KR20160086381A - 기판 정렬 장치 및 기판 정렬 장치의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

기판 정렬 장치(1)는 복수 장의 기판을 수평으로 유지한 상태에서, 상하로 유지하고, 축선의 주위를 회전하는 복수의 회전대(4)와, 복수의 회전대(4)를 동기화하여 회전시키는 회전 구동 장치(2)와, 복수의 회전대(4)에 각각 유지되는 기판의 노치(90)를 검출하는 센서(13)와, 회전대(4) 상의 기판의 가장자리부를 지지하는 복수의 지지 돌기(50)와, 복수의 지지 돌기(50)를 안쪽 위치와 바깥쪽 위치 사이에서 개별적으로 수평 이동시키는 지지 돌기 구동 구조체(70)와, 복수의 지지 돌기 구동 구조체를 고위치와 저위치 사이에서 일괄적으로 승강시키는 승강 장치(30)를 포함한다. 기판 정렬 장치(1)는 센서(13)에서 각각 검출되는 노치(90)의 위치에 기초하여 회전 구동 장치(2), 지지 돌기 구동 구조체(70) 및 승강 장치(30)에, 정렬이 완료된 기판만을 상기 회전대에서 들어올리는 기판 들어올림을 포함한 소정의 동작을, 시킴으로써 복수의 기판의 노치(90)를 기준 회전 각도 위치에 위치시킨다.

Description

기판 정렬 장치 및 기판 정렬 장치의 제어 방법{SUBSTRATE ALIGNMENT DEVICE AND CONTROL METHOD FOR SUBSTRATE ALIGNMENT DEVICE}
본 발명은 복수 장의 기판의 회전 각도 위치를 맞추는 기판 정렬 장치 및 기판 정렬 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에 있어서는 반도체 웨이퍼의 결정 방향을 일치시키기 위해 복수 장의 반도체 웨이퍼의 회전 각도 위치를 기준 회전 각도 위치에 맞추는 기판 정렬 장치(얼라이너)가 사용되고 있다. 따라서 반도체 웨이퍼에는 반도체 웨이퍼의 결정 방향의 표적인 노치가 형성되어 있다. 이 기판 정렬 장치의 일례가 특허문헌 1에 개시되어 있다.
특허문헌 1의 기판 정렬 장치에 있어서는, 1대의 턴테이블의 가장자리에서 3개의 지지 폴을 둘레 방향을 따라 세우고, 각 지지 폴에는 서로 등간격으로 상하로 이격된 5개의 지지 핀이 설치되어 있다. 3개의 지지 폴의 같은 높이에 위치하는 3개의 지지 핀으로 1장의 반도체 웨이퍼의 가장자리부를 지지한다. 3개의 지지 폴의 바깥쪽에는 3개의 들어올림 폴이 승강 가능하고 또한 턴테이블의 회전 중심 축에 접근 이격 가능하게 설치되며, 각 들어올림 폴에는 서로 등간격으로 상하로 이격된 5개의 들어올림 핀이 설치되어 있다. 인접한 들어올림 폴의 상하 간격은 인접한 지지 핀의 상하 간격보다 작게 설정되어 있다. 3개의 지지 폴의 바깥쪽에는 또한 지지 핀에 지지된 5장의 반도체 웨이퍼의 노치를 검출하는 센서를 설치한 센서 폴이 설치되어 있다.
초기에는 각 반도체 웨이퍼는 같은 높이의 3개의 지지 핀으로 지지되어 있다. 기판 정렬 동작 때에는 먼저 턴테이블을 1회전시키고 센서로 노치를 검출함으로써 모든 반도체 웨이퍼의 노치의 회전 각도 위치, 즉 기준 회전 각도 위치로부터의 편차 각도를 검출하여 메모리에 회전 각도 위치를 저장시킨다. 메모리에 저장된 회전 각도 위치에 따라 턴테이블을 회전시켜 최하위 반도체 웨이퍼의 회전 각도 위치를 기준 회전 각도 위치에 맞춘다. 그 다음에 3개의 들어올림 폴을 턴테이블을 향해 안쪽으로 이동시키고, 정렬이 완료된 최하위 반도체 웨이퍼를 들어올림 폴이 들어올리도록 각 들어올림 폴을 상승시킨다. 상기한 바와 같이 인접한 들어올림 폴의 상하 간격은 인접한 지지 핀의 상하 간격보다 작기 때문에 최하위 반도체 웨이퍼만을 들어올린 채 나머지 4장의 반도체 웨이퍼를 지지 핀 위에 올려놓은 상태로 할 수 있다. 그 다음에 저장된 회전 각도 위치에 따라 턴테이블을 회전시키고 아래에서부터 2번째 단의 반도체 웨이퍼의 기준 회전 각도 위치에 정렬을 하여 상기와 마찬가지로 들어올림 폴로 반도체 웨이퍼를 들어올린다. 이렇게 하여 5장의 반도체 웨이퍼의 회전 각도 위치를 차례로 기준 회전 각도 위치에 맞춘다.
일본 공개특허공보 특개2000-294619호
특허문헌 1에 따른 장치에서는 복수 장의 반도체 웨이퍼는 하위에 위치하는 것에서부터 차례로 회전 각도 위치가 정렬된다. 즉, 특허문헌 1에 따른 장치에서는 어떤 순서로 반도체 웨이퍼의 회전 각도 위치의 정렬이 이루어질 수가 없다.
하지만, 실제로는 복수 장의 반도체 웨이퍼의 편차 각도가 고르지 못하다. 따라서 특허문헌 1에 따른 장치에서는 복수 장의 반도체 웨이퍼에 대해 정렬 동작의 시작에서부터 종료까지 시간이 소요되는 경우가 있었다.
본 발명의 목적은 어떤 순서로 기판의 회전 각도 위치의 정렬을 할 수 있는 기판 정렬 장치 및 기판 정렬 장치의 제어 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 예에 따른 기판 정렬 장치는 복수의 기판을 각각 수평으로 유지한 상태에서, 상하 방향으로 서로 이격하여 평행하게 유지하도록 상하 방향으로 서로 이격하여 배치되고, 상하 방향으로 연장된 1개의 축선을 중심으로 회전 가능하게 설치된 복수의 회전대와, 상기 복수의 회전대를 동기화하여 회전시키는 회전 구동 장치와, 상기 복수의 회전대에 각각 유지되며 회전되는 복수의 기판의 표적의 회전 각도 위치를 검출하는 복수의 표적 위치 검출부와, 상기 복수의 회전대에 각각 유지되어야 하는 복수의 기판의 가장자리부를 지지하도록 구성된 복수의 지지 돌기 세트와, 상기 복수의 지지 돌기 세트를 개별적으로 지지하는 한편 상기 기판의 외주보다 안쪽에 위치하는 안쪽 위치와 상기 기판의 외주보다 바깥쪽에 위치하는 바깥쪽 위치 사이에서 개별적으로 이동시키도록 구성된 복수의 지지 돌기 세트 구동 구조체와, 상기 복수의 지지 돌기 세트 구동 구조체를 소정의 높이 범위의 고위치와 저위치 사이에서 일괄적으로 승강시키는 승강 기구를 구비하고 있다.
상기 고위치 및 저위치는 각각 상기 복수의 지지 돌기 세트가 각각에 해당하는 회전대에 유지되는 기판보다 높은 위치 및 낮은 위치이며, 또한, 상기 복수의 표적 위치 검출부에서 각각 검출되는 상기 복수의 기판의 표적 위치에 따라 상기 회전 구동 장치, 상기 지지 돌기 세트 구동 구조체 및 상기 승강 기구를 작동시킴으로써 상기 복수의 기판의 표적을 기준 회전 각도 위치에 위치시키도록 구성되어 있다.
