、前記読取機構が前記ウエハID51を読取るようになっている。その後、ウエハは、処理装置側へと引渡される。
【0016】
前記カメラ1として、前記ウエハID51を読取るため、拡大率の大きな対物レンズ(図4参照)を備えたデジタルカメラを用いる。
撮影対象となる前記ウエハID51は、例えばレーザ光源を用い液晶マスク上に描画された情報をウエハ5のノッチ50に縮小投影し、隆起状のドットに書込まれている。因みに、前記カメラ1により読取られたウエハID51の撮像を図3に示す。
この図3に示したように、ウエハID51は隆起状のドットに書込まれるので、明暗の差が出易くカメラ1による読込みに好都合である。しかし、コントラストの差が出難いようなカメラ1の設置場所では、前記ウエハID51に対してノッチ50の斜め上方或いは下方からLED等の照明を当てて、コントラストの差を出すようにすることが望ましい。
また、前記カメラ1自体に前記ウエハID51を読込むためのパルスレーザ光源(図示しないが、発光部という)を備えていることが望ましい。
【0017】
前記スライド装置2は、前記カメラ1を固定し、且つ、前記ウエハID51の撮影時に、前記ノッチ50側に接近するスライダー20と、このスライダー20のレール部21とからなる。前記スライダー20の駆動手段としては、例えば前記レール部21にエアシリンダを、前記スライダー20に前記エアシリンダのピストンロッドを取付けるようにしてもよいし、ラック、ピニオン及びモータ等でもよい。
【0018】
前記タッチプレート3は、微小な前記ウエハID像が、前記カメラ1のCCD等の撮像手段面上に、前記対物レンズ10の所定の倍率で結像するように、前記ウエハID51と前記カメラ1との距離Sを制御するもので、図4に示したように前記レール部21に固定された板材よりなる。
前記スライダー20により、カメラ1が前記ノッチ50に触れる程接近する場合に、前記スライダー20の惰性等で、図4に示した前記カメラ1と前記ノッチ50間の距離Sを正確に制御することが困難な場合がある。そこで、前記タッチプレート3によって、前記スライダー20を当て止めすることにより、正確な距離を制御することとする。
よって、前記カメラ1は単焦点の集光レンズを備えれば足り、読取装置の集光レンズを動かして、その焦点距離を調節するようなピント合わせは不要である。
即ち、前記カメラ1のCCD等の撮像手段面上に、微細な前記ウエハID像が前記対物レンズ10の所定の倍率で結像するので、ズーム機構やオートフォーカス機構は不要である。
【0019】
このように構成された前記読取機構において、前記カメラ1は前記ウエハ5のノッチ50の基準位置の側方に、且つ、前記スライド装置2により、前記ノッチ50に接近できるように配置されている。
【0020】
前記エッジクランプ装置8は、上述のようにノッチ位置がランダムな状態で、前記移載ロボット7から受渡されたウエハ5に対し、処理装置側で行われるゲート形成等が精確に行われるように、基準位置を揃えるもので、図1及び図2に示したように、ウエハ受け部80、エッジクランプ81、ノッチ検出器82を備えている。
前記エッジクランプ81は、回転軸部810、その回転軸部810の中心に対し略等間隔の120度毎に配置された受けアーム811、811,811及び各受けアーム811、811、811の各先端に組込まれたクランプ部812、812、812からなる。
前記ノッチ検出器82は、光透過式又は光反射式等の光学式センサによって構成され、ウエハ5の前記基準位置の直上に、かつ、前記カメラ1の斜め上に、昇降可能に配置されている。ここで昇降手段は、図示しないが、例えばエアシリンダ又は油圧シリンダ等である。
【0021】
上記のように構成された読取機構、エッジクランプ装置8及びノッチ検出器82は、次のように動作する。
前記移載ロボット7から前記ウエハ受け部80,80,80にウエハ5が仮置きされた後、前記回転軸部810及び受けアーム8811,811,811が、図2及び図5に示した初期位置X1から上昇し、仮置きされていたウエハ5を下方から支持し、且つ、そのクランプ部812,812,812がウエハ5の外周面の3ヶ所をクランプする。
このクランプにより、ウエハ5の基準位置を確定するための前提となるウエハ5の「中心芯出し」が行われる。
【0022】
