JP4636934B2

JP4636934B2 - 基板角度位置補正装置

Info

Publication number: JP4636934B2
Application number: JP2005136648A
Authority: JP
Inventors: 浩明月本; 雄洋小曳
Original assignee: Tazmo Co Ltd
Current assignee: Tazmo Co Ltd
Priority date: 2005-05-09
Filing date: 2005-05-09
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2025-05-09
Also published as: JP2006313864A

Description

この発明は、半導体製造装置において任意の角度位置で搬入されるシリコンウェハ等の円形薄型基板を中心軸周りの所定の角度位置に制御して搬出するエッジホールド式の基板角度位置補正装置に関する。

半導体の製造に用いられるシリコンウェハ等の円形薄型基板（以下、単に基板という。）には、製造プロセスにおいて必要とされる結晶方向を明示するため、予め基板の外周部に直線部分（オリフラ）又はＶ字状の切欠き（ノッチ）が形成されている。半導体の製造プロセスでは、一般に、複数枚の基板がカセットケースに収納されており、ロボットアームを介してカセットケースから１枚ずつ基板を取り出してプロセス装置に搬入される。

通常、カセットケースには、複数枚の基板が中心軸周りにおける互いの角度位置を統一せずに収納されているため、カセットケースから基板を取り出した後、プロセス装置に搬入する前に、オリフラ又はノッチを基準にして基板を中心軸周りにおける所定の角度位置に補正する必要がある。

そこで、基板の端縁を把持又は支持する複数の基板把持部材（フィンガ）を備えた基板角度位置補正装置が使用されている（例えば、特許文献１参照。）。エッジホールド式の基板角度位置補正装置において、複数の基板把持部材は、基板の中心軸周りに一体的に回転する。

角度位置補正装置は、端縁がノッチ検出器に対向した状態で、基板を複数の基板把持部材によって把持し、複数の基板把持部材を回転させる。これによって、基板は、中心軸周りに基板面内で回転する。ノッチ検出器によりオリフラ又はノッチを検出した位置から所定角度だけ基板把持部材を基板の中心軸周りに回転させることにより、中心軸周りの基板の角度位置をプロセス装置における後の処理に適した所定の角度位置に補正する。
特開２００３−１６３２５８号公報

しかしながら、エッジホールド式の基板角度位置補正装置では、基板がランダムな角度位置で搬入されるため、搬入された基板の端縁においてノッチの形成されている部分が基板把持部材によって把持される可能性がある。通常、ノッチ検出器には、基板の端縁を上下に挟んで対向する光学センサが用いられる。基板把持部材が基板の端縁においてノッチの形成されている部分を把持すると、基板把持部材とノッチとが上下方向に重なり、基板把持部材とともに基板を３６０度回転させてもノッチ検出器が基板のノッチを検出することができない。

このため、従来の基板角度位置補正装置では、ノッチ検出器が基板把持部材の回転によって基板の端縁の全周に対向する間においてノッチを検出しなかった場合、基板把持部材による基板の端縁の把持位置を変えた後、再度、基板把持部材とともに基板を回転させてノッチ検出器によるノッチの検出が行われていた。

基板把持部材による基板の端縁の把持位置を変える持ち変え作業は、基板把持部材に対して基板を昇降させる工程を伴う。このため、搬入された基板の端縁においてノッチの形成されている部分が基板把持部材によって把持されると、基板の角度位置の補正作業が煩雑化及び長時間化する問題がある。

この発明の目的は、搬入された基板の端縁においてノッチの形成されている部分が基板把持部材によって把持されることを防止し、基板把持部材による基板の持ち変え作業を不要にして、基板の角度位置の補正作業を簡略化及び短時間化することができる基板角度位置補正装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、この発明の基板角度位置補正装置は、基板の中心軸周りの一定角度間隔で複数の基板把持部材及び複数のノッチ検出器を備えている。複数の基板把持部材は、基板の中心軸周りに一体的に回転自在にされている。複数のノッチ検出器は、基板の中心軸周りの所定の位置に固定されている。複数の基板把持部材は、基板が搬入される前に、複数のノッチ検出器のいずれにも検出されない位置に回転させておく。基板が搬入された後において複数の基板把持部材が基板の端縁を把持する前に、複数のノッチ検出器の検出状態を読み取る。