이 구성에 따르면, 회전 구동 장치에 의해 복수의 회전대를 동기화하여 회전시키는 동시에 복수의 표적 위치 검출부에 의해 복수의 회전대에 각각 유지된 복수의 기판의 노치나 오리엔테이션 플랫 등 표적의 회전 각도 위치를 검출하여 먼저 1개의 기판의 표적의 회전 각도 위치를 기준 회전 각도 위치에 맞춘다(이하, 정렬한다고 한다). 이 정렬된 기판에 해당하는 지지 돌기 세트를 그 해당하는 지지 돌기 세트 구동 구조체에 의해 안쪽 위치에 위치시키는 동시에 정렬되지 않은 모든 기판에 해당하는 지지 돌기 세트를 각각에 대응하는 지지 돌기 세트 구동 구조체에 의해 각각 바깥쪽 위치에 위치시킨다. 그 후, 승강 기구에 의해 복수의 지지 돌기 세트 구동 구조체를 일괄적으로 고위치에 위치시키면 정렬이 완료된 기판만이 회전대에서 들어올려진다(이하, 기판 들어올림이라고 한다). 그 후, 이 정렬 및 기판 들어올림을 나머지 기판에 대해 순차적으로 실시하면 모든 기판이 정렬된다. 이렇게 하여 복수의 기판에 대해서 어떤 순서로 표적의 정렬을 할 수 있다. 따라서 복수의 표적 위치 검출부에서 검출된 복수의 기판의 표적의 회전 각도 위치에 따라 정렬의 최적 순서를 선택함으로써 최단 시간에 복수의 기판의 표적 정렬을 할 수 있다.
또한, 상기 표적 위치 검출부에서 검출되는 기판의 표적의 회전 각도 위치가 입력되며, 상기 회전 구동장치와 상기 지지 돌기 세트 구동 구조체와 상기 승강 기구를 제어하는 제어부와 저장부를 구비하며, 상기 제어부는 상기 회전 구동 장치에 의해 상기 복수의 회전대를 동기화하여 회전시키는 동시에 상기 복수의 표적 위치 검출부에 의해 검출되는 상기 복수의 회전대에 각각 유지된 복수의 기판의 표적의 회전 각도 위치를 상기 저장부에 저장시키는 표적 위치 검출 동작과, 상기 저장부에 저장된 기판의 표적의 회전 각도 위치를 이용하여 어느 기판의 표적의 회전 각도 위치가 상기 기준 회전 각도 위치에 위치하도록 상기 회전 구동 장치에 의해 상기 복수의 회전대를 동기화하여 회전시키는 정렬과, 이 정렬이 완료된 기판에 해당하는 지지 돌기 세트를 그 해당하는 지지 돌기 세트 구동 구조체에 의해 상기 안쪽 위치에 위치시키는 동시에 정렬이 완료되지 않은 모든 기판에 해당하는 지지 돌기 세트를 각각에 해당하는 지지 돌기 세트 구동 구조체에 의해 각각 상기 바깥쪽 위치에 위치시키고, 그 후에 상기 승강 기구에 의해 상기 복수의 지지 돌기 세트 구동 구조체를 일괄적으로 상기 고위치에 위치시키고 정렬이 완료된 기판만을 상기 회전대에서 들어올리는 기판 들어올림을 상기 복수의 기판에 대해 순차적으로 실시하는 순차 기판 정렬 동작을 수행하도록 구성될 수 있다.
이 구성에 따르면, 제어부의 제어에 의해 복수 장의 기판의 회전 각도 정렬을 순차적으로 자동 수행할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 승강 기구에 의해 상기 복수의 지지 돌기 세트 구동 구조체를 상기 고위치에 위치시키는 동시에 상기 복수의 지지 돌기 세트를 각각에 해당하는 상기 지지 돌기 세트 구동 구조체에 의해 상기 안쪽 위치에 위치시키는 기판 수취 동작과, 해당 기판 수취 동작이 완료된 상태에서 상기 복수의 지지 돌기 세트에 복수의 기판이 각각 이송되어 재치된 후 상기 승강 기구에 의해 상기 복수의 지지 돌기 세트 구동 구조체를 상기 저위치에 위치시켜 상기 복수의 회전대에 상기 복수의 기판을 각각 유지시키는 기판 유지 동작을 하고, 해당 기판 유지 동작 후에 상기 표적 위치 검출 동작과 상기 순차 기판 정렬 동작을 수행하도록 구성될 수 있다.
이 구성에 따르면, 제어부의 제어에 의해 기판의 수취 및 회전대의 기판 배치를 자동으로 수행할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 저장부에 저장된 복수의 기판의 표적의 회전 각도 위치에 따라 모든 기판의 상기 정렬을 하는데 필요한 상기 회전대의 회전량이 최소가 되는 상기 복수의 기판의 정렬 순서를 연산하고, 상기 순차 기판 정렬 동작에 있어서 이 연산된 순서로 상기 복수의 기판에 대해 상기 정렬을 수행할 수도 있다.
이 구성에 따르면, 복수의 기판의 순서에 대해 최소 시간에 기판의 정렬을 할 수 있다.
또한, 상기 승강 기구는, 상기 1개의 축선을 중심으로 한 가상원 상에 둘레 방향으로 간격을 두고 상하 방향으로 연장되도록 설치된 복수의 지주와, 각각의 상기 지주에 상기 복수의 회전대에 해당하는 높이 위치에 각각 설치된 복수의 개별 지지 돌기 구동 구조체와, 상기 복수의 지주를 동기화하여 승강시키는 승강 장치를 구비하며, 각각의 상기 지지 돌기 세트는 각각에 해당하는 상기 회전대에 유지되어야 하는 기판의 둘레 방향의 복수의 가장자리부를 각각 지지하도록 구성된 복수의 지지 돌기를 포함하고 있다.
각각의 상기 지지 돌기 세트 구동 구조체는 각각에 해당하는 상기 지지 돌기 세트를 구성하는 복수의 지지 돌기를, 개별적으로 지지하는 한편 상기 안쪽 위치와 상기 바깥쪽 위치 사이에서 서로 동기화하여 각각 이동시키도록 구성된 상기 복수의 개별 지지 돌기 구동 구조체로 구성될 수도 있다.
　이 구성에 의하면, 상기와 마찬가지로, 최단 시간에 복수의 기판의 표적 정렬을 할 수 있다.
또한, 상기 복수의 기판을 각각 수평으로 유지한 상태에서, 상하 방향으로 서로 이격하여 평행하게 유지하도록 상하 방향으로 서로 이격하는 한편 상하 방향으로 연장된 1개의 축선을 중심으로 회전 가능하게 상기 복수의 회전대를 지지하는 베이스 몸체와, 1개의 회전 구동원과, 상기 베이스 몸체에 설치되어 상기 회전 구동원의 회전 구동력을 상기 복수의 회전대에 해당 복수의 회전대가 서로 동기화하여 회전하도록 전달하는 회전 구동력 전달 기구를 구비할 수도 있다.
이 구성에 따르면, 회전 구동력 전달 기구를 설치함으로써 회전대의 회전 구동원을 회전대와 떨어진 공간 위치에 배치할 수 있다. 따라서 회전 구동원을 설치하는 공간에 여유가 생긴다. 다시 말하면, 회전 구동원을 설치할 때 설계 자유도가 높아진다.
