JP4816280B2 - ウェハプリアライメント装置、およびそれを備えた搬送システム、半導体製造装置 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体製造装置や基板検査装置に関し、特にウエハの中心位置やノッチ位置を検出し、所望の位置へ位置決めをするウエハプリアライメント装置に関するものである。
従来、半導体製造装置や検査装置においては、ウエハプリアライメント装置が用いられている。ウェハプリアライメント装置は、ウェハの結晶方向を示す、外周部に施された切り欠き部（ノッチ）を検出して、ウェハを所望の方向へと回転させるとともに、その中心位置を位置決めする装置である。昨今のウェハプリアライメント装置は、該装置にウェハを載置するウェハ搬送ロボットなどの搬送機構と、該ロボットが搬送するウェハを収納するカセットとともに、所謂、局所的なクリーン環境が保持された搬送システム（フロントエンド装置などと呼ばれる）の一部として収納される。この搬送システムは、半導体製造装置や検査装置の前面に設置されて、半導体製造装置のウェハ処理チャンバや検査装置のステージといった主要部にウェハを搬送する役目を果たす。搬送システムは、主要部にウェハを搬送する前若しくは後に、ウェハプリアライメント装置によって、ウェハの位置決めと回転方向の位置を決定させる。
このウェハプリアライメント装置の従来例としては、例えば、図３のようなものがある。図３は、ウエハ端面を把持する方式のウエハプリアライメント装置の概略構成図である（例えば、特許文献１参照）。図３は装置の側面図を示している。
図３において、１はウエハ端部把持機構であり、前記ウエハ端部把持機構１は、爪部１１、把持用ピン１２、把持機構駆動部１３から構成されている。図示しない搬送機構によって、ウエハ２がウエハプリアライメント装置上のウエハ搭載ステージ１００に載置される。載置完了後、ウエハ端部把持機構１は、ウエハ２の半径方向に沿ってウエハ２の中心方向へ移動し、その結果爪部１１によってウエハ２の端部が把持される。その後、ウエハにある図示しないウエハノッチを検出するノッチ位置検出部３を前記ウエハノッチが通過するように、ウエハ端部把持機構１によって把持されたウエハ２がウエハ搭載ステージ１００とともに回転する。このときウエハ搭載ステージ１００に設置された回転検出部１０１によって、ウエハ搭載ステージ１００の回転角度は検出されている。ウエハ２が回転している途上において、前記ウエハノッチがノッチ位置検出部３に設置されているファイバセンサ３１に向けてファイバセンサ光源３２から発光された検知ビームを横切ったときの回転角度を知ることによってノッチ２１の角度を特定することができる。そして、ノッチを横切ったときの角度の情報を元にウエハ２の角度を任意の位置に正確に位置決めすることができる。また、ウエハ２の中心位置はウエハ端部把持機構１がウエハ２を把持したときに決定しており、前記ウエハ端部把持機構１の繰り返し位置決め再現性が高く構成されているため、ウエハ２の位置決め再現性も高い。
特開２００３-２４３２９４号公報
このウェハプリアライメント装置の従来例としては、例えば、図３のようなものがある。図３は、ウエハ端面を把持する方式のウエハプリアライメント装置の概略構成図である（例えば、特許文献１参照）。図３は装置の側面図を示している。
