JP7429579B2 - アライナ装置および板状ワークの位置ずれ補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、アライナ装置および板状ワークの位置ずれ補正方法に関し、詳しくは、半導体ウエハなどの板状ワークの基準位置に対する位置ずれ量を検出し、検出された位置ずれ量にもとづいて板状ワークの位置を補正する技術に関する。

半導体プロセスにおいて、例えばロードロックチャンバに搬入されたウエハは、搬送ロボットにより処理チャンバに搬入される。処理チャンバ内で処理をする内容によっては、ウエハを処理チャンバ内の基準位置に正確に搬入する必要があるが、そのために従来は、ワークを処理チャンバに搬入する前の段階において、例えば特許文献１に示されるアライナ装置を介在させている。このアライナ装置は、ウエハの平面方向（Ｘ－Ｙ方向）および回転方向（θ方向）の位置ずれ量を検出することができるように構成されており、この位置ずれ量情報を用いることにより、搬送ロボットがＸ－Ｙ方向およびθ方向の位置ずれを補正しつつウエハを処理チャンバ内の基準位置に搬送することができる。

一方、半導体プロセスにおける搬送のタクト時間を短縮するために、例えば特許文献２に示されるような多段式ハンドを装備する搬送ロボットが提案されるにいたっている。このような多段式ハンドを装備する搬送ロボットによれば、一度の搬送操作により複数枚のウエハを搬送できるため、ロードロックチャンバや処理チャンバ等を、所定間隔をあけて複数枚のウエハを積層保持できるように構成することにより、搬送タクト時間を一挙に短縮することができる。

しかしながら、処理チャンバ内での処理の内容が、ウエハを基準位置に正確に配置して行う必要がある場合、特許文献１に示されるような従来のアライメント装置は１枚ずつのウエハの位置ずれ量を検出できるにすぎないため、多段式ハンドを装備した搬送ロボットを用いた搬送タクト時間の短縮は、事実上不可能である。

特開２０１５－１９５３２８号公報 特開２０１３－１３５０９９号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、複数枚の板状ワークの位置ずれ量を検出することができるように構成したアライナ装置を提供することをその主たる課題とする。

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を採用した。

すなわち、本発明第１の側面により提供されるアライナ装置は、それぞれが板状ワークを載置保持でき、上下方向に並ぶ複数のハンド体を有するロボットハンドと、下向きのセンサ面を有し、当該センサ面の下位に近接または接触する板状ワークの外形形状を検出することができ、上下方向に所定間隔を隔てて配置された複数のセンサと、上記ロボットハンドによって搬送され、上記各ハンド体に載せられた板状ワークを各別に上記センサ面に近接または接触するように持ち上げ、かつ持ち上げた状態から持ち下げることができるワークリフト機構と、上記各センサにより取得された、上記ワークリフト機構により持ち上げられた状態の各板状ワークの外形形状から、当該各板状ワークの基準位置からの位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段と、を備えることを特徴とする。

好ましい実施の形態では、上記ワークリフト機構により上記各板状ワークを各別に持ち下げて上記各ハンド体上に移載するに際し、上記位置ずれ量算出手段により算出された位置ずれ量に基づき、上記各板状ワークが上記各ハンド体上の基準位置に載るように、上記ロボットハンドを制御する制御手段をさらに含む。