본 발명의 일 예에 따른 기판 정렬 장치의 제어 방법은 복수의 기판을 각각 수평으로 유지한 상태에서, 상하 방향으로 서로 이격하여 평행하게 유지하도록 상하 방향으로 서로 이격하여 배치되는 한편 상하 방향으로 연장된 1개의 축선을 중심으로 회전 가능하게 설치된 복수의 회전대와, 상기 복수의 회전대를 동기화하여 회전시키는 회전 구동 장치와, 상기 복수의 회전대에 각각 유지되며 회전되는 복수의 기판의 표적의 회전 각도 위치를 검출하는 복수의 표적 위치 검출부와, 상기 복수의 회전대에 각각 유지되어야 하는 복수의 기판의 가장자리부를 지지하도록 구성된 복수의 지지 돌기 세트와, 상기 복수의 지지 돌기 세트를 개별적으로 지지하는 한편 상기 기판의 외주보다 안쪽에 위치하는 안쪽 위치와 상기 기판의 외주보다 바깥쪽에 위치하는 바깥쪽 위치 사이에서 개별적으로 이동시키도록 구성된 복수의 지지 돌기 세트 구동 구조체와, 상기 복수의 지지 돌기 세트 구동 구조체를 소정의 높이 범위의 고위치와 저위치 사이에서 일괄적으로 승강시키는 승강 기구와, 상기 표적 위치 검출부에서 검출되는 기판의 표적의 회전 각도 위치가 입력되어 상기 회전 구동 장치와 상기 지지 돌기 세트 구동 구조체와 상기 승강 기구를 제어하는 제어부와, 저장부를 구비하고, 상기 고위치 및 저위치는 각각 상기 복수의 지지 돌기 세트가 각각에 해당하는 회전대에 유지되는 기판보다 높은 위치 및 낮은 위치인 기판 정렬 장치에 사용된다.
상기 제어부는 상기 회전 구동 장치에 의해 상기 복수의 회전대를 동기화하여 회전시키는 동시에 상기 복수의 표적 위치 검출부에 의해 검출되는 상기 복수의 회전대에 각각 유지된 복수의 기판의 표적의 회전 각도 위치를 상기 저장부에 저장시키는 표적 위치 검출 동작과, 상기 저장부에 저장된 기판의 표적의 회전 각도 위치를 이용하여 어느 기판의 표적의 회전 각도 위치가 상기 기준 회전 각도 위치에 위치하도록 상기 회전 구동 장치에 의해 상기 복수의 회전대를 동기화하여 회전시키는 정렬과, 이 정렬이 완료된 기판에 해당하는 지지 돌기 세트를 그 해당하는 지지 돌기 세트 구동 구조체에 의해 상기 안쪽 위치에 위치시키는 동시에 정렬이 완료되지 않은 모든 기판에 해당하는 지지 돌기 세트를 각각에 해당하는 지지 돌기 세트 구동 구조체에 의해 각각 상기 바깥쪽 위치에 위치시키고, 그 후에 상기 승강 기구에 의해 상기 복수의 지지 돌기 세트 구동 구조체를 일괄적으로 상기 고위치에 위치시키고, 정렬이 완료된 기판만을 상기 회전대에서 들어올리는 기판 들어올림을 상기 복수의 기판에 대해 순차적으로 실시하는 순차 기판 정렬 동작을 수행한다.
이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 복수의 표적 위치 검출부에서 검출된 복수의 기판의 표적의 회전 각도 위치에 따라 정렬의 최적 순서를 선택함으로써 최단 시간에 복수의 기판의 표적 정렬을 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 기판 정렬 장치가 사용되는 기판 처리 시스템의 전체 구성을 나타내는 평면도이다.
도 2의 (a) 및 (b)는 반도체 웨이퍼의 표적의 예를 나타내는 평면도이다.
도 3은 기판 정렬 장치의 전체 구성을 나타내는 평면도이다.
도 4는 회전대의 사시도이다.
도 5는 지지 폴을 도 3의 A1 방향에서 본 측면도이다.
도 6은 지주 및 회전대의 측면도이다.
도 7의 (a) 및 (b)는 지지 돌기의 확대도이다.
도 8의 (a) 및 (b)는 지주 및 지지 돌기와 회전대의 상하 위치 관계를 나타내는 확대도이다.
도 9는 센서 폴의 확대 측면도이다.
도 10은 제어부의 주변 구성을 나타내는 블록도이다.
도 11은 지주 및 회전대의 측면도로, 기판 들어올림 동작을 나타낸다.
도 12는 지주 및 회전대의 측면도로, 기판 유지 동작을 나타낸다.
도 13은 지주 및 회전대의 측면도로, 두 번째의 기판 들어올림 동작을 나타낸다.
도 14는 제2 실시 예에 따른 기판 정렬 장치의 동작을 나타내는 플로우차트이다.
도 15는 지지 돌기의 변형 예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 도면을 이용하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하에서는 동일하거나 동등한 요소에는 모든 도면에 걸쳐 동일한 부호를 부여하고 중복되는 설명을 생략한다. 또한, 이하의 기재에서는 상하 방향이라 함은 수직 방향을 가리키는 것으로 한다.
또한, 기판으로서 원판형 반도체 웨이퍼를 예시하지만, 이 기판은 반도체 웨이퍼에 한정되지 않는다. 예를 들어, 기판은 반도체 프로세스에 의해 처리되는 박형 액정 디스플레이, 유기 EL 디스플레이용 유리 기판일 수도 있다. 또한, 반도체 웨이퍼는 반도체 디바이스의 기판 재료이며, 실리콘 웨이퍼, 실리콘 카바이드 웨이퍼, 사파이어 웨이퍼 등을 포함한다. 반도체 웨이퍼에는 결정 방향이 있으며, 반도체 프로세스에 의해 처리되기 위해서는 결정 방향을 일정 방향으로 일치시킬 필요가 있다. 반도체 웨이퍼 처리 때에 기준이 되는 회전 각도 위치를 기준 회전 각도 위치라고 한다.
(제1 실시 예)
<기판 처리 시스템의 전체 구성>
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 기판 정렬 장치가 사용되는 기판 처리 시스템(100)의 전체 구성을 나타내는 평면도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 기판 처리 시스템(100)은 복수 장의 반도체 웨이퍼(9)를 수납하는 수납부(110)와, 반도체 웨이퍼(9)의 회전 각도 위치를 기준 회전 각도 위치에 맞추는 기판 정렬 장치(1)와, 반도체 웨이퍼(9)에 열처리, 박막형성처리 등 소정의 처리를 하는 처리 장치(120)와, 수납부(110)와 기판 정렬 장치(1)와 처리 장치(120) 사이에서 반도체 웨이퍼(9)를 이송하는 이송 로봇(130)을 구비한다. 이송 로봇(130)과 기판 정렬 장치(1)는 처리 장치(120)와 수납부(110) 사이에 배치된다. 수납부(110) 내의 반도체 웨이퍼(9)는 당초 회전 각도 위치가 맞추어져 있지 않고, 또한 소정의 처리도 되어 있지 않다.
이송 로봇(130)은 베이스(140)와, 복수의 서로 회전 가능한 암을 연결하여 구성되어 베이스(140)에 수평면 안을 회전 가능하게 설치된 암체(150)와, 암체(150)의 선단부에 설치되어 복수 장의 반도체 웨이퍼(9)를 상하로 이격된 상태로 유지하는 핸드(160)를 구비하여 구성된다. 이송 로봇(130)은 암체(150)를 회전시켜 수납부(110) 안으로부터 미처리된 복수 장의 반도체 웨이퍼(9)를 핸드(160)로 추출하고 복수 장의 반도체 웨이퍼(9)를 기판 정렬 장치(1)에 이송한다. 그 후에, 이송 로봇(130)은 핸드(160)를 기판 정렬 장치(1)에서 물러나게 한다. 기판 정렬 장치(1)에, 복수 장의 반도체 웨이퍼(9)가 상하로 간격을 둔 상태로 수납된 후, 기판 정렬 장치(1)는 반도체 웨이퍼(9)를 회전시켜 복수 장의 반도체 웨이퍼(9)의 회전 각도 위치를 기준 회전 각도 위치에 맞춘다. 이송 로봇(130)은 핸드(160)로 회전 각도 위치가 맞추어진 복수 장의 반도체 웨이퍼(9)를 기판 정렬 장치(1)에서 추출하여 처리 장치(120)에 이송한다. 처리 장치(120)에서 반도체 웨이퍼(9)에 처리가 된 후, 이송 로봇(130)은 핸드(160)로 반도체 웨이퍼(9)를 추출하여 수납부(110)에 되돌려보낸다. 이하의 기재에서는 기판 정렬 장치(1)는 5장의 반도체 웨이퍼(9)의 회전 각도 위치를 기준 회전 각도 위치에 맞추는 것으로 예시하지만, 반도체 웨이퍼(9)의 장수는 5장에 한정되지 않는다.