図３において、１はウエハ端部把持機構であり、前記ウエハ端部把持機構１は、爪部１１、把持用ピン１２、把持機構駆動部１３から構成されている。図示しない搬送機構によって、ウエハ２がウエハプリアライメント装置上のウエハ搭載ステージ１００に載置される。載置完了後、ウエハ端部把持機構１は、ウエハ２の半径方向に沿ってウエハ２の中心方向へ移動し、その結果爪部１１によってウエハ２の端部が把持される。その後、ウエハにある図示しないウエハノッチを検出するノッチ位置検出部３を前記ウエハノッチが通過するように、ウエハ端部把持機構１によって把持されたウエハ２がウエハ搭載ステージ１００とともに回転する。このときウエハ搭載ステージ１００に設置された回転検出部１０１によって、ウエハ搭載ステージ１００の回転角度は検出されている。ウエハ２が回転している途上において、前記ウエハノッチがノッチ位置検出部３に設置されているファイバセンサ３１に向けてファイバセンサ光源３２から発光された検知ビームを横切ったときの回転角度を知ることによってノッチ２１の角度を特定することができる。そして、ノッチを横切ったときの角度の情報を元にウエハ２の角度を任意の位置に正確に位置決めすることができる。また、ウエハ２の中心位置はウエハ端部把持機構１がウエハ２を把持したときに決定しており、前記ウエハ端部把持機構１の繰り返し位置決め再現性が高く構成されているため、ウエハ２の位置決め再現性も高い。
従来のウエハプリアライメント装置のウエハ搭載ステージの回転検出に使用される回転検出部には主にエンコーダが使用される。このエンコーダは、90°位相差エンコーダパルスのような連続的に回転情報が得られるタイプであったが、近年、ケーブルの省配線化やエンコーダパルスへのノイズ印可による誤動作対策やパルス伝送レート限界による高速回転対応のため、回転情報を間欠的にシリアル通信で伝送するようなシリアル伝送タイプのエンコーダの採用が増加している。
しかしながら、シリアル伝送タイプのエンコーダを採用した場合、回転情報が間欠的にしか得ることが出来ないため、時間的なズレが生じ、ノッチ位置検出部が、ウエハ搭載ステージに保持されて回転するウエハのノッチ位置を検出した時刻の回転情報と、実際のノッチ位置とが正確にあうことがなく、アライメント動作が高精度にできないといった問題があった。
そこで本発明は、シリアル伝送間の間欠的な回転情報を補正して、ノッチ位置検出手段であるセンサ出力変化点の回転情報を演算算出することで正確なノッチ位置を検出し、高精度なアライメント動作が可能なウエハプリアライメント装置を提供することを目的とする。
しかしながら、シリアル伝送タイプのエンコーダを採用した場合、回転情報が間欠的にしか得ることが出来ないため、時間的なズレが生じ、ノッチ位置検出部が、ウエハ搭載ステージに保持されて回転するウエハのノッチ位置を検出した時刻の回転情報と、実際のノッチ位置とが正確にあうことがなく、アライメント動作が高精度にできないといった問題があった。
そこで本発明は、シリアル伝送間の間欠的な回転情報を補正して、ノッチ位置検出手段であるセンサ出力変化点の回転情報を演算算出することで正確なノッチ位置を検出し、高精度なアライメント動作が可能なウエハプリアライメント装置を提供することを目的とする。
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、ウェハを保持して回転するウェハ搭載ステージと、前記ウェハのノッチを検出するノッチ位置検出部と、前記ウェハ搭載ステージの回転位置を検出する回転検出部と、前記ノッチ位置検出部が前記ノッチを検出したときの変化信号と前記回転検出部からの回転情報とから前記ノッチの位置を特定する演算処理部と、を備え、前記回転検出部からの前記回転情報が、所定の間隔毎に送出されるシリアル通信形式で送出されるウェハプリアライメント装置において、前記演算処理部は、最新の前記回転情報を更新しながら保持する第一のメモリと、第二のメモリと、タイマと、を備え、前記ノッチ位置検出部からの前記変化信号を取得すると、前記変化信号を取得したときの直前の前記回転情報を前記第一のメモリに保持し、前記変化信号を取得した直後の前記回転情報を前記第二のメモリに保持し、前記変化信号を取得したときから前記直後の回転情報を取得するまでの時間を前記タイマで計測し、前記直前の回転情報と前記直後の回転情報と前記時間と前記シリアル通信の前記所定の間隔とから、前記所定の間隔の途中で取得した前記変化信号時の前記回転情報を演算し、前記変化信号時の回転情報を前記ウェハのノッチ位置であると判断すること、を特徴とするウェハプリアライメント装置とした。