複数のノッチ検出器の全てがノッチ及び複数の基板把持部材のそれぞれを検出していない場合には、複数の基板把持部材の全てが複数のノッチ検出器によって検出される回転位置まで複数の基板把持部材を基板の中心軸周りに一体的に回転させた後に、基板を複数の基板把持部材に把持させ、複数のノッチ検出器の何れかがノッチを検出するまで複数の基板把持部材を一体的に回転させる。

複数のノッチ検出器の何れかがノッチを検出している場合には、基板を複数の基板把持部材に把持させる。

これらの何れかの後に、複数のノッチ検出器のうちでノッチを検出したノッチ検出器の角度位置に基づいて基板の中心軸周りの角度位置を補正する。

この発明の基板角度位置補正装置によれば、基板のノッチを基板の中心軸周りの角度位置が既知である複数のノッチ検出器で検出し、基板が搬入された時に複数のノッチ検出器の何れかがノッチを検出している場合には、基板を把持した状態の複数の基板把持部材を回転させてノッチ検出器によりノッチを検出させることで基板の角度位置を補正することができる。また、基板が搬入された時に複数のノッチ検出器の何れもノッチを検出しなかった場合には、複数の基板把持部材を複数のノッチ検出器によって検出される回転位置まで一体的に回転させた後、複数の基板把持部材によって基板を把持させ、複数の基板把持部材とともに基板を回転させて複数のノッチ検出器の何れかによってノッチを検出させ、ノッチを検出したノッチ検出器の角度位置に基づいて基板の角度位置を補正することができる。何れの場合でも、複数の基板把持部材の何れかが基板の端縁におけるノッチの形成位置を把持することがなく、複数の基板把持部材による基板の持ち変えを行う必要がないため、基板の角度位置の補正作業を簡略化及び短時間化することができる。

図１はこの発明の実施形態に係る基板角度位置補正装置１０の構成を示す概略図であり、図１（Ａ）は平面図、図１（Ｂ）は側面図である。基板角度位置補正装置１０は、図示しないロボットアームによって搬入された基板１００の端縁に形成された単一のノッチを、基板１００の中心軸周りにおける所定の角度位置に位置させることで基板１００の角度位置が後の処理に適した位置にする。このため、基板角度位置補正装置１０は、３個の基板把持部材（以下、フィンガという。）１１，１２，１３、回転モータ２、３個のノッチ検出器（以下、センサという。）３１，３２，３３、図示しない基板昇降ピン、エンコーダ５、図示しない昇降モータを備えている。なお、以下において、基板１００の中心軸周りにおける角度位置を、回転角度位置という。

フィンガ１１，１２，１３は、先端部において基板１００の端縁を把持する。フィンガ１１，１２，１３は、基板１００の中心軸周りに１２０度の角度間隔で配置されている。なお、本実施形態では、３つのフィンガ１１，１２，１３を等角度間隔に配置しているが特にこれに限定されるものではなく、３以上のフィンガを等角度間隔に配置した構成であればよい。フィンガ１１，１２，１３は、基部において支持板７に固定されている。回転モータ２は、この発明の回転機構であり、フィンガ１１，１２，１３を支持板７とともに一体的に回転させる。エンコーダ５は、回転モータ２の回転軸に取り付けられており、フィンガ１１，１２，１３の回転角度位置を検出する。