기판 정렬 장치(1)가 반도체 웨이퍼(9)의 회전 각도 위치를 기준 회전 각도 위치에 맞추기 위해 반도체 웨이퍼(9)에는 반도체 웨이퍼(9)의 결정 방향을 나타내는 표적이 형성되어 있다. 이 표적에는 예를 들어 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 반도체 웨이퍼(9)의 가장자리에 형성된 1개의 평면시 V자형의 절결부인 노치(90), 또는 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 반도체 웨이퍼(9)의 가장자리에 형성된 직선형의 절결부인 오리엔테이션 플랫(orientation flat)(91)이 있다. 반도체 웨이퍼(9)를 그 연장면 내에서 회전시키면서 이 표적을 기준 회전 각도 위치에 설정한 표적 검출기로 검출한 시점에서 반도체 웨이퍼(9)의 회전을 중지시키면, 반도체 웨이퍼(9)는 기준 회전 각도 위치에 맞추어진다. 표적 검출기로서 예를 들면 투광형 센서 또는 반사형 센서가 예시된다.
또는 반도체 웨이퍼(9)를 수평면 내에서 1회전시키면서 이 표적을 표적 검출기로 검출함으로써 당초의 반도체 웨이퍼(9)의 회전 각도 위치가 기준 회전 각도 위치에서 어느 정도의 각도만큼 편차가 있는지를 알 수 있다. 이 편차량에 따라 각 반도체 웨이퍼(9)의 노치(90) 또는 오리엔테이션 플랫(91)이 기준 회전 각도 위치에 일치하도록 반도체 웨이퍼(9)를 회전시킨다. 이하의 기재에서는 표적으로서 노치(90)를 예시한다. 또한, 기판이 반도체 웨이퍼 이외인 경우, 표적은 기판에 특정 처리를 하기 위한 회전 방향의 소정의 자세(회전 각도)를 나타낼 수도 있다.
<기판 정렬 장치의 전체 구성>
도 3은 기판 정렬 장치(1)의 전체 구성을 나타내는 평면도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 기판 정렬 장치(1)는 바닥에 재치되는 베이스 몸체(10)와, 베이스 몸체(10) 위에서 상하로 연장된 1개의 축선(L)을 중심으로 한 가상 원 상에 둘레 방향으로 간격을 두고 상하로 연장되도록 설치된 3개의 지주(3)와, 상하에 걸쳐 반도체 웨이퍼(9)의 노치(90)를 검출하는 복수의 센서가 설치된 센서 폴(11)과, 축선(L)을 중심으로 회전 가능하게 설치되며, 상하로 서로 간격을 두고 배치된 5개의 회전대(4)와, 회전대(4)의 바깥쪽에 위치하는 지지 폴(6)과, 5개의 회전대(4)를 동기화하여 회전시키는 회전 구동 장치(2)를 구비하여 구성된다. 각 회전대(4) 위에, 핸드(160)에 의해 이송된 반도체 웨이퍼(9)가 재치되고, 반도체 웨이퍼(9)가 제대로 회전대(4) 위에 재치된 상태에서는 반도체 웨이퍼(9)의 중심은 축선(L)에 일치한다. 지지 폴(6)은 회전대(4) 위의 반도체 웨이퍼(9)의 바깥쪽에 위치한다.
회전 구동 장치(2)는 지주(3)의 바깥쪽에 설치되며 상하로 연장된 2개의 회전 기둥(20)과, 2개의 회전 기둥(20) 중 하나의 회전 기둥(20)을 중간 기어(21)를 통해 회전시키는 1개의 회전 구동원인 모터(M)와, 2개의 회전 기둥(20)과 각 회전대(4)에 각각 걸쳐진 무단형 타이밍벨트(22)를 포함하여 구성된다. 타이밍벨트(22)는 5개의 회전대(4)에 대응하여 상하로 5개 설치되며, 타이밍벨트(22)에 의해 본 발명의 "회전 구동력 전달 기구"가 구성된다. 모터(M)는 예를 들어, 서보 모터로 구성된다.
도 4는 회전대(4)의 사시도이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 회전대(4)의 아래쪽에는 받침대(40)가 설치되고, 회전대(4)는 받침대(40)에 대해 회전 가능하다. 회전대(4)의 상면에서는 복수의 받침 돌기(41)가 설치되고, 반도체 웨이퍼(9)는 받침 돌기(41)의 상면에 재치된다. 반도체 웨이퍼(9)가 받침 돌기(41)의 상면에 재치된 상태에서 반도체 웨이퍼(9)의 후면과 회전대(4)의 상면 사이에 상하 간극이 형성된다.
도 5는 지지 폴(6)을 도 3의 A1 방향에서 본 측면도이다. 도시의 편의상 아래에서부터 2개의 회전대(4)만 나타내지만 상기한 바와 같이, 회전대(4)는 상하로 5개 설치된다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 지지 폴(6)에서는 5개의 받침대(40)의 각 높이에 대응하여 브래킷(60)이 받침대(40)를 향해 돌출되어 있다. 각 브래킷(60)의 선단부에 받침대(40)가 장착되고, 각 받침대(40) 및 회전대(4)는 해당하는 브래킷(60)에 외팔보 상태로 지지된다. 브래킷(60)은 회전대(4)의 아래쪽에 위치하기 때문에 회전대(4)에 이송되는 반도체 웨이퍼(9)와는 간섭하지 않는다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 타이밍벨트(22)로 회전 동력을 회전대(4)에 전달함으로써 모터(M)를 회전대(4)에서 떨어진 공간 위치에 설치할 수 있다. 따라서 모터(M)를 설치할 공간에 여유가 생기는, 즉 모터(M)를 설치할 때 설계 자유도가 높아진다.
도 6은 지주(3) 및 회전대(4)의 측면도로, 설명의 편의상 2개의 지주(3)를 나타낸다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 각 지주(3)는 회전대(4)에 각각 유지되어야 할 반도체 웨이퍼(9)의 가장자리부를 받치며 지지하는 지지 돌기(50)와, 각 지지 돌기(50)를 수평 방향으로 이동시키는 지지 돌기 구동 구조체(70)를 구비하여 구성된다. 지지 돌기 구동 구조체(70)는 예를 들어 에어 실린더로 구성된다. 즉, 각 지주(3)는 회전대(4)의 높이에 대응하여 상하로 5개의 지지 돌기(50)를 구비하고, 각지지 돌기(50)는 회전대(4)의 높이에 대응하여 설치된 5개의 지지 돌기 구동 구조체(70)에 의해 개별적으로 수평으로 구동된다. 지주(3)는 상기한 바와 같이 3개 설치되어 있기 때문에, 동일한 높이에 위치하는 3개의 지지 돌기(50)로 1개의 지지 돌기 세트(5)가 구성되고, 동일한 높이에 위치하는 3개의 지지 돌기 구동 구조체(70)로 1개의 지지 돌기 세트 구동 구조체(7)가 구성된다.