好ましい実施の形態では、上記位置ずれ量算出手段で算出された位置ずれ量を外部に出力する機能をさらに含む。

好ましい実施の形態では、上記板状ワークは、半導体ウエハである。

本発明の第２の側面により提供される板状ワークの位置ずれ補正方法は、それぞれが板状ワークを載置保持でき、上下方向に並ぶ複数のハンド体を有するロボットハンドと、下向きのセンサ面を有し、当該センサ面の下位に近接または接触する板状ワークの外形形状を検出することができ、上下方向に所定間隔を隔てて配置された複数のセンサと、上記ロボットハンドによって搬送され、上記各ハンド体に載せられた板状ワークを各別に上記センサ面に近接または接触するように持ち上げ、かつ持ち上げた状態から持ち下げることができるワークリフト機構と、上記各センサにより取得された、上記ワークリフト機構により持ち上げられた状態の各板状ワークの外形形状から、当該各板状ワークの基準位置からのずれ量を算出する位置ずれ量算出手段と、上記ワークリフト機構により上記各板状ワークを各別に持ち下げて上記各ハンド体上に移載するに際し、上記位置ずれ量算出手段により算出された位置ずれ量に基づき、上記各板状ワークが上記各ハンド体上の基準位置に載るように、上記ロボットハンドを制御する制御手段と、を備えるアライナ装置を用いた板状ワークの位置ずれ補正方法であって、上記各ハンド体上に載る板状ワークが上記各センサの下方における補正基準位置に位置するように、上記ロボットハンドを移動させる板状ワーク搬入ステップ、上記ワークリフト機構により上記板状ワークを上記各ハンド体から持ち上げ、上記各センサのセンサ面に近接させ、上記各センサにより、上記各板状ワークの外形形状をそれぞれ取得する外形形状取得ステップ、上記取得された外形形状から、上記各板状ワークの基準位置からのＸ－Ｙ方向の位置ずれ量をそれぞれ算出する位置ずれ量算出ステップ、上記ワークリフト機構により上記各板状ワークを順次各別に持ち下げて上記各ハンド体上に移載するに際し、上記位置ずれ量算出手段により算出された位置ずれ量に基づき、上記各板状ワークが上記各ハンド体上の基準位置に載るように、上記ロボットハンドをＸ－Ｙ方向に制御する位置補正ステップ、を含むことを特徴とする。

好ましい実施の形態では、上記位置補正ステップは、板状ワーク搬入ステップに用いた第１のロボットハンドを制御することにより行う。

好ましい実施の形態では、上記位置補正ステップは、上記第１のロボットハンドとは異なる、それぞれが上記板状ワークを載置保持でき、上下方向に並ぶ複数のハンド体を有する第２のロボットハンドを制御することにより行う。

好ましい実施の形態では、上記板状ワークは、半導体ウエハである。

上記構成のアライナ装置によれば、板状ワークの外形形状を平面的なセンサ面を有するセンサにより取得し、こうして取得された外形形状の像から板状ワークの基準位置からの位置ずれ量を算出することができる。したがって、板状ワークの位置すれ量を検出するための物理的構成を薄状に構成することができる。

そのため、上記構成のアライナ装置は、多段式のロボットハンドにより搬送される複数枚の板状ワークに対する位置ずれ量の検出および位置ずれ補正を一括して行うようにすることが可能となり、例えば半導体プロセスにおける位置ずれ補正を含めた半導体ウエハの搬送タクト時間を一挙に短縮することができる。

本発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行う詳細な説明から、より明らかとなろう。

本発明の第１実施形態に係るアライナ装置の平面的模式図である。 本発明の第１実施形態に係るアライナ装置の側面的模式図である。 本発明に係るアライナ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係るアライナ装置の作動状態説明図であり、（ａ）は図１の矢印Ｙ方向から見た説明図、（ｂ）は図１の矢印Ｘ方向から見た説明図である。 本発明の第１実施形態に係るアライナ装置の作動状態説明図であり、（ａ）は図１の矢印Ｙ方向から見た説明図、（ｂ）は図１の矢印Ｘ方向から見た説明図である。 本発明に係るアライナ装置の作用説明図である。 本発明の第１実施形態に係るアライナ装置の作動状態説明図であり、（ａ）は図１の矢印Ｙ方向から見た説明図、（ｂ）は図１の矢印Ｘ方向から見た説明図である。 本発明の第１実施形態に係るアライナ装置の作動状態説明図であり、（ａ）は図１の矢印Ｙ方向から見た説明図、（ｂ）は図１の矢印Ｘ方向から見た説明図である。 本発明の第１実施形態に係るアライナ装置の作動状態説明図であり、（ａ）は図１の矢印Ｙ方向から見た説明図、（ｂ）は図１の矢印Ｘ方向から見た説明図である。 本発明の第１実施形態に係るアライナ装置の作動状態説明図であり、（ａ）は図１の矢印Ｙ方向から見た説明図、（ｂ）は図１の矢印Ｘ方向から見た説明図である。 本発明の第２実施形態に係るアライナ装置の平面的模式図である。 本発明の第２実施形態に係るアライナ装置の側面的模式図である。 本発明の第２実施形態に係るアライナ装置の作動状態説明図であり、（ａ）は図１１の矢印Ｙ方向から見た説明図、（ｂ）は図１の矢印Ｘ方向から見た説明図である。 本発明の第２実施形態に係るアライナ装置の作動状態説明図であり、（ａ）は図１１の矢印Ｙ方向から見た説明図、（ｂ）は図１の矢印Ｘ方向から見た説明図である。 本発明の第２実施形態に係るアライナ装置の作動状態説明図であり、（ａ）は図１１の矢印Ｙ方向から見た説明図、（ｂ）は図１の矢印Ｘ方向から見た説明図である。 本発明の第２実施形態に係るアライナ装置の作動状態説明図であり、（ａ）は図１１の矢印Ｙ方向から見た説明図、（ｂ）は図１の矢印Ｘ方向から見た説明図である。 本発明の第２実施形態に係るアライナ装置の作動状態説明図であり、（ａ）は図１１の矢印Ｙ方向から見た説明図、（ｂ）は図１の矢印Ｘ方向から見た説明図である。 本発明の第２実施形態に係るアライナ装置の作動状態説明図であり、（ａ）は図１１の矢印Ｙ方向から見た説明図、（ｂ）は図１の矢印Ｘ方向から見た説明図である。 本発明の第２実施形態に係るアライナ装置の作動状態説明図であり、（ａ）は図１１の矢印Ｙ方向から見た説明図、（ｂ）は図１の矢印Ｘ方向から見た説明図である。 本発明の第２実施形態に係るアライナ装置の作動状態説明図であり、（ａ）は図１１の矢印Ｙ方向から見た説明図、（ｂ）は図１の矢印Ｘ方向から見た説明図である。 本発明の第２実施形態に係るアライナ装置の作動状態説明図であり、（ａ）は図１１の矢印Ｙ方向から見た説明図、（ｂ）は図１の矢印Ｘ方向から見た説明図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１～図１０は、本発明の第１実施形態に係るアライナ装置Ｂ１を示す。