また、請求項２に記載の発明は、ウェハを収納するカセットと、該カセットから前記ウェハを搬出するウェハ搬送ロボットと、該ウェハ搬送ロボットによって載置された前記ウェハをアライメントするウェハプリアライメント装置と、を備えた搬送システムにおいて、前記ウェハプリアライメント装置が請求項１記載のウェハプリアライメント装置であること、を特徴とする搬送システムとした。
また、請求項３に記載の発明は、請求項２記載の搬送システムを備えたこと、を特徴とする半導体製造装置とした。
請求項１に記載の発明は、ウェハを保持して回転するウェハ搭載ステージと、前記ウェハのノッチを検出するノッチ位置検出部と、前記ウェハ搭載ステージの回転位置を検出する回転検出部と、前記ノッチ位置検出部が前記ノッチを検出したときの変化信号と前記回転検出部からの回転情報とから前記ノッチの位置を特定する演算処理部と、を備え、前記回転検出部からの前記回転情報が、所定の間隔毎に送出されるシリアル通信形式で送出されるウェハプリアライメント装置において、前記演算処理部は、最新の前記回転情報を更新しながら保持する第一のメモリと、第二のメモリと、タイマと、を備え、前記ノッチ位置検出部からの前記変化信号を取得すると、前記変化信号を取得したときの直前の前記回転情報を前記第一のメモリに保持し、前記変化信号を取得した直後の前記回転情報を前記第二のメモリに保持し、前記変化信号を取得したときから前記直後の回転情報を取得するまでの時間を前記タイマで計測し、前記直前の回転情報と前記直後の回転情報と前記時間と前記シリアル通信の前記所定の間隔とから、前記所定の間隔の途中で取得した前記変化信号時の前記回転情報を演算し、前記変化信号時の回転情報を前記ウェハのノッチ位置であると判断すること、を特徴とするウェハプリアライメント装置とした。
また、請求項２に記載の発明は、ウェハを収納するカセットと、該カセットから前記ウェハを搬出するウェハ搬送ロボットと、該ウェハ搬送ロボットによって載置された前記ウェハをアライメントするウェハプリアライメント装置と、を備えた搬送システムにおいて、前記ウェハプリアライメント装置が請求項１記載のウェハプリアライメント装置であること、を特徴とする搬送システムとした。
また、請求項３に記載の発明は、請求項２記載の搬送システムを備えたこと、を特徴とする半導体製造装置とした。
本発明によれば、回転検出部に使うエンコーダは、90°位相差エンコーダパルスのような連続的に回転情報が得られるタイプだけでなく、回転情報を間欠的にシリアル通信で伝送するようなシリアル伝送タイプのエンコーダを採用しても、シリアル伝送間の間欠的な回転情報を補正して、ノッチ位置検出手段であるセンサ出力変化点の回転情報を演算算出することで正確なノッチ位置を検出し、高精度なアライメント動作が可能なウエハプリアライメント装置を提供できる。
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
図１は、本発明のウエハプリアライメント装置の構成を示すブロック図である。
図１において、１はウエハ端部把持機構であり、１１爪部、１２把持用ピン、１３把持機構駆動部から構成されている。２はウエハ、３はノッチ位置検出部であり、３１ファイバセンサ、３２ファイバセンサ光源から構成されている。４は演算処理部であり、ＣＰＵ４２、クロック４１、シリアル通信受信部４６、第一のメモリ４４、第二のメモリ４５、タイマ４３、センサ変化検出処理部４７から構成されている。
本実施例は次のように実行される。