각 지주(3)의 하단부에는 승강 장치(30)가 설치되고, 3개의 승강 장치(30)는 3개의 지주(3), 5개의 지지 돌기 세트(5) 및 5개의 지지 돌기 세트 구동 구조체(7)를 동기화하여 승강시킨다. 승강 장치(30)는, 예를 들어 에어 실린더 또는 랙 기구를 내장한 모터를 들 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 3개의 지주(3)와, 지지 돌기 세트 구동 구조체(7)와, 승강 장치(30)에 의해 본 발명의 승강 기구(300)가 구성된다. 또한, 승강 기구(300)는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 3개의 지주(3)를 고정하고 3개의 지주(3)에 각각 개별적으로 5개의 지지 돌기 구동 구조체(70)를 승강시키는 승강 장치를 설치하고, 이러한 승강 장치가 각각에 해당하는 지지 돌기 구동 구조체(70)를 서로 동기화하여 승강시키도록 구성될 수도 있다.
5개의 지지 돌기(50)는 지지 돌기 구동 구조체(70)에 의해 개별적으로 수평 구동되지만 지주(3)에 장착되어 있기 때문에 지주(3)와 일체로 승강한다. 즉, 지지 돌기(50)는 개별적으로 수평 이동할 수는 있어도 승강할 수는 없다.
도 7의 (a) 및 (b)는 각각의 지지 돌기 구동 구조체(70)에 의해 구동되는 지지 돌기(50)의 확대도이다. 도 7의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 지지 돌기(50)는 상면이 수평이고 반도체 웨이퍼(9)의 가장자리부 하면을 받치는 받침편(51)과, 받침편(51)의 바깥쪽 단부에서 세워져 반도체 웨이퍼(9)의 수평 방향 외향 편차를 줄이는 수직 벽(52)과, 지지 돌기 구동 구조체(70)에 수평 방향으로 출몰 가능하게 끼인 돌기 본체(53)를 일체로 구비하여 구성된다. 지지 돌기(50)는 지지 돌기 구동 구조체(70)에 의해 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이 받침편(51)의 선단부가 반도체 웨이퍼(9)의 외주보다 안쪽에 위치하는 안쪽 위치와, 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이 받침편(51)의 선단부가 반도체 웨이퍼(9)의 외주보다 바깥쪽에 위치하는 바깥쪽 위치의 사이를 개별적으로 구동된다.
도 8의 (a) 및 (b)는 승강 장치(30)에 의해 승강되는 지주(3) 및 지지 돌기(50)와 회전대(4)의 상하 위치 관계를 나타내는 확대도이며, 최하위 지지 돌기(50)를 나타낸다. 하지만, 다른 지지 돌기(50)와 회전대(4)의 상하 위치 관계도 이와 마찬가지 방식이 적용될 수 있다.
도 8의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 지지 돌기(50)는 승강 장치(30)가 지주(3)를 승강시키는 동작에 따라 받침편(51)의 상면이 각 지지 돌기(50)에 해당하는 회전대(4)에 유지된 반도체 웨이퍼(9)의 하면보다 아래쪽에 위치하는 저위치(도 8의 (a) 참조)와, 받침편(51)의 상면이 회전대(4)에 유지된 반도체 웨이퍼(9)의 하면보다 위쪽에 위치하는 고위치(도 8의 (b) 참조)의 사이를 이동한다. 따라서 지지 돌기 구동 구조체(70)가 해당하는 지지 돌기(50)를 안쪽 위치에 설정한 상태에서 승강 장치(30)가 지지 돌기(50)를 고위치로 상승시키면, 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이, 지지 돌기(50)는 해당하는 회전대(4)의 반도체 웨이퍼(9)를 회전대(4)에서 들어올린다. 이로써 회전대(4)가 회전하여도 반도체 웨이퍼(9)는 회전하지 않는다.
반면에, 지지 돌기 구동 구조체(70)가 해당하는 지지 돌기(50)를 바깥쪽 위치에 설정한 상태에서는 받침편(51)의 선단부가 반도체 웨이퍼(9)의 외주보다 바깥쪽에 위치하고 있기 때문에 승강 장치(30)가 지지 돌기(50)를 고위치로 상승시켜도 지지 돌기(50)는 해당하는 반도체 웨이퍼(9)를 회전대(4)에서 들어올리지 못한다. 반도체 웨이퍼(9)는 회전대(4)에 재치된 상태 그대로이다.
즉, 지지 돌기 구동 구조체(70)와 승강 장치(30)를 동기화시켜 구동함으로써 지주(3)가 상승할 때 어떤(일) 지지 돌기(50)가 반도체 웨이퍼(9)를 해당하는 회전대(4)에서 들어올리는 상태와 들어올리지 않은 상태를 전환할 수 있다.
도 9는 센서 폴(11)의 확대 측면도이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 센서 폴(11)의 측면에는 반도체 웨이퍼(9)의 가장자리부가 끼이는 5개의 오목부(12)가 반도체 웨이퍼(9)의 높이에 따라 상하에 걸쳐 형성되어 있다. 각 오목부(12)는 핸드(160)에 의해 회전대(4)에 이송되는 반도체 웨이퍼(9)가 진입할 수 있도록 개구부를 축선(L)을 향하게 되어 있다. 오목부(12)에는 반도체 웨이퍼(9)의 노치(90)(도 2의 (a) 참조)를 검출하는 센서(13)가 설치되어 있다. 센서(13)는 예를 들어, 반도체 웨이퍼(9)의 가장자리부를 사이에 두고 서로 상하에 위치하는 발광 소자(14)와 수광 소자(15)를 구비한 투광형 센서로 구성된다. 반도체 웨이퍼(9)의 회전시, 발광 소자(14)의 빛이 수광 소자(15)에 도달하면 노치(90)가 센서(13)를 통과한 것을 알 수 있다. 노치(90)가 센서(13)에 검출되는 위치가 노치(90)의 회전 각도 위치이다.
즉, 당초에 반도체 웨이퍼(9)가 회전대(4)에 재치된 상태에서부터 센서(13)가 노치(90)를 검출할 때까지 회전대(4)의 회전 각도를 검출함으로써 당초의 반도체 웨이퍼가 기준 회전 각도 위치에서 어느 정도의 각도만큼 편차가 있는지 알 수 있다. 센서(13)는 본 발명의 "표적 위치 검출부"를 구성하며, 발광 소자(14)와 수광 소자(15)의 상하 위치는 도 9에 나타낸 위치와 반대일 수도 있다. 또한, 센서(13)는 한쪽에 발광부와 수광부를 구비하고 다른 쪽에 반사판을 설치하여 구성된 반사형 센서로 구성될 수도 있다. 또한, 오목부(12)의 상하 길이는 반도체 웨이퍼(9)가 저위치와 고위치의 사이를 승강해도 발광 소자(14) 또는 수광 소자(15)에 접촉하지 않는 길이로 설정되어 있다.
도 10은 기판 정렬 장치(1)의 제어 동작을 담당하는 제어부(8)의 주변 구성을 나타내는 블록도이다. 제어부(8)는 예를 들어 1개의 시피유(CPU)로 구성되지만 복수의 CPU의 조합일 수도 있고, 예를 들어 베이스 몸체(10) 내에 배치된다. 또한, 제어부(8)는 CPU와 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)를 조합하여 사용할 수도 있다.