図１～図３に示すように、アライナ装置Ｂ１は、ワークの位置ずれ量検出装置Ａ１を含み、当該ワークの位置ずれ量検出装置Ａ１は、ロボットハンド１と協働して作動し、上下方向に所定間隔を開けて配置された複数のセンサ３１，３２，３３…と、ワークワークリフト機構５と、各センサ３１，３２，３３…からのワーク外縁形状情報に基づきワークＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の基準位置に対する位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段６と、を備える。

ロボットハンド１は、例えば多関節ロボットのエンドアーム（図示略）に設置された支持体１２に上下方向に等間隔で並ぶ複数のハンド体１３１，１３２，１３３…を設けた構造を有する。ハンド体１３１，１３２，１３３…は、ワークとしての半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を上面に載せて保持できるようになっている。ハンド体１３１，１３２，１３３…はまた、上下に隣り合うハンド体間の間隔を変更できるものであってもよいし、変更できないものであってもよい。ロボットハンド１は、マニピュレータ（図示略）の制御により、少なくとも、各ハンド体１３１，１３２，１３３…を水平姿勢にしつつ、平面方向（Ｘ-Ｙ方向）に移動できる機能を有する。なお、ハンド体１３１，１３２，１３３…の平面形状は、本実施形態では、図１に表れているように、二股フォーク状となっているが、例えば三又フォーク状のように、他の形状であってもよい。

センサ３１，３２，３３…は、接触または近接非接触により、その下位に位置する平面的な対象物の外形を像として捉えることができる機能を有するものが採用される。各センサ３１，３２，３３…は、枠体４から水平方向に延びる支持板４１の下面に、センサ面３１１，３２１，３３１…を下向きにして取り付けられている。このようなセンサ３１，３２，３３…の例としては、例えば、タッチパネルに採用されているように、静電式に対象物の存在を認識する技術を利用したもの、あるいは、ＣＣＤ等の撮像素子を複数個平面的に配列したもの、等がある。本発明では、後記するように、センサ３１，３２，３３…は、半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の外形形状を認識することができればよいため、当該半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…のＸ－Ｙ方向の位置ずれの可能性の範囲内で当該半導体ウエハの外形を認識するに十分な平面的形状を有しておればよい。すなわち、各センサ３１，３２，３３…は、図６に表れているように円形であってもよいし、その他の形状として、例えば、矩形であってもよいし、ドーナツ形状であってもよい。

ワークリフト機構５は、ロボットハンド１に保持されて枠体４内へ進入した半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…をハンド体１３１，１３２，１３３…から一定高さ持ち上げたり、持ち下げたりする機能を有する。本実施形態では、枠体４へのウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の進入経路に干渉しないように配置された３本のステー５１，５２，５３…の下端に内向き水平部５１１，５２１．５３１を形成し（図１）、当該水平部５１１，５２１，５３１に上向きに突出するリフトピン５１２，５２２，５３２…を設けた構成を有している（図２）。上記３本のステー５１．５２．５３…ないし３つのリフトピン５１２，５２２，５３２…のセットは、複数のセンサ３１，３２，３３…に対応して設けられており、各セットは、枠体４外に配置した例えばエアシリンダなどのアクチュエータ（図示略）により独立して所定距離上下方向に作動させられる。なお、各センサ３１，３２，３３…に対応して設けられる３本のステー５１．５２．５３…と３つのリフトピン５１２，５２２，５３２…のセットは、この数に限定されない。例えば、後述する図１１に示すように、４本のステーと４つのリフトピンのセットにしてもよい。