センサ３１，３２，３３は、基板１００の中心軸周りに１２０度の角度間隔で配置されている。なお、本実施形態では、３つのフィンガ１１，１２，１３を用いているので３つのセンサ３１，３２，３３を等角度間隔に配置しているが特にこれに限定されるものではなく、フィンガと同数且つ等角度間隔が同一になるように複数のセンサを配置した構成であればよい。センサ３１は、発光部３１Ａと受光部３１Ｂとからなる。発光部３１Ａは、上リング８に固定されている。発光部３１Ａは、例えば、ライン式レーザ、ＬＥＤ又は光ファイバを用いることができる。受光部３１Ｂは、一例として、ＣＣＤラインセンサによって構成されており、下リング９に固定されている。受光部３１Ｂには、カメラを用いることもできる。発光部３１Ａと受光部３１Ｂとは、基板１００の端縁を上下に挟んで対向している。センサ３２，３３は、センサ３１と同様に構成されている。なお、発光部３１Ａを下リング９に固定し、受光部３１Ｂを上リング８に固定することもできる。

基板昇降ピンは、図示しない支持板に配置されている。昇降モータは、図示しない昇降機構を介して基板昇降ピンを上下に移動させる。基板昇降ピンは、昇降範囲の上限位置において、上リング８の底面とフィンガ１１，１２，１３の上面との間隙Ｄ内に位置する基板１００の端縁に当接する。基板昇降ピンは、昇降範囲の下限位置において、フィンガ１１，１２，１３に把持された基板１００の底面から離間する。

基板１００は、図示しないロボットアームを介して間隔Ｄ内に水平方向に搬入される。このとき、基板１００の中心軸は支持板７、上リング８及び下リング９の中心軸に一致する。

図２は、上記基板角度位置補正装置１０の制御部２００の構成を示すブロック図である。制御部２００は、ＲＯＭ２０２及びＲＡＭ２０３を備えたＣＰＵ２０１に回転モータ２、エンコーダ５、昇降モータ６、センサ３１，３２，３３等の入出力機器を接続して構成されている。ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２に記録されたプログラムに従って入出力機器を統括して制御する。この間に入出力されるデータは、ＲＡＭ２０３に格納される。

回転モータ２及び昇降モータ６のそれぞれには、ドライバ２０４，２０５を介してＣＰＵ２０１から出力された駆動データに応じた駆動電力が供給される。ＣＰＵ２０１には、エンコーダ５の検出信号がＡ／Ｄ変換器２０６を介して入力される。また、ＣＰＵ２０１には、センサ３１，３２，３３の検出信号がそれぞれＡ／Ｄ変換器２０７，２０８，２０９を介して入力される。

ＣＰＵ２０１は、センサ３１，３２，３３の検出結果に基づいて、フィンガ１１，１２，１３が位置すべき回転角度位置を演算する。ＣＰＵ２０１は、この演算結果に基づいて、エンコーダ５の検出結果を参照しつつ、回転モータ２に駆動データを出力する。

図５に示すように、基板１００の周縁の一部にノッチ１０１が形成されている。一例として、ノッチ１０１がセンサ３１に対向した場合、ＣＰＵ２０１は、センサ３１の検出信号に基づいて、ノッチ１０１の谷部の回転角度位置を算出する。

図３は、上記基板角度位置補正装置１０の制御部２００における処理手順を示すフローチャートである。また、図４は上記基板角度位置補正装置１０におけるフィンガ１１，１２，１３の回転角度位置の変化状態を示す平面図であり、図４（Ａ）は基板１００の搬入時の状態を示し、図４（Ｂ）は基板１００の回転前の状態を示す図である。ＣＰＵ２０１は、基板１００が搬入される前に、予め、フィンガ１１，１２，１３をセンサ３１，３２，３３のいずれにも検出されない回転角度位置である搬入時位置（例えば、図４（Ａ）に示す位置）に停止させておく（Ｓ１）。基板１００が搬入されると、ＣＰＵ２０１は、昇降モータ６を駆動して基板昇降ピンを上昇させ、基板昇降ピン上に基板１００を載置させる（Ｓ２，Ｓ３）。次いで、ＣＰＵ２０１は、センサ３１，３２，３３の検出結果を読み取り（Ｓ４）、基板１００のノッチ１０１がセンサ３１，３２，３３の何れかによって検出されているか否かを判別する（Ｓ５）。