제어부(8)에는 센서(13), 승강 장치(30), 지지 돌기 구동 구조체(70), 모터(M) 외에 반도체 웨이퍼(9)의 회전 각도 위치를 저장하는 메모리인 저장부(80), 동작 프로그램이 저장된 롬(ROM)(81), 일시적으로 정보를 저장하는 워크 메모리로서 작동하는 램(RAM)(82)이 연결되어 있다. 5개의 회전대(4)에는 각각 식별 번호가 부여되고, 이 식별 번호는 예를 들어 램(82)에 저장되어 있다. 제어부(8)는 모터(M)를 작동시켜 모든 회전대(4)를 일단 회전시키고 모든 반도체 웨이퍼(9)에 대해 당초에 회전대(4)에 재치된 상태에서부터 센서(13)가 노치(90)를 검출하는 기준 회전 각도 위치까지 회전대(4)의 회전 각도를 검출한다. 회전 각도는 예를 들면, 모터(M)의 주축에 장착된 로터리 엔코더 등 회전 각도 센서에 의해 검출되고, 이 검출 값이 제어부(8)에 입력된다. 그 다음에, 제어부(8)는 당초에 회전대(4)에 재치된 반도체 웨이퍼(9)가 기준 회전 각도 위치에서 어느 정도의 각도만큼 편차가 있는지의 값을 회전대(4)마다 저장부(80)에 저장시킨다. 이 값은 후술하는 정렬 동작시에 사용된다.
<기판 정렬 장치의 동작>
먼저, 도 6 및 도 8의 (a) 및 (b)를 참조하여 기판 수취 동작을 설명한다. 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이, 제어부(8)는 승강 장치(30)를 작동시켜 모든 지지 돌기 세트 구동 구조체(7)를 일괄적으로 고위치에 위치시키는 동시에 모든 지지 돌기 세트(5)를 각각에 해당하는 지지 돌기 세트 구동 구조체(7)에 의해 안쪽 위치에 위치시킨다(도 8의 (b) 참조). 이하, 이 동작을 기판 수취 동작이라고 한다. 이 기판 수취 동작이 완료된 상태에서 이송 로봇(130)이 핸드(160)를 기판 정렬 장치(1)에 진입시켜 복수(여기에서는 5개)의 지지 돌기 세트(5)에 복수의 반도체 웨이퍼(9)(여기에서는 5장)를 각각 이송하여 재치한다.
그 후, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제어부(8)는 승강 장치(30)를 작동시켜 모든 지지 돌기 세트 구동 구조체(7)를 일괄적으로 저위치에 위치시켜 복수(여기에서는 5개)의 회전대(4)에 복수의 기판을 각각 유지시킨다. 이하, 이 동작을 기판 유지 동작이라고 한다.
그 다음에, 도 6 및 도 11 내지 도 13을 참조하여 정렬을 설명한다. 앞서 언급한 바와 같이 하여 모든 회전대(4)에 반도체 웨이퍼(9)가 재치된 도 6에 나타낸 초기 상태에서는 반도체 웨이퍼(9)의 회전 각도 위치는 고르지 않다. 즉, 반도체 웨이퍼(9)는 기준 회전 각도 위치에 맞추어져 있지 않다. 본 실시 예에 따른 기판 정렬 장치(1)에 있어서는 어떤 식별 번호의 회전대(4) 상에 있는 반도체 웨이퍼(9)의 회전 각도 위치를 기준 회전 각도 위치에 맞출 수 있다. 이 반도체 웨이퍼(9)의 회전 각도 위치를 기준 회전 각도 위치에 맞추는 것을 "정렬"한다고 한다. 이하의 설명에서는 도 6에 나타낸 최상위 반도체 웨이퍼(9)부터 차례로 회전 각도 위치를 기준 회전 각도 위치에 맞추는 정렬 동작을 설명한다.
도 6에 나타낸 상태에서 제어부(8)는 모터(M)를 작동시켜 모든 회전대(4)를 1회전시키고 모든 센서(13)로 모든 반도체 웨이퍼(9)의 노치(90)를 검출한다. 그리고 노치(90)를 검출한 시점에서 회전 각도 센서에 의해 검출되는 모터(M)의 회전 각도에 따라 노치(90)의 회전 각도 위치를 검출한다. 그 후, 제어부(8)는 모든 회전대(4)를 중지시키고 모든 반도체 웨이퍼(9)에 대해 기준 회전 각도 위치와 노치(90)가 검출된 회전 각도 위치의 편차를 계산하여 이 각도 편차량을 각 반도체 웨이퍼(9)에 해당하는 회전대(4)의 식별 번호마다 저장부(80)에 저장시킨다. 이것을 "표적 위치 검출 동작"이라고 한다. 그 다음에, 제어부(8)는 최상위 반도체 웨이퍼(9)의 당초의 회전 각도 위치와 기준 회전 각도 위치와 각도 편차량을 저장부(80)로부터 판독하여 모든 회전대(4)를 이 각도 편차량만큼 회전시킨다. 이에 따라 최상위 반도체 웨이퍼(9)의 회전 각도 위치만이 기준 회전 각도 위치에 맞추어진다. 즉, 최상위 반도체 웨이퍼(9)가 "정렬"된다.
그런 다음, 도 11에 나타낸 바와 같이, 제어부(8)는 지지 돌기 세트 구동 구조체(7)를 구동하여 최상위 지지 돌기 세트(5)만을 안쪽 위치에 위치시키는 동시에 다른 지지 돌기 세트(5)를 바깥쪽 위치에 위치시킨다. 이 상태에서 승강 장치(30)를 작동시켜 모든 지지 돌기 세트(5)를 고위치에 설정한다. 최상위 지지 돌기 세트(5)만이 안쪽 위치에 위치하고 다른 지지 돌기 세트(5)는 바깥쪽 위치에 위치하고 있기 때문에, 회전 각도 위치가 기준 회전 각도 위치에 맞추어진 최상위 반도체 웨이퍼(9)만이 회전대(4)에서 들어올려지고 다른 반도체 웨이퍼(9)는 회전대(4)에 재치된 상태를 유지한다. 이를 "기판 들어올림 동작"이라고 한다.
그 다음에, 모든 지지 돌기 세트(5)를 고위치에 설정한 상태에서, 제어부(8)는 저장부(80)에서 위로부터 두 번째인 반도체 웨이퍼(9)의 각도 편차량을 판독한다. 제어부(8)는 앞서 회전시킨 최상위 회전대(4)의 회전량과 위로부터 두 번째인 반도체 웨이퍼(9)의 각도 편차량을 가감하여 위로부터 두 번째인 회전대(4) 상의 반도체 웨이퍼(9)를 기준 회전 각도 위치에 맞추기 위해 필요한 회전각도량을 연산한다. 제어부(8)는 모터(M)를 작동시켜 모든 회전대(4)를 연산된 회전각도량만큼 회전시키고, 상기와 같은 방법으로 위로부터 두 번째인 회전대(4) 상의 반도체 웨이퍼(9)의 회전 각도 위치를 기준 회전 각도 위치에 맞춘다. 즉, 두 번째의 "정렬"을 실시한다. 최상위 반도체 웨이퍼(9)는 최상위 지지 돌기 세트(5)에 의해 들어올려져 있기 때문에, 모든 회전대(4)가 회전해도 회전하지 않는다. 위로부터 두 번째인 반도체 웨이퍼(9)가 기준 회전 각도 위치에 맞은 후에 모든 회전대(4)를 중지시킨다.
이 모든 회전대(4)가 중지하고 있는 상태에서, 제어부(8)는 승강 장치(30)를 작동시켜 도 12에 나타낸 바와 같이, 3개의 지주(3)를 하강시키고 모든 지지 돌기 세트(5)를 저위치에 설정하고 최상위 반도체 웨이퍼(9)를 일단 최상위 회전대(4) 상에 재치한다. 이것을 "기판 임시 유지 동작"이라고 한다.
이 상태에서 제어부(8)는 위로부터 2단째인 지지 돌기 세트 구동 구조체(7)를 작동시켜 위로부터 2단째인 지지 돌기 세트(5)를 안쪽 위치에 위치시킨다. 최상위 지지 돌기 세트(5)는 안쪽 위치에 위치한 상태 그대로이며, 최상위 및 위로부터 2단째인 지지 돌기 세트(5) 이외의 지지 돌기 세트(5)는 바깥쪽 위치에 위치한 상태 그대로이다. 그 다음에, 제어부(8)는 승강 장치(30)를 작동시켜 도 13에 나타낸 바와 같이 3개의 지주(3)를 상승시켜 모든 지지 돌기 세트(5)를 고위치에 설정한다. 회전 각도 위치가 기준 회전 각도 위치에 맞추어진 최상위 반도체 웨이퍼(9) 및 위로부터 2단째인 반도체 웨이퍼(9)가 고위치로 들어올려진다. 바꾸어 말하면 두 번째의 "기판 들어올림 동작"을 한다.