ところで、半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…は、図１、図６に示すように、通常、円形の板状をしており、その外周には、周方向の回転姿勢を検出するためのノッチＷａ１またはオリエンテーションフラットと呼ばれる切欠き部（図示せず）が形成されている。半導体プロセスにおいて、このような半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…は、処理チャンバに搬入されて所定の処理がなされるが、処理の内容によっては、当該半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を、Ｘ－Ｙ方向およびθ方向の基準位置に正確に位置づける必要がある。本発明は、このような場合において、多段式のロボットハンド１が複数枚の半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を一括して処理チャンバに搬入する以前の段階において、位置ずれの補正を行うことができるようにするものである。

位置ずれ量算出手段６は、各センサ３１，３２，３３…によってそれぞれ画像として取得された半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の外形形状から、当該半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の基準位置からのＸ－Ｙ方向およびθ方向の位置ずれ量を算出する。具体的には、図６に示すように、半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の画像の中心、例えば、半導体ウエハの画像Ｗａ’，Ｗｂ’，Ｗｃ’…における外周円の中心Ｏ１の、半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の中心が位置するべき基準位置Ｃ１からのＸ方向およびＹ方向のずれ量δｘａ，δｘｂ，δｘｃ…、δｙａ，δｙａ，δｙａ…を算出するとともに、画像Ｗａ’，Ｗｂ’，Ｗｃ’…におけるノッチＷａ１の、半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…のノッチＷａ１が位置するべき基準位置Ｎ１からのθ方向のずれ量δθａ，δθｂ，δθｃ…を算出する。

上記構成のワークの位置ずれ量検出装置Ａ１は、制御装置７によって駆動制御されるロボットハンド１およびワークリフト機構５と協働してアライナ装置Ｂ１を構成し、このアライナ装置Ｂ１は、例えば次のようにして作動する。

図４に示すように、リフトピン５１２，５２２，５３２…の各セットは下動位置にあり、各ハンド体１３１，１３２，１３３…に半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…が載置保持されたロボットハンド１が例えばＸ方向に移動して、各ハンド体１３１，１３２，１３３…が枠体４内の補正基準位置まで進入し、各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を各センサ３１，３２，３３…の下方に位置づける。このときの各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…は、多段式カセット（図示略）やロードロックチャンバ（図示略）から一括して搬送されてきたものであり、各ハンド体１３１，１３２，１３３…上の各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…が位置するべき基準位置Ｃ１に対し、Ｘ－Ｙ方向およびθ方向に、区々に位置ずれした状態にある。

次に、図５に示すように、各リフトピン５１２，５２２，５３２…のセットが上昇して各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を各ハンド体１３１，１３２，１３３…から持ち上げ、各センサ３１，３２，３３…の下面に近接させる。すなわち、各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の表面の汚染を避けるため、各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を各センサ３１，３２，３３…に接触させない。この状態において、各センサ３１，３２，３３…は、上記したように各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の外形形状を画像データとして取得する。この画像データを受け取った位置ずれ量算出手段６は、上記したように、各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…につき、基準位置Ｃ１，Ｎ１からのＸ方向の位置ずれ量δｘａ，δｘｂ，δｘｃ…、Ｙ方向の位置ずれ量δｙａ，δｙｂ，δｙｃ…およびθ方向の位置ずれ量δθａ，δθｂ，δθｃ…を算出する（図６）。

続いて、次のようにして、例えば、最下位の半導体ウエハＷａから順に、Ｘ方向の位置ずれ量δｘａ，δｘｂ，δｘｃ…、Ｙ方向の位置ずれ量δｙａ，δｙｂ，δｙｃ…を補正しつつ当該半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を対応するハンド体１３１，１３２．１３３…に受け渡す。

図７に示すように、最下位のハンド体１３１が最下位の半導体ウエハＷａの位置ずれ量δｘａ，δｙａを補正するために、最下位のハンド体１３１が補正基準位置からδｘａ，δｙａだけ移動するように、ロボットハンド１を移動制御し、この状態において、図８に示すように、最下位のリフトピン５１２のセットを下動させ、当該リフトピン５１２により持ち上げられていた半導体ウエハＷａを最下位のハンド体１３１に受け渡す。この状態において、最下位のハンド体１３１に載る半導体ウエハＷａは、当該最下位のハンド体１３１に対してその基準位置Ｃ１に位置することになる。

