JPS60109242A - 半導体ウエハの搬送、位置決め方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、半導体ウェハ（以下、ウエノ・という）の搬
送、位置決め方法および装置に係シ、特にウェハのパタ
ーン面およびパターン焼付面に対するごみ等の付着防止
、破損防止に好適なウェハの搬送、位置決め方法および
装置に関する・ 〔発明の背景〕 従来、カートリッジからのウェハの搬送は、カートリッ
ジにウニへのパターン面を上方に向けて収納し、カート
リッジからベルトを用いた搬送手段やエアベアリングを
用いた搬送手段で行っていた。この従来技術では、いず
れもウェハのパターン面が上方に向いているため、搬送
中にごみ等が落下してパターン面に付着し、パターン面
が汚染される欠点があった。また、ベルトを用いた搬送
手段はウェハの下面に軍際現衆を生じ、発塵のおそれが
あった。

一方、エアベアリングを用いた搬送手段ではエアの吹き
出しにより、ごみ等を舞い上げる不具合があった。

また、従来におけるウェハのプリアライメントの方法は
、搬送され□て箋たウェハをプリアライメントステーシ
ョンに移し替え、ウェハのオリエンテーションフラット
（以下、オリフラという）を位置決め基準とし、ウェハ
を回転オリフラを検出した後、外周からローラ等によシ
押さえ、位置決めするようにしていた。この従来技術で
は、位置決め時に、ウェハの外周をローラ等で把持する
ため、ウェハのパターン面に塗布したレジストにローラ
等が接触する可能性があり、レジストを破損し、この破
損レジストが飛散する等の不具合があった。

以上のように、従来のウェハの搬送、位置決め技術は、
ウェハのパターン面にごみ号か付着したり、パターン面
に損傷を与えたシする欠点があった。これは、パターン
の微細化が進むにつれ、不良品の発生、歩留シの低下を
招く問題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前記従来技術の欠点をなくし、ウェハ
のパターン面およびパターン焼付面に対するごみ等の付
着による汚損を防止し、かつパターン面の損傷を防止し
得るウェハの搬送を位置決め方法を提供するにあシ、他
の目的は前記方法を確実に笑施し得るウェハの搬送、位
置決め装置を提供するにある・ 〔発明の概要〕 本発明方法は、カートリッジにウェハを、パターン面を
下方に向けて集積し、前記カートリッジからウェハを、
パターン面以外の部分を真壁吸着して取シ出し、ついで
プリアライメント位１区に搬送し、このプリアライメン
ト位置でパターンｈｔ−下方に向けたままの状態で、ウ
ェハ、Ｌ−、！Ｌ締触にｒス位置煤め劣、ｒＬ−、］−
］ｈパ卓−ン帳付位に整合するようにウェハを位置決め
し、ついでウェハをパターン面が上向きになるように回
転させてパターン焼付位置に送り、パターン焼付後、そ
のウェハを取シ出ＩＬ、パターン環何面が下方に向くよ
うに回転させ、パターン焼付面以外の部分を真空吸着す
るとともに、パターン焼付面を下方に向けたままの状態
で所定位置に搬送するようにし雀ところに特徴を有する
もので、この構成によりウェハのパターン面およびパタ
ーン焼付面に対するごみ等の付着による汚損を防止でき
、しかもパターン面の損傷を防止することができたもの
である。

また、本発明装置はウェハのパターン面を下方に向けて
集積したカートリッジを設置し、このカートリッジに接
近し、前記カートリッジからウェハのパターン面以外の
部分を真空吸着して設定位置へ搬出しかつこの設定位置
でウェハをプリアライメント位置へ送る第１の搬送手段
を設け、前記プリアライメント位置でウェハのパターン
面を下方に向けたままの状態で、非接触方式によシウエ
ハの水平面上の姿−を検出しかつパターン焼付位置に整
合するように位置決めする位置決め手段を設け、この位
置決め手段からウェハのパターン面以外の部分を真空吸
着してウェハをパターン焼付位置へ搬送するとともに、
搬送途中でパターン面が上方に向くように回転させ、さ
らにパターン焼付後のウェハをパターン焼付面以外の部
分を真空吸着して搬出し、かつ搬出途中でパターン焼付
面が下方に向くように回転させる第２の搬送手段を設け
、この第２の搬送手段からウニへのパターン焼付面以外
の部分を真空吸着して受け取り、かつパターン焼付面を
下方に向けた状態で所定位置へ搬送する第３の搬送手段
を設置したところに特徴を有するもので、この構成によ
シ前述の本発明方法を確実に実施することができたもの
である〔発明の実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第１２図によシ
説明する。