이하, 같은 방법을 반복하여 모든 반도체 웨이퍼(9)의 회전 각도 위치를 기준 회전 각도 위치에 맞춘다. 즉, 1의 반도체 웨이퍼의 "정렬", 반도체 웨이퍼의 "기판 들어올림 동작", 그 다음의 반도체 웨이퍼의 "정렬", 1의 반도체 웨이퍼의 "기판 임시 유지 동작", 1의 반도체 웨이퍼와 그 다음의 반도체 웨이퍼의 "기판 들어올림 동작"을 마지막의 반도체 웨이퍼의 회전 각도 정렬 동작이 완료될 때까지 반복한다. 이후 이송 로봇(130)이 핸드(160)에 의해 모든 반도체 웨이퍼(9)를 기판 정렬 장치(1)로부터 추출한다.
복수 장의 반도체 웨이퍼(9)의 회전 각도 위치에 따라 "정렬"의 최적 순서를 선택함으로써 짧은 시간에 복수 장의 반도체 웨이퍼(9)의 "정렬"을 할 수 있다.
또한, 위의 실시 예에서는 상하로 유지된 복수 장의 반도체 웨이퍼(9)를 위로부터 차례로 "정렬"하는 방법을 도시하였지만 어떤 순서로 반도체 웨이퍼(9)를 정렬할 수도 있다. 이 어떤 순서는 작업자가 직접 입력할 수도 있고 제어부(8)가 식별 번호에 대한 난수를 발생시켜 결정할 수도 있다.
(제2 실시 예)
본 발명의 제2 실시 예에 따른 기판 정렬 장치(1)에 있어서는, 기준 회전 각도 위치로부터 각도 편차량이 작은 반도체 웨이퍼(9)부터 차례로 기준 회전 각도 위치에 맞출 수 있다. 이에 따라 모든 반도체 웨이퍼(9)의 정렬 동작에 필요한 시간을 최소화할 수 있다. 이하, 이 동작을 도 14의 플로우차트를 이용하여 설명한다.
제어부(8)는 모터(M)를 작동시켜 모든 회전대(4)를 일단 회전시키고 모든 반도체 웨이퍼(9)에 대해 당초의 회전 각도 위치가 기준 회전 각도 위치에서 어느 정도의 각도만큼 편차가 있는지의 값을 회전대(4)의 식별 번호마다 저장부(80)에 저장시킨다(단계(S1)). 즉, "표적 위치 검출 동작"을 한다. 그 다음에, 제어부(8)는 저장부(80)에 저장된 회전 각도 위치의 편차량에서 가장 회전 각도 위치의 각도 편차량이 작은 반도체 웨이퍼(9)가 재치된 식별 번호의 회전대(4)를 검출한 다음, 회전 각도 위치의 각도 편차량이 커지는 순서대로 회전대(4)의 식별 번호를 재배열한다(단계(S2)).
제어부(8)는 가장 작은 각도 편차량을 저장부(80)로부터 판독하여 모든 회전대(4)를 이 각도 편차량만큼 회전시킨다. 이에 따라 가장 회전 각도 위치의 각도 편차량이 작은 반도체 웨이퍼(9)만이 기준 회전 각도 위치에 맞추어진다, 즉 "정렬"된다(단계(S3)).
그 다음에, 제어부(8)는 지지 돌기 세트 구동 구조체(7)를 구동하여 가장 회전 각도 위치의 각도 편차량이 작은 반도체 웨이퍼(9)에 해당하는 지지 돌기 세트(5)만을 안쪽 위치에 위치시키는 동시에 다른 지지 돌기 세트(5)를 바깥쪽 위치에 위치시킨다. 이 상태에서 승강 장치(30)를 작동시켜 모든 지지 돌기 세트(5)를 고위치에 설정한다. 즉, 가장 회전 각도 위치의 각도 편차량이 작은 반도체 웨이퍼(9)에 대해 "기판 들어올림 동작"을 한다(단계(S4)).
제어부(8)는 그 다음으로 작은 각도 편차량을 저장부(80)로부터 판독하고 모든 지지 돌기 세트(5)를 고위치에 설정한 상태인 채 모터(M)를 작동시켜 모든 회전대(4)를 이 각도 편차량만큼 회전시킨다. 즉, 재차 "정렬"을 한다(단계(S5)). 처음에 정렬된 반도체 웨이퍼(9)는 해당하는 지지 돌기 세트(5)에 의해 들어올려져 있기 때문에 반도체 웨이퍼(9)는 모든 회전대(4)가 회전해도 회전하지 않는다.
제어부(8)는 그 다음으로 작은 각도 편차량의 반도체 웨이퍼(9)를 기준 회전 각도 위치에 맞춘 후 모든 회전대(4)를 중지시킨다.
이 모든 회전대(4)가 중지되어 있는 상태에서, 제어부(8)는 승강 장치(30)를 구동하여 모든 지지 돌기 세트(5)를 저위치에 설정하고 처음에 정렬된 반도체 웨이퍼(9)를 일단 해당하는 회전대(4) 상에 재치한다. 즉, "기판 임시 유지 동작"을 한다(단계(S6)).
이 상태에서 제어부(8)는 그 다음으로 작은 각도 편차량의 반도체 웨이퍼(9)에 해당하는 지지 돌기 세트 구동 구조체(7)를 구동하여 반도체 웨이퍼(9)에 해당하는 지지 돌기 세트(5)를 안쪽 위치에 위치시킨다.
그 다음에, 제어부(8)는 승강 장치(30)를 구동하여 모든 지지 돌기 세트(5)를 고위치에 설정하고 회전 각도 위치가 기준 회전 각도 위치에 맞추어진 처음의 반도체 웨이퍼(9) 및 2번째로 정렬된 반도체 웨이퍼(9)를 고위치에 들어올린다. 바꾸어 말하면, 두 번째의 "기판 들어올림 동작"을 한다(단계(S7)).
상기 동작을 모든 반도체 웨이퍼(9)에 대해 수행한다(단계(S8)). 모든 반도체 웨이퍼(9)가 정렬된 후 핸드(160)에 의해 모든 반도체 웨이퍼(9)가 기판 정렬 장치(1)에서 추출된다.
본 실시 예에 따른 기판 정렬 장치(1)에 있어서는, 제어부(8)의 제어 동작에 의해 기준 회전 각도 위치로부터 각도 편차량이 작은 반도체 웨이퍼(9)부터 차례로 기준 회전 각도 위치에 맞출 수 있다. 이로써 모든 반도체 웨이퍼(9)의 정렬 동작에 필요한 시간을 최소화할 수 있으며, 또한 정렬 동작을 사람 손을 거치지 않고 자동으로 할 수 있다.
또한, 센서(13)를 기준 회전 각도 위치에 설정하고 센서(13)가 노치(90)를 검출한 시점에서 반도체 웨이퍼(9)의 회전을 중지시키면, 반도체 웨이퍼(9)는 기준 회전 각도 위치에 맞추어진다. 이 경우, 저장부(80)에 반도체 웨이퍼(9)의 각도 편차량을 저장시킬 필요는 없다.
또한, 핸드(160)가 복수 장의 반도체 웨이퍼(9)를 이송했을 때 고위치 및 안쪽 위치에 있는 지지 돌기 세트(5)에 반도체 웨이퍼(9)를 재치하는 것이 아니라 지지 돌기 세트(5)를 바깥쪽 위치에 위치시키고 회전대(4) 상에 재치할 수도 있다.