各ハンド体１３１，１３２，１３３…をいったん補正基準位置に戻し、次に、図９に示すように、下から２番目のハンド体１３２が下から２番目の半導体ウエハＷｂの位置ずれ量δｘｂ，δｙｂを補正するために、下から２番目のハンド体１３２が補正基準位置からδｘｂ，δｙｂだけ移動するように、ロボットハンド１を移動制御し、この状態において、図１０に示すように、下から２番目のリフトピン５２２のセットを下動させ、当該リフトピン５２２により持ち上げられていた半導体ウエハＷｂを下から２番目のハンド体１３２に受け渡す。この状態において、下から２番目のハンド体１３２に載る半導体ウエハＷｂは、当該下から２番目のハンド体１３２に対してその基準位置Ｃ１に位置することになる。

以下、同様にして、全てのハンド体１３１，１３２，１３３…について、これらに載る半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…のＸ－Ｙ方向の位置ずれが補正される。これまでの一連の工程において、各ハンド体１３１，１３２，１３３…は枠体４から退避することなく上記の操作を行うことができる。

以後、ロボットハンド１は、各ハンド体１３１，１３２，１３３…のＸ－Ｙ方向の基準位置Ｃ１に半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を載置保持した状態で、枠体４から退避し、複数の半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を所定の次工程へと搬送することができる。

なお、本実施形態では、半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…のθ方向の位置ずれを補正できないが、θ方向の位置ずれ量δθａ，δθｂ，δθｃ…は算出されているのであり、必要に応じて、別途の工程において、半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…のθ方向の位置ずれを補正することができる。

このθ方向の位置ずれの補正は、必要に応じて他の装置において行う。そのため、位置ずれ量算出手段６または制御装置７は、算出した位置ずれ量を外部に出力する機能を有している。他の装置としては、例えば、ターンテーブルを備えており、ターンテーブルの回転によって、θ方向の位置ずれを補正できる装置である。処理チャンバがθ方向の位置ずれを補正できる機能を有していれば、処理チャンバでθ方向の位置ずれを補正することができる。もちろん、θ方向の位置ずれだけでなく、Ｘ－Ｙ方向の位置ずれ量を外部に出力してもよい。なお、図３では、制御装置７から位置ずれ量を外部に出力するものとして図示している。

図１１～図２１は、本発明の第２実施形態に係るアライナ装置Ｂ２およびこれが含むワークの位置ずれ量検出装置Ａ２を示す。本実施形態に係るワークの位置ずれ量検出装置Ａ２は、ワークリフト機構５におけるステー５１，５２，５３…ないしリフトピン５１２，５２２，５３２…の構成が第１実施形態と異なる。なお、これらの図において、第１実施形態と同様または同等の部材または部分には、同様の符号を付してある。

すなわち、このワークの位置ずれ量検出装置Ａ２は、ワーク搬入用の第１のロボットハンド１と、位置ずれ補正済みのワーク搬出用の第２のロボットハンド２とが協働してワークとしての半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の基準位置に対する位置ずれを補正するアライナ装置Ｂ２としての機能を発揮するように構成されている。

第１のロボットハンド１および第２のロボットハンド２は、基本的に第１の実施形態について上述したロボットハンド１と同様の構成を有する。すなわち、例えば多関節ロボットのエンドアーム（図示略）に設置された支持体１１，２２に上下方向に等間隔で並ぶ複数のハンド体１３１，１３２，１３３…、２３１，２３２，２３３…を設けた構造を有し、マニピュレータ（図示略）の制御により、少なくとも、各ハンド体１３１，１３２，１３３…、２３１，２３２，２３３…を水平姿勢にしつつ、平面方向（Ｘ-Ｙ方向）に移動できる機能を有する。ハンド体１３１，１３２，１３３…、２３１，２３２，２３３…は、二股フォーク状の平面形状を有しており、上下に隣り合うハンド体間の間隔を変更できるものであってもよいし、変更できないものであってもよい。

センサ３１，３２，３３…の構成は、第１の実施形態について上述したのと同様の構成を有し、近接非接触により、その下位に位置する平面的な対象物の外形を像として捉えることができる機能を有するものが採用され、複数のセンサ３１，３２，３３…が、枠体４から水平方向に延びる支持板４１の下面に、センサ面３１１，３２１，３２３…を下向きにして取り付けられている。