これらの図に示すウニへの搬送、位！：Ｐめ装置は、機
台２上に第１のカートリッジ３と、第イの搬送手段５と
、ウェハの位置決め手段１６と、第２の搬送手段１９と
、第３の搬送手段２９と、第２のカートリッジ３７等を
配備している。

また、この実施例の装置で取シ扱うウェハ１には、予め
位置決め基準としてのオリ７う１′が形成されている。

なお、図中１αはウェハのパターン面、１′ａはウェハ
の」クターン焼付面、１ｈはウェハのパターン面やパタ
ーン焼付面の反対面（以下、裏面という）を示す。

前記第１のカートリッジ３には、ウェハ取出口３′が形
成され、また第１のカートリッジ３け昇降駆動部４に連
結され、ウェハ１の取出時にウェハ１の厚さに等しいピ
ッチで上昇するようになっている。そして、この第１の
カートリッジ３にはウェハがパターン面１αを下方に向
けて多数集積されている。

前記第１の搬送手段５は、第１・第２・第３図および第
４図に示すように、Ｘ方向のガイドレール７を含むフレ
ーム６と、このフレーム６上に設置されたＹ方向のガイ
ドレール８と、このガイドレール８上に設置されたＸＹ
テーブル９と、とのＸＹテーブル９をＸ方向に往復移動
させるステッピングモータ１ｏおよびスｐ　ｖ　、−シ
ャフト１１と、ＸＹテーブル９をＹ方向に往復移動させ
るステッピングモータ１２およヒスクリユーシャフト１
３と、ＸＹテーブル９上に旋回可“能に設けられたアー
ム１４と、このアーム１４の先端部に取シ付けられかつ
独立に回転可能で真空吸着式のチャック１５とを備えて
いる。

前記ウェハの位置決め手段１６け、第１図、第５図およ
び第６図に示すように、第１、第２のリニアイメージセ
ンサ１Ｚ１８を有シている。

これら第１、第２のリニアイメージセンサ１Ｚ１８は、
第１図から分かるように、第１の搬送手段５のＸＹテー
ブル９の後退位１ｔ（第１図中に仮想線で示す位置）に
おいてアーム１４をＸ方向からＹ方向へ９０度旋回させ
た時の、チャック１５に真空吸着されたウェハ１の停止
位置に対応させて配置されている。また、第１のり早ア
イメージセンサ１７はウェハ１が正規位置に位置決めさ
れた時のオリ７う１′の位置と直角をなす位置に設置さ
れ、第２のリニアイメージセンサ１８は第１のリニアイ
メージセンサ１７に対して円周方向に９０度間隔をおい
て設置されている。

そして、このウニへの位置決め手段１６は、第１第２の
リニアイメージセンサ１７．１Ｂにウェハ１の外周を投
影させるだめの照明を投光するようになっておシ、ウェ
ハ１が正規位置に決めされた時の第１、第２のリニアイ
メージセンサ１７．１８の受光画素数と、位置決めすべ
きウェハ１の受光画素数とを比較してずれ量を検出し、
そのずれ量だけ第１の搬送手段５のＸＹテーブル９の移
動およびチャック１５０回転を介してウェハ１をＸＹ方
向と回転方向とに移動させ、位置決めするように構成さ
れている。このウェハの位置決め手段１６０作用につい
ては、第７図（α）〜（ｄ）、第８図、第９図（へ）〜
０に沿い、後に詳細に説明する。