図示しない搬送機構（例えばウェハ搬送ロボット）によって、ウエハ２がウエハプリアライメント装置上のウエハ搭載ステージ１００に載置される。載置完了後、ウエハ端部把持機構１は、ウエハ２の半径方向に沿ってウエハ２の中心方向へ移動し、その結果爪部１１によってウエハ２の端部が把持される。その後、ウエハにある図示しないウエハノッチを検出するノッチ位置検出部３を前記ウエハノッチが通過するように、ウエハ端部把持機構１によって把持されたウエハ２がウエハ搭載ステージ１００とともに回転する。
このときウエハ搭載ステージ１００に設置された回転検出部（エンコーダ）１０１によって、ウエハ搭載ステージ１００の回転角度は検出され、回転角度情報はシリアル通信でシリアル通信受信部４６に間欠的に送信する。
ウエハ２が回転している途上において、前記ウエハノッチがノッチ位置検出部３に設置されているファイバセンサ３１に向けて、ファイバセンサ光源３２から発光された検知ビームを横切ったときに、センサ変化検出処理部４７はセンサの変化を判断し、ＣＰＵ４２にセンサ変化を通知すると共に、タイマ４３に時間計測開始信号を送信する。
ＣＰＵ４２はシリアル通信時間毎又はクロック４１のタイミングで一定時間にシリアル通信受信部４６で受信した回転角度情報を処理している。処理した回転角度情報は常に最新の情報が第一のメモリ４４に更新保持されており、センサ変化検出処理部４７からのセンサ変化通知をうけると、第一のメモリ４４の更新保持を停止し、次に処理した回転角度情報は第二のメモリ４５に保持すると同時に時間計測中のタイマ４３に時間計測停止信号を送信し、時間計測を確定させる。
図１において、１はウエハ端部把持機構であり、１１爪部、１２把持用ピン、１３把持機構駆動部から構成されている。２はウエハ、３はノッチ位置検出部であり、３１ファイバセンサ、３２ファイバセンサ光源から構成されている。４は演算処理部であり、ＣＰＵ４２、クロック４１、シリアル通信受信部４６、第一のメモリ４４、第二のメモリ４５、タイマ４３、センサ変化検出処理部４７から構成されている。
本実施例は次のように実行される。
図示しない搬送機構（例えばウェハ搬送ロボット）によって、ウエハ２がウエハプリアライメント装置上のウエハ搭載ステージ１００に載置される。載置完了後、ウエハ端部把持機構１は、ウエハ２の半径方向に沿ってウエハ２の中心方向へ移動し、その結果爪部１１によってウエハ２の端部が把持される。その後、ウエハにある図示しないウエハノッチを検出するノッチ位置検出部３を前記ウエハノッチが通過するように、ウエハ端部把持機構１によって把持されたウエハ２がウエハ搭載ステージ１００とともに回転する。
このときウエハ搭載ステージ１００に設置された回転検出部（エンコーダ）１０１によって、ウエハ搭載ステージ１００の回転角度は検出され、回転角度情報はシリアル通信でシリアル通信受信部４６に間欠的に送信する。
ウエハ２が回転している途上において、前記ウエハノッチがノッチ位置検出部３に設置されているファイバセンサ３１に向けて、ファイバセンサ光源３２から発光された検知ビームを横切ったときに、センサ変化検出処理部４７はセンサの変化を判断し、ＣＰＵ４２にセンサ変化を通知すると共に、タイマ４３に時間計測開始信号を送信する。
ＣＰＵ４２はシリアル通信時間毎又はクロック４１のタイミングで一定時間にシリアル通信受信部４６で受信した回転角度情報を処理している。処理した回転角度情報は常に最新の情報が第一のメモリ４４に更新保持されており、センサ変化検出処理部４７からのセンサ変化通知をうけると、第一のメモリ４４の更新保持を停止し、次に処理した回転角度情報は第二のメモリ４５に保持すると同時に時間計測中のタイマ４３に時間計測停止信号を送信し、時間計測を確定させる。
上記の内容について、演算処理部４で取得した値を図２のタイムチャートで説明する。
ＣＰＵ４２は、シリアル通信時間Ｔ４２１で回転角度情報を処理しており、処理された回転角度情報は、常に最新の情報が第一のメモリ４４に更新保持されている。
センサ変化検出処理部４７は、センサ変化検出４７１すると、センサ変化通知をＣＰＵ４２に送る。これにより、ＣＰＵ４２は第一のメモリ４４の更新保持を停止するので、第一のメモリ４４には直前エンコーダ値Ａ４６１が保持される。