ワークリフト機構５は、第１のロボットハンド１に保持されて枠体４内に進入した半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…をハンド体１３１，１３２，１３３…から一定高さ持ち上げるとともに、第２のロボットハンド２のハンド体２３１，２３２，２３３…に半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を位置ずれ補正しつつ受け渡す機能を有する。本実施形態では、第１のロボットハンド１による枠体４へのＸ方向一方側（図１１の左方）からの半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の進入経路および第２のロボットハンド２による枠体４からＸ方向他方側（図１１の右方）への半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の搬出経路に干渉しないように配置された４本のステー５１，５２，５３…の下端に内向き水平部５１１，５２１，５３１…を形成し、当該水平部５１１，５２１，５３１…に上向きに突出するリフトピン５１２，５２２，５３２…を設けた構成を有している。上記４本のステー５１，５２，５３…ないし４つのリフトピン５１２，５２２，５３２…のセットは、複数のセンサ３１，３２，３３…に対応して複数設けられており、各セットは、枠体４外に配置した例えばエアシリンダなどのアクチュエータ（図示略）により独立して所定距離上下方向に作動させられる。

位置ずれ量算出手段６は、第１実施形態について上述したのと同様、各センサ３１，３２，３３…によってそれぞれ画像として取得された半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の外形形状から、当該半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…のＸ方向の位置ずれ量δｘａ，δｘｂ，δｘｃ…、Ｙ方向の位置ずれ量δｙａ，δｙｂ，δｙｃ…およびθ方向の位置ずれ量δθａ，δθｂ，δθｃ…を算出する（図６）。

上記構成のワークの位置ずれ量検出装置Ａ２は、制御装置７によって駆動制御される第１および第２のロボットハンド１，２およびワークリフト機構５と協働してアライナ装置Ｂ２を構成し、このアライナ装置Ｂ２は、例えば次のようにして作動する。

図１３に示すように、各ハンド体１３１，１３２，１３３…に半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…が載置保持されたロボットハンド１がＸ方向に移動して、各ハンド体１３１，１３２，１３３…が枠体４内の補正基準位置まで進入し、各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を各センサ３１，３２，３３…の下方に位置づける。このときの各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…は、各ハンド体１３１，１３２，１３３…上の基準位置Ｃ１，Ｎ１に対し、Ｘ－Ｙ方向およびθ方向に、区々に位置ずれした状態にある。なお、この段階において、第２のロボットハンド２は、第１のロボットハンド１のＸ方向反対側において、枠体４から退避させられている。

次に、図１４に示すように、各リフトピン５１２，５２２，５３２…のセットが上昇して各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を各ハンド体１３１，１３２，１３３…から持ち上げ、各センサ３１，３２，３３…の下面に近接させるとともに、図１５に示すように、第１のロボットハンド１を枠体４から退避させる。この状態において、各センサ３１，３２，３３…は、各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の外形を画像データとして取得する。この画像データを受け取った位置ずれ量算出手段６は、上記したように、各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…につき、基準位置Ｃ１，Ｎ１からのＸ－Ｙ方向およびθ方向の位置ずれ量δｘ，δｙ，δθを算出する（図６）。

続いて、次のようにして、例えば、最下位の半導体ウエハＷａから順に、Ｘ方向の位置ずれ量δｘａ，δｘｂ，δｘｃ…、Ｙ方向の位置ずれ量δｙａ，δｙｂ，δｙｃ…を補正しつつ当該半導体ウエハＷａ、Ｗｂ，Ｗｃ…を第２のロボットハンド２の対応するハンド体２３１，２３２，２３３…に受け渡す。

図１６に示すように、第２のロボットハンド２が枠体４内に進入し、各ハンド体２３１，２３２，２３３…に補正基準位置を取らせる。この補正基準位置は、第１のロボットハンド１のハンド体１３１，１３２，１３３…が枠体４内に進入したときの補正基準位置と実質的に一致した位置であり、各ハンド体２３１，２３２，２３３…上のＸ－Ｙ方向の基準位置Ｃ１は、第１のロボットハンド１が補正基準位置をとるときのハンド体１３１，１３２，１３３…上のＸ－Ｙ方向の基準位置Ｃ１と一致する。