前記第２の搬送手段１９は、第１図および第２図に示す
ように、ウニノ・の位置決め手段１６の第１、第２のリ
ニアイメージセンサ１７．１Ｂが配置されている位置と
パターン焼付装＠、２３間に設置されている。また、第
２の搬送手段１９は第１図第２図、第１０図および第１
１図に示すように、旋回アーム２０と、この旋回アーム
２０の両端部に設けられた真空吸着式の２個のチャック
２１．２２とを備えている。

前記旋回アーム２０は、ウニノー１の受け渡し時に昇降
可能に構成され、また水平面内で１８０度旋旋回能に設
けられ、しかも旋回途中で旋回アーム２０の長手方向に
沿う軸線の回りに１８０度回転可能に構成されている。

前記チャック２１．２２はそれぞれフォーク形に形成さ
れている。

そして、例えば一方のチャック２１でウニノ・の位置決
め手段１６の位置で第１の搬送手段５のチャック１５か
ら、ウェハ１の裏面１ｈの直径方向の両端部を真空吸着
して受け取り、他方のチャック２２でパターン焼付装置
２６のウニノ１用のテーブル２５から、パターン焼付後
のウニノ・１の、Ｉｌｋ而１面′の直径方向の両端部を
真空吸着して受け取るようになっている。

前記パターン焼付装置２３は、第１２図に示すように、
走行テーブル２４と、ウェハ用のテーブル２５と、ウェ
ハマスク２６と、投影光学系２７とを備えている。前記
テーブル２５は、第２の搬送手段１９の７オーク形のチ
ャック２１２２と干渉しないように、直径方向の両端部
が切り洛されている。このパターン焼付装置２３では、
テーブル２５上に載置されたウェハ１を走行テーブル２
４により移動させ、紫外光２８によりウェハマスク２６
の像を映し出し、この像をウェハ１のパターン而１αに
投影光学系２７を通じて焼き付けるようになっている。

前記第３の搬送手段２９は、第１図に示すように、ウェ
ハの位置決め手段手段１６をはさんで第１の搬送手段５
と平行に配置されていう。そして、この第６の搬送手段
２９はＸ方向のガイドレール３１を含むフレーム５０と
、このガイドレール３１上に搭載上れたテーブル３２と
、このテーブル３２をＸ方向に往復移動させるステラピ
ンクモータ５およびスクリューシャフト３４と１テーブ
ル３２上に旋回可能に設けられたアーム３５と、このア
ーム３５の先端部に取り付けられた真空吸着式のチャッ
ク５６とを備えている。

前記第２のカートリッジ３７には、ウェハ取入口３７′
が形成されている。また、第２のカートリッジ６７は昇
降駆動部３８に連結セれ、ウェハ１の取入後にウェハ１
の厚さに等しいピッチで下降するようになっている。

次に、前記実施例のウェハの搬送、位置決め装置の作用
に関連して本発明方法を説明する。

第１のカートリッジ３には、ウェハ１がパターン而１α
を下方に向けて多数集積されているそこで、第１の搬送
手段５のＸＹテーブル９を第１のカー）　ＩＪッジ３か
ら離れた設定位置より第１のカートリッジ３に接近する
方向に移動させ、アーム１４の先端部に取シ付けられた
チャック１５を、第１のカートリッジ３のウェハ取出。

口３′を通じて第１のカートリッジ３内に挿入１ついで
・第１のカートリッジ３を昇降駆動部４によりウェハ１
の厚さに等しいピッチ上昇操作させ、前記チャック１５
にょシウェハ１の拠面゛１ｂを真空吸着し、保持する。

この時点で、ＸＹテーブル９を後退方向に移動させ、第
１のカートリッジ３からウェハ１を搬出する・前記第１
の搬送手段５のＸＹテーブル９を第１図に仮想線で示す
設定位置へ移動させた後、アーム１４をＸ方向からＹ方
向へ９０度回転させ、ウェハ１をダリアライメント位置
、つまり第７図（α）に示すように、第１、第２のリニ
アイメージセンサ１７．１日を備えるウェハの位置決め
手段１６の配置位置へ送る。