この時、センサ３１，３２，３３の何れかが基板１００のノッチ１０１を検出している場合には、ＣＰＵ２０１は、昇降モータ６を駆動して基板昇降ピンを下降させ、フィンガ１１，１２，１３によって基板１００を支持させる（Ｓ６）。

なお、図示しないロボットハンドによって基板１００が搬入された時点でセンサ３１，３２，３３によるノッチの検出を行い、この後にフィンガ１１，１２，１３を回転させて基板昇降ピンを上昇させてもよい。

Ｓ５において、センサ３１，３２，３３の何れかもが基板１００のノッチ１０１を検出していない場合には、ＣＰＵ２０１は、図４（Ｂ）に示すように、センサ３１，３２，３３がフィンガ１１，１２，１３を検出する支持位置まで、回転モータ２を駆動してフィンガ１１，１２，１３を一体的に回転させる（Ｓ７）。フィンガ１１，１２，１３の回転位置は、エンコーダ５の出力信号に基づいて管理することもできる。センサ３１，３２，３３がフィンガ１１，１２，１３を検出すると、ＣＰＵ２０１は回転モータ２の駆動を停止し、昇降モータ６を駆動して基板昇降ピンを下降させ、フィンガ１１，１２，１３によって基板１００を支持させる（Ｓ８）。そして、ＣＰＵ２０１は、センサ３１，３２，３３の何れかが基板１００のノッチ１０１を検出するまで、回転モータ２を駆動してフィンガ１１，１２，１３とともに基板１００を回転させる（Ｓ９，Ｓ１０）。

センサ３１，３２，３３の何れかが基板１００のノッチ１０１を検出すると、ＣＰＵ２０１は、回転モータ２の駆動を停止し、センサ３１，３２，３３の何れかの検出結果に基づいてノッチ１０１の正確な制御回転角度を測定する（Ｓ１１）。この制御回転角度は、例えば、図示しないプロセス装置に基板１００を搬入する際に、ノッチ１０１が位置すべき回転角度位置を原点として、平面視における時計方向の回転を＋、反時計方向を−とした基板１００の中心軸周りの角度である。

ＣＰＵ２０１は、エンコーダ５の検出結果を参照しつつ回転モータ２を駆動し、フィンガ１１，１２，１３とともに基板１００を制御回転角度だけ回転させ、基板１００の回転角度位置を補正する（Ｓ１２）。この後、ＣＰＵ２０１は、昇降モータ６を駆動して基板昇降ピンを上昇させ、基板昇降ピン上に基板１００を載置させる。次いで、昇降モータ６を駆動して基板昇降ピンを下降させて基板１００を把持できる位置に挿入された図示しないロボットアームに基板１００を渡す（Ｓ１３）。

以上のようにして、基板角度位置補正装置１０によれば、基板１００のノッチ１０１を回転角度位置が既知である複数のセンサ３１，３２，３３で検出する。基板１００が搬入された時には、フィンガ１１，１２，１３は、センサ３１，３２，３３によって検出されない回転角度位置にある。したがって、基板１００が搬入された時にセンサ３１，３２，３３の何れかがノッチ１０１を検出している場合には、センサ３１，３２，３３の何れかの検出結果に基づいて基板１００の回転角度位置を補正することができる。また、フィンガ１１，１２，１３の回転角度位置を変えることなくフィンガ１１，１２，１３によって基板１００を支持しても、基板１００の周縁におるけノッチ１０１の形成位置にフィンガ１１，１２，１３が位置することはない。なお、フィンガ１１，１２，１３の回転位置は、エンコーダ５の出力信号に基づいて管理することもできる。

