JPH05308098A - ウエハの位置合わせ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ウエハの位置合わせに必要な機構を簡素化する
こと。 【構成】ウエハＷを保持して回動させるターンテーブル
１に光センサを組み合わせ、この出力に基づいてオリフ
ラ方向、ウエハ中心を位置検出部５にて検出するように
する。この検出結果に基づき、演算部６では、ターンテ
ーブル１の回動量θａと、搬送アーム２１の伸び出し方
向θｂと長さＲ２とを演算する。搬送アーム２は伸縮、
回動、上下動の自由度を持っており、ターンテーブル１
がθａだけ回動してオリフラ方向を補正した後に、θ
ｂ、Ｒ２の制御量に応じて制御され、ウエハＷを保持し
ていく。この結果、ウエハＷの中心についても正しい位
置に設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体ウエハの
搬送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】 一般に半導体ウエハを処理あるいは検
査する際に、ウエハには結晶の方向性があることから、
ウエハの向きについて位置合わせをしなければならな
い。このためウエハにはオリフラ（オリエンテーション
フラット）と呼ばれる直線状の切欠部が形成されてお
り、これを利用して、例えば特公平１−５９７３９号公
報に開示されているようにローラによってオリフラ合わ
せを行う簡単な手法が知られている。

【０００３】ところで、ウエハに対して例えばイオン注
入処理やパターン焼き付け処理を行う場合には、イオン
注入領域や露光領域に対してウエハが正確に載置されな
ければならないので、ウエハの中心位置についても位置
合わせを行う必要がある。

【０００４】そこでウエハの向き（オリフラの向き）お
よび中心の位置合わせを行う方法として、従来特開昭６
０−８５５３６号公報に記載されているように、ターン
テーブルによってウエハの向きを合わせると共に、当該
ターンテーブルをＸ方向、Ｙ方向に移動させてウエハの
中心を位置合わせする技術や、あるいは特開昭１−２８
５０３号公報に記載されているようにステージ上のロー
ラによりウエハの向きを合わせ、当該ステージをやはり
Ｘ方向、Ｙ方向に移動させる技術が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の技
術では、ウエハの中心の位置合わせを行うためにＸ方向
の駆動機構、Ｙ方向の駆動機構を必要とし、しかもその
駆動量は正確なものでなければならないので、機構が複
雑になる上コスト的にも高価であり、加えてその分の設
置スペースが必要であった。更にＸ方向、Ｙ方向と順次
にステージなどを移動させるので、位置合わせに時間が
かかり、多数のウエハを処理する場合には、スループッ
トの低下の一因になっていた。

【０００６】本発明はこのような事情のもとになされた
ものであり、ウエハの位置合わせが必要な処理システム
を組むにあたって、装置構成が簡単であり、またスルー
プットの向上を図ることのできる搬送装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、位置及び向き
が検出されたウエハについてその位置合わせを行う装置
において、ウエハを保持してその面に沿って回動させる
回動部と、この回動部に保持されたウエハの面に沿って
回動しかつ伸縮すると共に、当該ウエハを保持して搬送
する搬送アームと、位置合わせ前のウエハの向き、位置
合わせにより予定しているウエハの向き、及び前記回動
部の回動中心に対するウエハの相対位置に基づいて、ウ
エハの向きを補正するための前記回動部の回動量と、ウ
エハの位置を補正するためのウエハの保持位置または解
除位置を演算する演算部とを設け、前記演算部の演算結
果に基づいて前記回動部及び搬送アームを制御すること
を特徴とする

【０００８】

【作用】回動部にウエハが置かれると、例えばこの回動
部に組み合わされた位置検出部により、ウエハの向き及
び中心が検出される。次いで位置合わせ前のウエハの向
きと、予定しているウエハの向きと、ウエハの位置とに
基づいて、制御量が演算される。この制御量に基づいて
先ず回動部が回動してウエハの向きを補正し、続いて搬
送アームが例えば制御量に応じたポイントを目指してウ
エハを取りに行く。従って搬送アームによる搬送段階で
ウエハの中心も補正される。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例では、図１に示すようにウエ
ハＷを鉛直軸の回りに回転させてウエハＷの向き（オリ
フラの向き）を合わせるための回動部としてのターンテ
ーブル１と、前記ウエハＷの中心位置を合わせるため
の、搬送アーム２を備えた搬送機構３とを有している。