前記ウェハの位置決め手段１６には、予めウェハ１が正
規位置に位置決めされた時に、第１、第２のリニアイメ
ージセンサ１７．１８の［２１７）うち。

何画素目に受光（または遮光）するかを記憶させている
。ｔた、ウェハの位置決め手段１６は第１、第２のリニ
アイメージセンサ１７．１８ニウェハ１の外周が投影さ
れるように照明が投光されている。

ここで、プリアライメント位置に送られて来たウェハ１
を第１の搬送手段５のチャック１５を介して第７図（ｈ
）に示すように回転させ、その時の第１、第２のリニア
イメージセンサ１Ｚ１８の受光する画素数を記録してお
く、なお、第７図（α）に示す姿勢で送られて来たウェ
ハ１を１回転させた時の第１のリニアイメージセンサ１
７が受光する画素数の変化を第９図（へ）に示す。

ついで、位置決めすべきウェハ１を１回転させた時の、
第１、第２のリニアイメージセンサ１ｚ１８の受光する
画素数の変化と、正規位置の受光する画素数の変化とを
比較し、位置決めすべきウェハ１の姿勢とこれのオリフ
ラ１′の位置を検出する。

そして、このオリフラ１′が第１のリニアイメージセン
サ１７と直交する位置まで、チャック１５を介してウェ
ハ１を回転させ、この位置を基準として第９図（Ｂ）、
（Ｃ１に示すように、ウェハ１のＸ方向およびＹ方向の
ずれ量をめ、第１の搬送手段５のＸＹテーブル９を前記
ずれ量分だけＸ方向およびＹ方向に移動させ、第７図０
、（ｄ）から分かるように、ずれ量を補正し、ウェハ１
を位置決めする。

以上のウェハ１の位置決め工程を第８図にブロック図を
もって簡明に示す。

前記ウェハ１を位置決めした後、第２の搬送手段１９０
２個のチャック２１２２のうちの、例えばチャック２１
を位置決めされたウェハ１上に移動させ、ついで旋回ア
ーム２ｏを下降させ、チャック２１をウェハ１の位置に
配置させ、このチャック２１によシウエハ１の直径方向
の両端部を真空吸着させ、第１の搬送手段５のチャック
１５の真空吸着を解除させ、ウェハ１を第１の搬送手段
５のチャック１５から第２の搬送手段１９のチャック２
１へ引き渡し、その後、第１の搬送手段５のアーム１４
をＹ方向からＸ方向へ９０度回転させて戻す。

その間、第２の搬送手段１９の別のチャック２３゜はパ
ターン焼付装置２３で焼付処理されたウニノ・１の裏面
１／ｂ側の直径方向の両端部を真空吸着する・ 前記第２の搬送手段１９のチャック２１．２２ｄ！それ
ぞれ当該ウニノ・１を真空吸着した後、旋回アーム２０
を上昇させ、ついで第１０図と第１１図力≧ら分かるよ
うに旋回アーム２０を水平面内で１８０度旋旋回せると
ともに、旋回アーム２００量手方向の軸線の回りに１８
０度回転させる。その結果チャック２１に真空吸着され
たノくターン焼付前のウェハ１はパターン面１αが上方
に向けられた後、パターン焼付装＠２５のウニノ・用の
テーブル２５上に送られ、またチャック２２に真空吸着
されたパターン焼付後のクエ／％１はノくターン焼伺面
１α′が下方に向けられた後、プリアライメント位置へ
搬送される。ついで、旋回アーム２０を下降させ、チャ
ック２２の真空吸着を解除させ、パターンを焼き付けす
べきウニノ・１を前記テーブル２５上に載置する。