前記受けアーム811,811,811が、図5に示した最上位置X3に上昇し、前記ノッチ50を前記ノッチ検出器82に検出させるため、モータM2を駆動源として回転軸810が回転すると共に、ノッチ検出器82がノッチ50を検出すると、回転軸810がその回転を停止する。
【0023】
そして前記カメラ1のスライドが妨害されないように、前記ノッチ検出器82が上昇し、前記スライド装置2により前記カメラ1がその初期位置からノッチ50に接近して前記タッチプレート3に当止めされ、前記カメラ1をオンすることで、前記ウエハID51を撮影する。
よって、上記読取機構によれば、前記ウエハID51に対するピント合わせ等の焦点距離の調整が不要である他、ノッチ検出と略同時にウエハIDの読込みが行われるので、ウエハの処理装置側への引渡しのサイクルタイムが早くなる。
【0024】
上記一連の動作は、CIM(Computer Integrated Manufacturing)システム等によって制御され、このCIMシステムは、例えばホストコンピュータに接続された生産制御装置と、この生産制御装置にラン接続された各種制御装置からなる。次ぎに同システムに基づく、ウエハID読取処理の手順を図6に基づき説明する。
【0025】
同システムにより、搬送路側、例えば工程間搬送を担うAGV(Automatic Guided Vehicle)から前記FOUP4が前記オープンナー6に引渡され、同オープンナー6のドアが開けられて、前記移載ロボット7により一葉毎にウエハ5が前記エッジクランプ装置8のウエハ受け台80、80、80に仮置きされて、ウエハID読込の処理が開始される。
この段階では、前記各受けアーム811、811、811は、前記ウエハ受け台80、80、80に干渉されることなく、例えば各受け台80、80、80のそれぞれの中間に位置し(図2参照)、また、図5の初期位置X1に位置している。
【0026】
この状態で、まず図5のモータM1がオンし、その駆動力により前記回転軸部810が上昇すると共に、前記受けアーム811、811、811が図5の最上位置X3に上昇し(ステップ1)、その途中においてウエハ5を下方から支えると共に、前記クランプ部812、812、812がオンされ(ステップ3)、センタリングが行なわれる。
次ぎに、図5のモータM2がオンし、受けアーム811、811、811が回転する(ステップ5)。と同時に、前記ノッチ検出器82がオン状態となり、前記ノッチ50を検出したか否かを判断する(ステップ7)。
ノッチ50が検出された場合には、その時点で前記モータM2がオフとなって、前記回転軸部810の回転が停止される(ステップ9)。よって、この時点で、前記ノッチ50は、前記検出器82の略真下に位置することになる。
【0027】
その後、前記検出器82が上昇し(ステップ11)、前記カメラ1のスライドのスペースが確保され、前記スライド装置2がオンとなって、カメラ1がスライドする(ステップ13)。このとき、前記タッチプレート3が前記スライド装置2のスライダー20を規制するので、自動的に前記カメラ1の焦点合わせが行なわれたことになる。
そして、前記カメラ1により前記ウエハID51の読込みが行なわれ(ストップ15)、読込まれた撮影情報(撮影データ)は、デジタル信号に変換された後、一旦前記カメラ1内のメモリ(図示せず)に記録され、前記システムを構成する制御装置からの指令に基づき転送される(ステップ17)。
その後、ステップ19、21により、前記クランプ部812、812、812がオフにされ、前記受けアーム811、811、811が前記初期位置X1へ下降し、基準位置が確定したウエハ5を前記受け台80、80、80に仮置きする。
このウエハ5は、図5に示したスペースSPに差込まれた装置側の移載ロボットアーム9(図2参照)により支持されて、装置側に引受渡される。
なお、ステップ23で前記検出器82が下降し、ステップ25で前記カメラ1も初期位置に復帰し、次のノッチ検出及びウエハID読込処理の準備が整えられる。
【0028】
一方、前記ステップ7において前記ノッチ50が検出されないと判断された場合には、そのまま、前記受けアーム811、811、811が略10度回転され(ステップ27)、前記クランプ部812、812、812をオフにして(ステップ29)、その受けアーム811、811、811を前記初期位置X1に下降させ(ステップ31)、ウエハ5を再び前記受け台80、80、80に仮置きする。そして、再び前記ステップ1にジャンプし、ステップ1以下の処理が行なわれる。これは、例えば前記ウエハ5のノッチ50が何れかの前記受けアーム811、811、811に乗ってしまい、前記検出器82が前記ノッチ50を検出できない場合等の処理である。