次いで、図１７に示すように、最下位のハンド体２３１に対する半導体ウエハＷａの位置ずれ量δｘａ，δｙａを補正するために、最下位のハンド体２３１が補正基準位置からδｘａ，δｙａだけ移動するように、第２のロボットハンド２を移動制御し、この状態において、図１８に示すように、最下位のリフトピン５１２を最下位のハンド体２３１に受け渡す。この状態において、最下位のハンド体２３１に載る半導体ウエハＷａは、当該最下位のハンド体２３１に対してその基準位置Ｃ１に位置することになる。

各ハンド体２３１，２３２，２３３…をいったん補正基準位置に戻し（図１９）、次に、図２０に示すように、下から２番目のハンド体２３２が下から２番目の半導体ウエハＷｂの位置ずれ量δｘｂ，δｙｂを補正するために、下から２番目のハンド体２３２が補正基準位置からδｘｂ，δｙｂだけ移動するように第２のロボットハンド２を移動制御し、この状態において、図２１に示すように、下から２番目のリフトピン５２２のセットを下動させ、当該リフトピン５２２により持ち上げられていた半導体ウエハＷｂを下から２番目のハンド体２３２に受け渡す。この状態において、下から２番目のハンド体２３２に載る半導体ウエハＷｂは、当該下から２番目のハンド体２３２に対してその基準位置Ｃ１に位置することになる。

以下、同様にして、全てのハンド体２３１，２３２，２３３…について、これらに載る半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…のＸ－Ｙ方向の位置ずれが補正される。

以後、第２のロボットハンド２は、各ハンド体２３１，２３２，２３３…のＸ－Ｙ方向の基準位置Ｃ１に半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を載置保持した状態で、複数の半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を所定の次工程へと搬送することができる。本実施形態においても、半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…のθ方向の位置ずれを補正できないが、θ方向の位置ずれ量δθａ，δθｂ，δθｃ…は算出されているのであり、必要に応じて、別途の工程において、半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…のθ方向の位置ずれを補正することができる点は、第１実施形態について上述したのと同様である。

以上述べたように、上記構成のワークの位置ずれ量検出装置Ａ１，Ａ２およびこれらを含むアライナ装置Ｂ１，Ｂ２によれば、板状ワークとしての半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の外形形状を平面的なセンサ面３１１，３２１，３３１…を有するセンサ３１，３２，３３…により取得し、こうして取得された外形形状の像から半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の基準位置からのＸ方向の位置ずれ量δｘａ，δｘｂ，δｘｃ…、Ｙ方向の位置ずれ量δｙａ，δｙｂ，δｙｃ…およびθ方向の位置ずれ量δθａ，δθｂ，δθｃ…を算出することができる。したがって、半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の位置ずれ量を検出するための物理的構成を薄状に構成することができる。

そのため、アライナ装置Ｂ１，Ｂ２は、多段式のロボットハンド１により搬送される複数枚の半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…に対する位置ずれ量の検出および位置ずれ補正を一括して行うようにすることが可能となり、半導体プロセスにおける位置ずれ補正を含めた半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の搬送タクト時間を一挙に短縮することができる。

もちろん、本発明の範囲は上述した実施形態に限定されることはなく、各請求項に記載した事項の範囲内でのあらゆる変更は、すべて本発明の範囲に含まれる。

例えば、上述した実施形態では、下側の半導体ウエハＷａから上側に向かって順番に位置ずれ補正を行っているが、その順番は限定されない。

また、上述した実施形態では、例えば、［００３３］に記載されているように、位置ずれ補正を行う際に、各ハンド体１３１，１３２，１３３…をいったん補正基準位置に戻しているが、必ずしも補正基準位置に戻す必要はなく、この工程を省略して、次の工程を実施してもよい。ただし、補正基準位置に戻す工程を省略すると、各ハンド体１３１，１３２，１３３…と、ステー５１，５２，５３…ないしリフトピン５１２，５２２，５３２…とが接触してしまう等の問題が生じる場合は、上記の実施形態に記載したように、いったん補正基準位置に戻す工程が必要となる。

さらに、上述した実施形態では、各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の表面の汚染を避けるため、各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を各センサ３１，３２，３３…に接触させないようにしたが、接触してもよい場合は、各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を各センサ３１，３２，３３…に接触させるようにしてもよい。