後退させた位置で、アーム３５をＸ方向からＹ方向に９
０度回転させ、アーム３５の先端部に取シ付けられたチ
ャック５６をパターン焼付後のウェハ１の裏面１ｈ上に
配置し、ついで旋回アーム２゜を上昇させ、チャック３
６にパターン焼付後のウェハ１の長面１ｂを当接させ、
チャック３６にパターン焼付後のウェハ１を真空吸着さ
せ、チャック２２の真空吸着を解除させ、パターン焼付
後のウェハ１を第２の搬送手段１９のチャック２２から
第３の搬送手段２９のチャック３６に引き渡すＯ ついで、第６の搬送手段２９のアーム３５をＹ方向から
Ｘ方向へ９０度回転させ、テーブル３２・を第２のカー
トリッジ３７に向がって前進させ、この第２のカートリ
ッジ３７のウェハ取入口３７′からウェハ１を挿入し、
チャック３６の真空吸着を解除させ、ウェハ１のパター
ン焼付面１′αを下方に向けた状態でウェハ１を第２の
カートリッジ３７内に集積する。

によシウエハ１の厚さに等しいピッチ下降させ、ついで
第３の搬送手段２９のテーブル３２を後退方向に移動さ
せ、チャック３６を第２のカートリッジ３７から抜き出
し、１ストロークを終了する°。

以上の操作を繰シ返し行うことによって、ウェハ１のパ
ターン面１αへのごみ等の付層および損傷を防止しつつ
ウェハ１をプリアライメント位置へ搬送し、位置決めし
、パターン焼付装置２３へ送ることができるし、またパ
ターン焼付面１／αへのごみ等の付着および損傷を防止
しつつパターン焼付後のウェハ１を所定位置へ搬送する
ことができる。

なお、本発明においてはチャック１５．２１．２２．３
６の形状は図示実施例に限らず、賛はパターン焼付前の
ウェハのパターン面以外の部分、パターン焼付後のウニ
へのパターン焼付面以外の部分を真空吸着し得るもので
あればよい。

まだ、ウニへの位置決め手段１６も図示実施例に限らず
、ウェハと非接触で位置を検出し得るものであればよい
。

その他、各部の構造も図示実施例に限らず、所期の機能
を有するものであればよい。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明方法によれに、カー）　ＩＪッジに
ウェハを、パターン面を下方に向けて集積し、前記カー
トリッジからウェハを、パターン面以外の部分を真空吸
着して取シ出し、ついでクリアライメント位置に搬送し
、このプリアライメント位置でパターン面を下方に向け
たままの状態で、ウェハと非接触による位置決め方式に
よりパターン焼付位置に整合するようにウェハを位置決
めし、ついでウェハをパターン面が上向きになるように
回転させてパターン焼付位置に送り・パターン焼付後、
そのウェハを取シ出し、パターン焼付面が下方に向くよ
うに回転させ、パターン焼付面以外の部分を真空吸着す
るとともに、パターン焼付面を下方に向けたままの状態
で所定位置に搬送するようにしているので、ウニへのパ
ターン向およびパターン焼付面の、ごみ等の付層による
汚損を防止し、かつパターン面およびパターン焼付面の
損傷を防止し得るので、歩留シを著しく向上させ得る効
果がある。