【0029】
なお、前記カメラ1は、図2に示したように前記検出器82に一体的に取付けられているが、このような構成に限定されるものではなく、基準位置に前記ウエハ5が停止している時の、そのノッチ位置に配置されていれば、どこでもよい。
また、ノッチ合わせ機として、上述のエッジクランプ装置8のようなエッジクランプ方式の他に、ウエハ裏面吸着方式でもよい。
また、前記ウエハIDのサイズが大きく、前記カメラ1の撮影データをソフト上で拡大することで鮮明な画像を得ることが出来る場合には、前記拡大レンズ10は不要である。
さらに、前記ウエハID51を撮像の中心に位置させるため、図7のように、カメラ1のレンズ正面とウエハID51とを対向させてもよい。
【0030】
次ぎに図8に基づいて、前記読取機構の第2実施形態を説明する。
この実施形態は、前記クランプ部812、812、812の何れかに、前記カメラ1を取付けてカメラ付アーム811aとしたもので、前記ウエハ5に対するセンタリングと同時に,カメラ1を前記ノッチ50に近づけて、前記ウエハID51を読取るようにしている。
この場合、前記カメラ1に赤外線送受信部を設け、カメラ1に対する制御を無線で行なっても良い。また、第1実施形態に係る前記カメラ1においても赤外線送受信部を設け、無線による制御を行なっても良い。
その他の構成及び効果は、第1実施形態と同一であるので、詳細な説明は省略する。
【0031】
上記構成の第2実施形態に関する処理処手順は図9に示す通りである。
ステップ100からステップ110までの処理は、第1実施形態に係るステップ1からステップ11と同様である。
そして、ステップ110において前記検出器82が上昇した後は、前記クランプ部812、812、812をオフとし(ステップ112)、受けアーム811、811、811を下降させ(ステップ114)、カメラ付きアーム811aが、前記検出器82の直下まで回転する(ステップ116)。
【0032】
その後、前記受けアーム811、811、811aが上昇し(ステップ118)、クランプ部812、812、812がオンする(ステップ120)ことにより、前記カメラ付きアーム811aが前記ノッチ50をつかみ、ステップ122において、前記カメラ1によりウエハID51を読込む。
このような処理により、ウエハのセンタリングと同時にウエハIDを読込むことができるので、サイクルタイムが速くなる。
その後は、ステップ124〜ステップ136までは、第1実施形態に係るステップ17からステップ31と同様の処理が行われる。
【0033】
なお、この第2実施形態においても、図10に示したように、図6に同様の効果を得るため、カメラ1を傾けて前記アーム811に取付けても良い。
【0034】
上記各実施形態では、ノッチに書込まれたウエハIDを読込む読取機構及び読取方法について説明したが、図11に示したようにウエハ外周端面の前記ノッチ50近傍のベベル面52に、ウエハID53が書込まれた場合にも、上記読取機構及び読取方法を用いることができる。この場合には、図12に示したように、前記スライド装置2が作動した場合、前記カメラ1は、その光軸が前記ベベル面52のウエハID53に当たり、前記ウエハID53を読取れる位置にある。具体的には、その光軸は前記ベベル面52に対して略直角に位置することが望ましい。
その他の構成は、第1及び第2実施形態と同様であるので、同様な作用効果を得ることができる。
【0035】
【発明の効果】
請求項1及び4に記載の発明によれば、微小なウエハID像が読取装置の所定の拡大倍率で、その読取装置の撮像面上に結像するように、前記読取装置と前記ウエハID間の距離が精確に制御されるので、従来のように、読取装置の集光レンズの焦点合わせ用の機構や動作が不要となり、簡単な構造で信頼性が高く、且つ、経済的な読取機構及び読取方法を提供することができる。
【0036】
請求項2に記載の発明によれば、ノッチ検出器は昇降可能であることから、その検出器がウエハのノッチに触れる程接近する前記読取装置に干渉することはない。また前記読取装置は、ノッチ検出器と略同一の位置に配置されているので、ノッチ検出と略同時にウエハIDを読取ることができ、ウエハのノッチ合わせ及びアライメントのサイクルタイムを短縮することきができる。