ＣＰＵ４２は、次の処理の直後、直後エンコーダ値Ｂ４６２を第二のメモリ４５に保持する。
一方、タイマ４３は、センサ変化検出処理部４７からＣＰＵ４２に送信するセンサ変化通知と同時に送信される時間計測開始信号で時間計測を開始し、ＣＰＵ４２が直後エンコーダ値Ｂ４６２を第二のメモリ４５に保持したと同時に送信される時間計測停止信号で時間計測を停止し、タイマ値Ｃ４３１を確定させる。
ＣＰＵ４２は、シリアル通信時間Ｔ４２１で回転角度情報を処理しており、処理された回転角度情報は、常に最新の情報が第一のメモリ４４に更新保持されている。
センサ変化検出処理部４７は、センサ変化検出４７１すると、センサ変化通知をＣＰＵ４２に送る。これにより、ＣＰＵ４２は第一のメモリ４４の更新保持を停止するので、第一のメモリ４４には直前エンコーダ値Ａ４６１が保持される。
ＣＰＵ４２は、次の処理の直後、直後エンコーダ値Ｂ４６２を第二のメモリ４５に保持する。
一方、タイマ４３は、センサ変化検出処理部４７からＣＰＵ４２に送信するセンサ変化通知と同時に送信される時間計測開始信号で時間計測を開始し、ＣＰＵ４２が直後エンコーダ値Ｂ４６２を第二のメモリ４５に保持したと同時に送信される時間計測停止信号で時間計測を停止し、タイマ値Ｃ４３１を確定させる。
上記で取得された直前エンコーダ値Ａ４６１と、直後エンコーダ値Ｂ４６２と、タイマ値Ｃ４３１と、既に分かっているシリアル通信時間Ｔ４２１を使用して、以下のように演算算出をおこない、センサ変化点のエンコーダ値Ｄを求める。
一定回転速度でエンコーダ増加方向に回転させた場合、
Ｄ＝Ａ＋（Ｂ−Ａ）×（（Ｔ−Ｃ）／Ｔ）で計算される。
なお、回転の加減速中でＣＰＵ４２が加減速情報を認識していれば、加減速を加味した演算も可能となる。
また、本実施例のようなウエハ端面を把持する方式のウエハプリアライメント装置だけでなく、ウエハ裏面吸着方式のウエハプリアライメント装置など把持方法が異なったものにも有効である。
一定回転速度でエンコーダ増加方向に回転させた場合、
Ｄ＝Ａ＋（Ｂ−Ａ）×（（Ｔ−Ｃ）／Ｔ）で計算される。
なお、回転の加減速中でＣＰＵ４２が加減速情報を認識していれば、加減速を加味した演算も可能となる。
また、本実施例のようなウエハ端面を把持する方式のウエハプリアライメント装置だけでなく、ウエハ裏面吸着方式のウエハプリアライメント装置など把持方法が異なったものにも有効である。
以上のように、時間的ズレを補正した前記センサ変化点のエンコーダ値Ｄを使用して、ノッチ位置を検出することで、90°位相差エンコーダパルスのような連続的に回転情報が得られるタイプと同様に、回転情報を間欠的にシリアル通信で伝送するようなシリアル伝送タイプのエンコーダを採用しても、正確なノッチ位置を検出し、高精度なアライメント動作が可能となる。
また、シリアル伝送タイプのエンコーダが採用できることで、ケーブルの省配線化、耐ノイズ性向上、高速回転対応可能化といった効果もある。
また、シリアル伝送タイプのエンコーダが採用できることで、ケーブルの省配線化、耐ノイズ性向上、高速回転対応可能化といった効果もある。
１ ウエハ端部把持機構
１１ 爪部
１２ 把持ピン
１３ 把持機構駆動部
２ ウエハ
３ ノッチ位置検出部
３１ ファイバセンサ
３２ ファイバセンサ光源
４ 演算処理部
４１ クロック
４２ ＣＰＵ
４２１ シリアル通信時間Ｔ
４３ タイマ
４３１ タイマ値Ｃ
４４ 第一のメモリ
４５ 第二のメモリ
４６ シリアル通信受信部
４６１ 直前エンコーダ値Ａ
４６２ 直後エンコーダ値Ｂ
４７ センサ変化検出処理部
１００ ウエハ搭載ステージ
１０１ 回転検出部
１１ 爪部
１２ 把持ピン
１３ 把持機構駆動部
２ ウエハ
３ ノッチ位置検出部
３１ ファイバセンサ
３２ ファイバセンサ光源
４ 演算処理部