【００１０】以下これらに関する各部について詳述す
る。この実施例では、前記ターンテーブル１上のウエハ
Ｗの周縁部を挟むように、ウエハＷの表裏面側に夫々位
置する発光部、受光部よりなる光センサ４が設けられ、
この光センサ４の受光部側には位置検出部５が接続され
ている。この位置検出部５は、ウエハＷが１回転したと
きにおける前記光センサ４の受光光量に基づいて、ウエ
ハＷの輪隔を求め、更にこれに基づきウエハＷのオリフ
ラの向き及び中心の位置を検出する機能を有している。

【００１１】前記位置検出部５の出力側には、ターンテ
ーブルＴ上のウエハＷの位置合わせに必要な制御量を求
めるための演算部６が接続されており、この演算部６
は、ウエハＷの向きを所定の方向に補正するためのター
ンテーブルＴの回動量θａと、前記搬送アーム２の中心
位置から保持位置までの長さ（アームの長さ）Ｒ２及び
その方向θｂとを演算する機能を有している。これらの
演算結果のうち前記回動量θａは、ターンテーブルＴの
駆動部７に与えられ、アームの長さＲ２及びその方向θ
ｂは搬送機構３の制御部８に与えられる。

【００１２】前記搬送機構３は、伸縮自在な例えば多関
節の搬送アーム２と、この搬送アーム２を回動させる回
動部３とを備え、前記搬送アーム２は先端部に、ウエハ
を吸着して保持するための例えば静電チャックよりなる
保持部２１を有している。

【００１３】次に前記演算部６の演算及びその意味につ
いて、図２を参照しながら説明する。図２において０１
はターンテーブル１の回動中心、０２は搬送アーム２の
回動中心、０３はオリフラ方向補正前のウエハの中心、
０４はオリフラ方向補正後のウエハの中心である。 こ
こで、前記ターンテーブル１の回動量θは、オリフラＦ
を所定の方向に向けるための量であるが、ここでいう所
定の方向とは搬送アーム２によりウエハを保持した時
に、搬送アーム２の軸線とオリフラＦとのなす角度が予
め定められた角度となるようなオリフラＦの方向を意味
し、この例では搬送アーム２の軸線（先述した保持位置
と０２とを結ぶ線）とオリフラＦの垂線とのなす角度
（オフセット角度）がψとなる方向として定義する。こ
のようにオリフラＦの方向を設定しておけば、ウエハの
搬送先である所定のステージに対して、常に搬送アーム
２の軸線が予め設定した方向となるようにウエハを置く
ことにより結局当該ステージにおいてオリフラＦが所定
の向きに設定されたことになる。

【００１４】そして搬送アーム２は、オリフラ方向補正
後のウエハの中心０４に前記保持部２１の保持点が位置
するように制御されなければならないのであるから、搬
送アーム２の伸び出しの方向θｂと長さＲ２（０２と０
４とを結ぶ長さ）とを求める必要がある。この場合搬送
アーム２の伸び出しの方向θｂとは、搬送アーム２の回
動中心０２に対する０４と０１とのなす角度である。

【００１５】こうしてθａ、θｂ、Ｒ２を求めるために
以下のような演算が行われるが、ここで前記光センサ４
とターンテーブル１の回動中心０１とを結ぶ線を基準線
ｌとして定義する。

【００１６】先ず機械的パラメータとして次の値が用い
られる。 Ｒ１；搬送アームの回動中心０２とターンテーブル回動
中心０１間の長さ φ；搬送アームの回動中心０２とターンテーブル回動中
心０１とを結ぶ直線と基準線ｌとがなす角度 ψ；前記オフセット角度 また位置検出部５にて次のウエハパラメータが算出され
る。 α；ウエハの中心０３とターンテーブル１の回動中心０
１とを結んだ直線と基準線ｌとのなす角度 β；オリフラＦの垂線ｍと基準線ｌとのなす角度 γ；ターンテーブル１の回動中心Ｏ１とウエハの中心０
３との距離 図３において、三角形０１、０２、０４に着目すると数
式１、数式２、数式３が成立する。