【0037】
請求項3及び5に記載の発明によれば、請求項1の発明と同様な作用効果に加え、前記クランプ部によるウエハのセンタリングと共に、ウエハIDを読込むことができるので、ウエハのノッチ合わせ及びアライメントのサイクルタイムを短縮することきができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1実施形態に係る読取機構を取付けたロードポートサイトの概要図、
【図2】 第1実施形態に係るエッジクランプ装置の平面図、
【図3】 読取られたウエハIDの模式図、
【図4】 第1実施形態のカメラとウエハIDとの位置関係の説明図、
【図5】 第1実施形態に係るエッジクランプ装置の断面図、
【図6】 第1実施形態に係る処理フロー図、
【図7】 別例に係るカメラの取付図、
【図8】 第2実施形態に係る読取機構の要部側面図、
【図9】 第2実施形態に係る処理フロー図、
【図10】 別例に係るカメラの取付図、
【図11】 ウエハ外周端面に書込まれたウエハIDを示すウエハ要部斜視図、
【図12】 図11のウエハIDに対する読取機構の概略図。
【符号の説明】
1 カメラ 2 スライド装置
10 レンズ
20 スライダー 21 レール部
3 タッチプレート 4 FOUP(搬送容器)
5 ウエハ 50 Vノッチ
51 53 ウエハID 52 ベベル面
6 FOUPオープンナー
7 移載ロボット 8 エッジクランプ装置
80 ウエハ受け部 81 エッジクランプ
810 回転軸部 82 ノッチ検出器
811、811,811 受けアーム
812、812、812 クランプ部
Claims (5)
- ウエハのノッチ合わせの際に、前記ノッチ又は前記ウエハの外周端面に書込まれたウエハIDを拡大して読込むことができる読取装置と、この読取装置を前記ノッチ又は前記外周端面に接近させるスライド装置とにより読取機構を構成し、前記読取装置が所定距離にて前記ノッチ又は前記外周端面に接近することにより、前記読取装置の焦点距離が、前記ウエハIDに自動的に合わせられる読取機構であって、
該読取機構は、読取装置としてのカメラと、このカメラをスライドさせる前記スライド装置と、このスライド装置によりスライドするカメラを当止めし、前記所定距離を制御するタッチプレートとからなることを特徴とする読取機構。 - 前記読取装置は、昇降可能なノッチ検出器と略同一の位置に配置されていることを特徴とする請求項1に記載された読取機構。
- ウエハのノッチ合わせの際に、前記ノッチ又は前記ウエハの外周端面に書込まれたウエハIDを拡大して読込むことができる読取装置を、エッジクランプ装置のクランプ部に取付けて読取機構が構成され、このクランプ部が作動することにより前記読取装置が所定距離にて前記ノッチ又は前記外周端面に接近することによって、前記読取装置の焦点距離が前記ウエハIDに自動的に合わせられることを特徴とする読取機構。
- 搬送路側から処理装置側にウエハを引渡す過程において、エッジクランプ装置に取付けたノッチ検出器によりウエハのノッチを検出し、前記処理装置内の位置合わせ動作に必要なウエハの基準位置合わせを行い、前記ウエハのノッチ又は前記ウエハの外周端面に書込まれたウエハIDに、このウエハIDを拡大して読込む読取装置としてのカメラを、その焦点距離が前記ウエハIDに自動的に合わせられるように、前記カメラをスライド装置によりスライドさせ、タッチプレートによりカメラを当止めし、前記カメラと前記ノッチ又は前記外周端面間の距離を制御して接近させ、その後前記読取装置がウエハIDを読込むことを特徴とするウエハIDの読取方法。
- 搬送路側から処理装置側にウエハを引渡す過程において、エッジクランプ装置に取付けたノッチ検出器によりウエハのノッチを検出し、前記処理装置内の位置合わせ動作に必要なウエハの基準位置合わせを行った後、前記エッジクランプ装置のクランプ部により前記ウエハのノッチをクランプさせると共に、前記クランプ部に取付けられ、且つ、ウエハのノッチ又は前記ウエハの外周端面に書込まれたウエハIDを拡大して読込む読取装置の焦点距離が前記ウエハIDに自動的に合わせられ、その後前記読取装置がウエハIDを読込むことを特徴とするウエハIDの読取方法。
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