Ａ１，Ａ２：位置ずれ量検出装置、Ｂ１，Ｂ２：アライナ装置、Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ…：半導体ウエハ（ワーク）、Ｗａ’，Ｗｂ’，Ｗｃ’：半導体ウエハの画像、Ｏ１：画像中心、Ｃ１：中心基準位置、Ｎ１：ノッチ基準位置、δｘａ，δｘｂ，δｘｃ…：Ｘ方向位置ずれ量、δｙａ，δｙｂ，δｙｃ…：Ｙ方向位置ずれ量、δθａ，δθｂ，δθｃ…：θ方向位置ずれ量、１：ロボットハンド、１２：支持体、１３１，１３２，１３３…：ハンド体、２：ロボットハンド、２２：支持体、２３１，２３２，２３３…：ハンド体、３１，３２，３３…：センサ、３１１，３２１，３３１…：センサ面、４：枠体、４１：支持板、５：ワークリフト機構：５１，５２，５３…：ステー、５１１，５２１，５３１…：水平部、５１２，５２２，５３２…：リフトピン、６：位置ずれ量算出手段、７：制御装置

Claims (6)

1. それぞれが板状ワークを載置保持でき、上下方向に並ぶ複数のハンド体を有するロボットハンドと、
   下向きのセンサ面を有し、当該センサ面の下位に近接または接触する板状ワークの外形形状を検出することができ、上下方向に所定間隔を隔てて配置された複数のセンサと、
   上記ロボットハンドによって搬送され、上記各ハンド体に載せられた板状ワークを各別に上記センサ面に近接または接触するように持ち上げ、かつ持ち上げた状態から持ち下げることができるワークリフト機構と、
   上記各センサにより取得された、上記ワークリフト機構により持ち上げられた状態の各板状ワークの外形形状から、当該各板状ワークの基準位置からの位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段と、
   を備えることを特徴とする、アライナ装置。
2. 上記ワークリフト機構により上記各板状ワークを各別に持ち下げて上記各ハンド体上に移載するに際し、上記位置ずれ量算出手段により算出された位置ずれ量に基づき、上記各板状ワークが上記各ハンド体上の基準位置に載るように、上記ロボットハンドを制御する制御手段をさらに含む、請求項１に記載のアライナ装置。
3. 上記位置ずれ量算出手段で算出された位置ずれ量を外部に出力する機能を含む、請求項１または２に記載のアライナ装置。
4. それぞれが板状ワークを載置保持でき、上下方向に並ぶ複数のハンド体を有するロボットハンドと、下向きのセンサ面を有し、当該センサ面の下位に近接または接触する板状ワークの外形形状を検出することができ、上下方向に所定間隔を隔てて配置された複数のセンサと、上記ロボットハンドによって搬送され、上記各ハンド体に載せられた板状ワークを各別に上記センサ面に近接または接触するように持ち上げ、かつ持ち上げた状態から持ち下げることができるワークリフト機構と、上記各センサにより取得された、上記ワークリフト機構により持ち上げられた状態の各板状ワークの外形形状から、当該各板状ワークの基準位置からのずれ量を算出する位置ずれ量算出手段と、上記ワークリフト機構により上記各板状ワークを各別に持ち下げて上記各ハンド体上に移載するに際し、上記位置ずれ量算出手段により算出された位置ずれ量に基づき、上記各板状ワークが上記各ハンド体上の基準位置に載るように、上記ロボットハンドを制御する制御手段と、を備えるアライナ装置を用いた板状ワークの位置ずれ補正方法であって、
   上記各ハンド体上に載る板状ワークが上記各センサの下方における補正基準位置に位置するように、上記ロボットハンドを移動させる板状ワーク搬入ステップ、
   上記ワークリフト機構により上記板状ワークを上記各ハンド体から持ち上げ、上記各センサのセンサ面に近接または接触させ、上記各センサにより、上記各板状ワークの外形形状をそれぞれ取得する外形形状取得ステップ、
   上記取得された外形形状から、上記各板状ワークの基準位置からのＸ－Ｙ方向の位置ずれ量をそれぞれ算出する位置ずれ量算出ステップ、
   上記ワークリフト機構により上記各板状ワークを順次各別に持ち下げて上記各ハンド体上に移載するに際し、上記位置ずれ量算出手段により算出された位置ずれ量に基づき、上記各板状ワークが上記各ハンド体上の基準位置に載るように、上記ロボットハンドをＸ－Ｙ方向に制御する位置補正ステップ、
   を含むことを特徴とする、板状ワークの位置ずれ補正方法。
5. 上記位置補正ステップは、板状ワーク搬入ステップに用いた第１のロボットハンドを制御することにより行う、請求項４に記載の板状ワークの位置ずれ補正方法。
6. 上記位置補正ステップは、上記第１のロボットハンドとは異なる、それぞれが上記板状ワークを載置保持でき、上下方向に並ぶ複数のハンド体を有する第２のロボットハンドを制御することにより行う、請求項５に記載の板状ワークの位置ずれ補正方法。

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