また、基板１００が搬入された時にセンサ３１，３２，３３の何れもノッチ１０１を検出しなかった場合には、フィンガ１１，１２，１３をセンサ３１，３２，３３によって検出されるまで回転させた後に、フィンガ１１，１２，１３によって基板１００を把持させる。なお、この場合にも、フィンガ１１，１２，１３の回転位置は、エンコーダ５の出力信号に基づいて管理することもできる。この状態で、フィンガ１１，１２，１３によって基板１００を支持しても、基板１００の周縁におるけノッチ１０１の形成位置にフィンガ１１，１２，１３が位置することはない。そして、フィンガ１１，１２，１３とともに基板１００を回転させてセンサ３１，３２，３３の何れかによってノッチ１０１を検出させ、センサ３１，３２，３３の何れかの検出結果に基づいて基板１００の回転角度位置を補正することができる。

何れの場合でも、フィンガ１１，１２，１３の何れかが基板１００の端縁におけるノッチ１０１の形成位置を把持することがなく、フィンガ１１，１２，１３による基板１００の持ち変えを行う必要がないため、基板１００の回転角度位置の補正作業を簡略化及び短時間化することができる。

なお、上記の実施形態では、ノッチ１０１を形成した基板１００を例にあげて説明したが、オリフラを形成した基板についても同様にこの発明を実施することができる。

この発明の実施形態に係る基板角度位置補正装置１０の構成を示す概略の平面図及び側面図である。上記基板角度位置補正装置１０の制御部２００の構成を示すブロック図である。上記基板角度位置補正装置１０の制御部２００における処理手順を示すフローチャートである。上記基板角度位置補正装置１０における基板１００の搬入時及び基板１００の回転前のフィンガ１１，１２，１３の回転角度位置の変化状態を示す平面図である。センサ３１によるノッチ１０１の検出状態を示す図である。

符号の説明

２回転モータ
５エンコーダ
６昇降モータ
１０基板角度位置補正装置
１１，１２，１３フィンガ（基板把持部材）
３１，３２，３３センサ（ノッチ検出器）
１００基板
１０１ノッチ
２００制御部

Claims

円形薄型基板の中心軸周りに一定角度間隔で配置され、前記円形薄型基板の端縁を選択的に把持する複数の基板把持部材と、
前記複数の基板把持部材を前記中心軸回りに一体的に回転させる回転機構と、
前記中心軸周りに前記一定角度間隔で配置され、前記円形薄型基板の端縁に予め形成されたノッチ、及び、前記複数の基板把持部材のそれぞれを検出する複数のノッチ検出器と、
前記円形薄型基板が搬入された後において前記複数の基板把持部材が前記円形薄型基板の端縁を把持する前に、前記複数のノッチ検出器の全てが前記ノッチ及び前記複数の基板把持部材のそれぞれを検出していない場合に、前記複数の基板把持部材の全てが前記複数のノッチ検出器によって検出される回転位置まで前記回転機構を動作させる処理、前記円形薄型基板を前記複数の基板把持部材に把持させる処理、前記複数のノッチ検出器の何れかが前記ノッチを検出するまで前記回転機構を動作させる処理、及び、前記複数のノッチ検出器による前記ノッチの検出結果に基づいて前記円形薄型基板の角度位置を補正する処理をこの順に実行する制御部と、を備えたことを特徴とする基板角度位置補正装置。
前記円形薄型基板が搬入された後において前記複数の基板把持部材が前記円形薄型基板の端縁を把持する前に、前記複数のノッチ検出器の何れかが前記ノッチを検出している場合に、前記円形薄型基板を前記複数の基板把持部材に把持させる処理、前記複数の基板把持部材を回転させて前記複数のノッチ検出器にノッチを検出させる処理、及び、前記複数のノッチ検出器による前記ノッチの検出結果に基づいて前記円形薄型基板の角度位置を補正する処理を順に実行することを特徴とする請求項１に記載の基板角度位置補正装置。