また、本発明装置によれば、ウニへのパターン面を下方
に向けて集積したカートリッジを設置し、このカートリ
ッジに接近し、前記カートリッジかからウェハのパター
ン面以外の部分を真空吸着して設定位置へ搬出しかつこ
の設定位置でウェハをプリアライメント位置へ送る第１
の搬送手段を設け、前記クリアライメント位置でウェハ
のパターン面を下方に向けたままの状態で、非接触方式
によシウエハの水平面上の姿勢を検出し、かつパターン
焼付位置に整合するように位置決めする位置決め手段を
設け、この位置決め手段からウェハのパターン面以外の
部分を真空吸着してウェハをパターン焼料位置へ搬送す
るとともに、搬送途中でパターン面が上方に向くように
回転させ、さらにパターン焼付後のウェハをパターン焼
付面以外の部分を真空吸着して搬出し、かつ搬出途中で
パターン焼付面が下方に向くように回転させる第２の搬
送手段を設け、この第２の搬送手段からウェハのパター
ン焼付面以外の部分を真空吸着して受け取シ、かつパタ
ーン焼付面を下方に向けた状態で所定位置へ搬送する第
３の搬送手段を設置しているので、前記本発明方法を確
実に実施し得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１２図は、本発明装置の一実施例を示すもの
で、その第１図は装置全体の平面図、第２図は正面図、
第３図は第１のカートリッジと第１の搬送手段との関係
を示す平面図、第４図は第３図の一部縦断正面図、第５
図は第１の搬送手段とウェハの位置決め手段と第２の搬
送手段との関係を示す平面図、第６図は第５図の側面図
、第７図（α）〜（ＬＬ）および第８図ならびに第９図
（６）〜０はウェハの位置決め要領を示す説明図、第１
０図は第２の搬送手段の作用とパターン焼付装置との関
係を示す平面図、第１１図は第１Ｑ図に示す状態におけ
る第２の搬送手段の側面図第１２図はパターン焼付装置
の一部縦断正面図で゛ある。 １・―−…ウェハ １α・・・・・・ウェハのパターン而 １′α・・・・・・パターン焼付面 １ｈ・・・・・・裏面 ３・・・・・・第１のカートリッジ ５・・・・・・第１の搬送手段 ９・・・・・・第１の搬送手段のＸＹテーブル１４・・
・・・・同アーム １５・・・・・・同チャック １６・・・・・・ウェハの位置決め手段１７．１８・・
・・・・第１・第２のり１アイメージゞ７す１９・・・
・・・第２の搬送手段 ２０、・・・・・・第２の搬送手段の旋回アーム２１．
２２・・・・・・同チャック ２９・・・・・・第３の搬送手段 ３２・・・・・・第３の搬送手段のテーブル５５・・・
・・・同アーム ５６・・・・・・同チャック ３７・・・・・・第２のカートリッジ 代理人弁理士　高　橋　明　夫 第３区 第１２０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、カー）リッジに半導体ウェハを、パターン面を下方
   に向けて集積し、前記カートリッジから半導体ウェハを
   、パターン面以外の部分を真空吸着して取シ出し、つい
   でプリアライメント位置に搬送し、このプリアライメン
   ト位置でパターン面を下方に向けたままの状態で、半導
   体ウェハと非接触による位置決め方式によシバターン焼
   付位置に整合するように半導体ウェハを位置決めし、つ
   いで半導体ウェハをパターン面が上向きになるように回
   転させてパターン焼付位置に送シ、パターン焼付後、そ
   の半導体ウェハを取シ出し、パターン焼付面が下方に向
   くように回転させ、パターン焼付面以外の部分を真空吸
   着するとともに、パターン焼付面を下方に向けたままの
   状態で所定位置に搬送することを特徴とする半導体ウェ
   ハの搬送、位置決め方法。 ２、半導体ウェハのパターン面を下方に向けて集積した
   カートリッジを設置し、このカートリッジに接近し、前
   記カートリッジから半導体ウェハのパターン面以外の部
   分を真空吸着して設定位置へ搬出しかつこの設定位置で
   半導体ウェハをプリアライメント位置へ送る第１の搬送
   手段を設け、前記プリアライメント位置で半導体ウェハ
   のパターン面を下方に向けたままの状態で〜非接触方式
   によシ半導体ウェハの水平面上の姿勢を検出し、かつパ
   ターン焼付位置に整合するように位置決めする位置決め
   手段を設け、この位置決め手段から半導体ウェハのパタ
   ーン面以外の部分を真空吸着して半導体ウェハをパター
   ン焼付位置へ搬送するとともに、搬送途中でパターン面
   が上方に向くように回転させ、さらにパターン焼付後の
   半導体ウェハをパターン焼付面以外の部分を真空吸着し
   て搬出し、かつ搬出途中でパターン焼付面が下方に向く
   ように回転させる第２の搬送手段を設け、この第２の搬
   送手段から半導体ウェハのパターン焼付面以外の部分を
   真空吸着して受け取り、かつパターン焼付面を下方に向
   けた状態で所定位置へ搬送する第３の搬送手段を設置し
   たことを特徴とする半導体ウェハの搬送、位置決め装置
   。