４１ クロック
４２ ＣＰＵ
４２１ シリアル通信時間Ｔ
４３ タイマ
４３１ タイマ値Ｃ
４４ 第一のメモリ
４５ 第二のメモリ
４６ シリアル通信受信部
４６１ 直前エンコーダ値Ａ
４６２ 直後エンコーダ値Ｂ
４７ センサ変化検出処理部
１００ ウエハ搭載ステージ
１０１ 回転検出部
Claims (3)
- ウェハを保持して回転するウェハ搭載ステージと、前記ウェハのノッチを検出するノッチ位置検出部と、前記ウェハ搭載ステージの回転位置を検出する回転検出部と、前記ノッチ位置検出部が前記ノッチを検出したときの変化信号と前記回転検出部からの回転情報とから前記ノッチの位置を特定する演算処理部と、を備え、前記回転検出部からの前記回転情報が、所定の間隔毎に送出されるシリアル通信形式で送出されるウェハプリアライメント装置において、
前記演算処理部は、
最新の前記回転情報を更新しながら保持する第一のメモリと、第二のメモリと、タイマと、を備え、
前記ノッチ位置検出部からの前記変化信号を取得すると、前記変化信号を取得したときの直前の前記回転情報を前記第一のメモリに保持し、前記変化信号を取得した直後の前記回転情報を前記第二のメモリに保持し、前記変化信号を取得したときから前記直後の回転情報を取得するまでの時間を前記タイマで計測し、前記直前の回転情報と前記直後の回転情報と前記時間と前記シリアル通信の前記所定の間隔とから、前記所定の間隔の途中で取得した前記変化信号時の前記回転情報を演算し、前記変化信号時の回転情報を前記ウェハのノッチ位置であると判断すること、
を特徴とするウェハプリアライメント装置。 - ウェハを収納するカセットと、該カセットから前記ウェハを搬出するウェハ搬送ロボットと、該ウェハ搬送ロボットによって載置された前記ウェハをアライメントするウェハプリアライメント装置と、を備えた搬送システムにおいて、前記ウェハプリアライメント装置が請求項１記載のウェハプリアライメント装置であること、を特徴とする搬送システム。
- 請求項２記載の搬送システムを備えたこと、を特徴とする半導体製造装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006172572A JP4816280B2 (ja) | 2006-06-22 | 2006-06-22 | ウェハプリアライメント装置、およびそれを備えた搬送システム、半導体製造装置 |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008004748A JP2008004748A (ja) | 2008-01-10 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN104681474A (zh) * | 2013-12-02 | 2015-06-03 | 株式会社大亨 | 工件处理装置、工件输送系统 |
| US12046501B2 (en) | 2022-10-06 | 2024-07-23 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Substrate handling apparatus and method of handling substrate |
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2006
- 2006-06-22 JP JP2006172572A patent/JP4816280B2/ja active Active
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| JP2008004748A (ja) | 2008-01-10 |
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