【００１７】

【数１】

【００１８】

【数２】

【００１９】

【数３】 数式１を数式３に代入すると数式４が得られる。

【００２０】

【数４】 数式４を整理してθａを求めると、数式５が得られる。

【００２１】

【数５】 数式５を数式１に代入してθｂを求めると、数式６が得
られる。

【００２２】

【数６】 またＲ２については、数式７を用い、数式８のように求
められる。

【００２３】

【数７】

【００２４】

【数８】 なお数式８において、θｂは−π／２とπ／２との間の
角度であるから分母が０になることはない。

【００２５】以上のように演算部６にてθａ、θｂ、Ｒ
２が求められる。

【００２６】次に上述実施例の作用について述べる。先
ず、例えば図示しない移載部によりターンテーブル１上
にウエハＷが移載され、例えばターンテーブル１を回転
させることにより、光センサ４を介して位置検出部５に
て当該ウエハＷの中心位置（ターンテーブル１の中心Ｏ
１に対する偏心方向及び偏心量）と向きを検出する。具
体的には上述のウエハパラメータであるα、β、γが検
出される。

【００２７】そしてこの検出結果に基づいて、既に詳述
したように演算部６にてθａ、θｂ，Ｒ２を演算し、θ
ａを駆動部７に出力すると共に、θｂ、Ｒ２を制御部８
に出力する。この結果図３の左側に示すようにターンテ
ーブル１はθａだけ回動し、搬送アーム２は、ウエハの
保持位置が０４の位置となるように、θｂ、Ｒ２に基づ
いて制御され、ウエハを保持する。その後搬送アーム２
は例えば図３の右側に示すように予め設定された方向及
び長さになるように制御されて、所定のステージＳにて
ウエハＷの保持を解除する。こうしてウエハＷは位置合
わせが行われた状態でステージＳ上に載置される。

【００２８】以上において本発明では、演算部６の演算
結果に基づき搬送アーム２を制御するにあたって、実施
例のようのウエハの保持位置を制御する代わりに、ウエ
ハの解除位置を制御するようにしてもよい。この場合に
は、保持位置を常にターンテーブル１の回動中心０１と
し、解除位置を、位置づれのない場合の本来の解除位置
に対して（Ｒ１−Ｒ２）の長さ及び角度θｂだけ修正し
た位置とすればよい。

【００２９】また、ウエハの位置を検出するためには、
実施例のようにターンテーブル１上で行ってもよいが、
別の場所で行ってもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ウエハの
搬送機構の搬送動作において位置合わせをおこなってい
るため、Ｘ方向、Ｙ方向夫々の駆動機構が不要になり、
従って位置合わせ機構が非常に簡素化されて、システム
のコストダウン、小型化を図れると共に、位置合わせの
時間を短縮することができ、スループットの向上も図れ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す説明図

【図２】ウエハの位置合わせに必要な各パレメータの関
係を示す説明図。

【図３】図１の装置の作用を示す作用説明図。

【符号の説明】

１ ターンテーブル ２ 搬送アーム ４ 光センサ ５ 位置検出部 ６ 演算部

フロントページの続き (72)発明者 小野 博夫 東京都新宿区西新宿２丁目３番１号 東京 エレクトロン株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 位置及び向きが検出されたウエハについ
   てその位置合わせを行う装置において、 ウエハを保持してその面に沿って回動させる回動部と、 この回動部に保持されたウエハの面に沿って回動しかつ
   伸縮すると共に、当該ウエハを保持して搬送する搬送ア
   ームと、 位置合わせ前のウエハの向き、位置合わせにより予定し
   ているウエハの向き、及び前記回動部の回動中心に対す
   るウエハの相対位置に基づいて、ウエハの向きを補正す
   るための前記回動部の回動量と、ウエハの位置を補正す
   るためのウエハの保持位置または解除位置を演算する演
   算部とを設け、 前記演算部の演算結果に基づいて前記回動部及び搬送ア
   ームを制御することを特徴とするウエハの位置合わせ装
   置。