<지지 돌기의 변형 예>
상기 설명에서는 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 반도체 웨이퍼(9)는 지지 돌기(50)의 받침편(51)으로 가장자리부 하면이 지지받는 것으로 하였다. 하지만, 대신에 도 15에 나타낸 바와 같이 받침편(51)을 내면이 제1 경사면(58)과 제1 경사면(58)보다 경사가 완만한 제2 경사면(59)이 연속하도록 형성하고, 두 경사면(58,59)의 경계선(SM)에서 반도체 웨이퍼(9)의 가장자리를 지지할 수도 있다.
도 15에 도시된 구성에 의하면, 반도체 웨이퍼(9)는 받침편(51)에 유지될 때에는 받침편(51)의 제1 경사면(58)을 미끄러져서 경계선(SM)에 재치된다. 이로써 반도체 웨이퍼(9)의 수평 위치 및 수평 자세가 교정되어 안정적으로 유지된다. 또한, 받침편(51)과 반도체 웨이퍼(9)는 선접촉을 하기 때문에, 받침편(51)과 반도체 웨이퍼(9)의 접촉 면적이 작다. 이로써 반도체 웨이퍼(9)의 이물질 부착이 감소한다.
본 발명은 복수 장의 기판의 회전 각도 위치를 맞추는 기판 정렬 장치 및 기판 정렬 장치의 제어 방법에 유용하게 사용될 수 있다.
1: 기판 정렬 장치
2: 회전 구동 장치
3: 지주
4: 회전대
5: 지지 돌기 세트
7: 지지 돌기 세트 구동 구조체
8: 제어부
9: 반도체 웨이퍼
30: 승강 장치
50: 지지 돌기
70: 지지 돌기 구동 구조체
80: 저장부
300: 승강 기구

Claims (8)

  1. 복수의 기판을 각각 수평으로 유지한 상태에서, 상하 방향으로 서로 이격하여 평행하게 유지하도록 상하 방향으로 서로 이격하여 배치되고, 상하 방향으로 연장된 1개의 축선을 중심으로 회전 가능하게 설치된 복수의 회전대;
    상기 복수의 회전대를 동기화하여 회전시키는 회전 구동 장치;
    상기 복수의 회전대에 각각 유지되며 회전되는 복수의 기판의 표적의 회전 각도 위치를 검출하는 복수의 표적 위치 검출부;
    상기 복수의 회전대에 각각 유지되어야 하는 복수의 기판의 가장자리부를 지지하도록 구성된 복수의 지지 돌기 세트;
    상기 복수의 지지 돌기 세트를 개별적으로 지지하고, 상기 기판의 외주보다 안쪽에 위치하는 안쪽 위치와 상기 기판의 외주보다 바깥쪽에 위치하는 바깥쪽 위치 사이에서 상기 복수의 지지 돌기 세트를 개별적으로 이동시키도록 구성된 복수의 지지 돌기 세트 구동 구조체; 및
    상기 복수의 지지 돌기 세트 구동 구조체를 소정의 높이 범위의 고위치와 저위치 사이에서 일괄적으로 승강시키는 승강 기구를 포함하며,
    상기 고위치 및 저위치는 각각 상기 복수의 지지 돌기 세트가 각각에 대응하는 회전대에 유지되는 기판보다 높은 위치 및 낮은 위치이며,
    상기 복수의 표적 위치 검출부에서 각각 검출되는 상기 복수의 기판의 표적 위치에 기초하여 상기 회전 구동 장치, 상기 지지 돌기 세트 구동 구조체 및 상기 승강 기구를 작동시킴으로써 상기 복수의 기판의 표적을 기준 회전 각도 위치에 위치시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 정렬 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 표적 위치 검출부에서 검출되는 기판의 표적의 회전 각도 위치가 입력되며, 상기 회전 구동장치와 상기 지지 돌기 세트 구동 구조체와 상기 승강 기구를 제어하는 제어부와 저장부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 회전 구동 장치에 의해 상기 복수의 회전대를 동기화하여 회전시키는 동시에 상기 복수의 표적 위치 검출부에 의해 검출되는 상기 복수의 회전대에 각각 유지된 복수의 기판의 표적의 회전 각도 위치를 상기 저장부에 저장시키는 표적 위치 검출 동작과,
    상기 저장부에 저장된 기판의 표적의 회전 각도 위치를 이용하여 일 기판의 표적의 회전 각도 위치가 상기 기준 회전 각도 위치에 위치하도록 상기 회전 구동 장치에 의해 상기 복수의 회전대를 동기화하여 회전시키는 정렬과, 상기 정렬이 완료된 기판에 대응하는 지지 돌기 세트를 이에 대응하는 지지 돌기 세트 구동 구조체에 의해 상기 안쪽 위치에 위치시키는 동시에 정렬이 완료되지 않은 모든 기판에 대응하는 지지 돌기 세트를 각각에 대응하는 지지 돌기 세트 구동 구조체에 의해 각각 상기 바깥쪽 위치에 위치시키고, 그 후에 상기 승강 기구에 의해 상기 복수의 지지 돌기 세트 구동 구조체를 일괄적으로 상기 고위치에 위치시키고 정렬이 완료된 기판만을 상기 회전대로부터 들어올리는 기판 들어올림을 상기 복수의 기판에 대해 순차적으로 실시하는 순차 기판 정렬 동작을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 정렬 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어부는 전회(前回)의 기판 들어올림 후, 상기 승강 기구에 의해 상기 복수의 지지 돌기 세트 구동 구조체를 일괄적으로 상기 저위치에 위치시키고, 그 후에 상기 지지 돌기 세트 구동 구조체 및 상기 승강 기구에 의해 정렬이 완료된 기판만을 상기 회전대로부터 들어올리도록 하여 2번째 이후의 상기 기판 들어올림을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 정렬 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제어부는 상기 승강 기구에 의해 상기 복수의 지지 돌기 세트 구동 구조체를 상기 고위치에 위치시키는 동시에 상기 복수의 지지 돌기 세트를 각각에 대응하는 상기 지지 돌기 세트 구동 구조체에 의해 상기 안쪽 위치에 위치시키는 기판 수취 동작과, 해당 기판 수취 동작이 완료된 상태에서 상기 복수의 지지 돌기 세트에 복수의 기판이 각각 이송되어 재치된 후 상기 승강 기구에 의해 상기 복수의 지지 돌기 세트 구동 구조체를 상기 저위치에 위치시킴으로써 상기 복수의 회전대에 상기 복수의 기판을 각각 유지시키는 기판 유지 동작을 수행하고, 해당 기판 유지 동작 후 상기 표적 위치 검출 동작과 상기 순차 기판 정렬 동작을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 정렬 장치.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 저장부에 저장된 복수의 기판의 표적의 회전 각도 위치에 기초하여 모든 기판을 정렬하는 데에 필요한 상기 회전대의 회전량이 최소가 되는 상기 복수의 기판에서의 정렬 순서를 연산하고, 상기 순차 기판 정렬 동작에서 이 연산된 순서로 상기 복수의 기판에 대해 상기 정렬을 수행하는 것을 특징으로 하는 기판 정렬 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 승강 기구는, 상기 1개의 축선을 중심으로 한 가상원 상에 둘레 방향으로 간격을 두고 상하 방향으로 연장되도록 설치된 복수의 지주와, 각각의 상기 지주에 상기 복수의 회전대에 대응하는 높이 위치에 각각 설치된 복수의 개별 지지 돌기 구동 구조체와, 상기 복수의 지주를 동기화하여 승강시키는 승강 장치를 포함하며,
    각각의 상기 지지 돌기 세트는 각각에 대응하는 상기 회전대에 유지되어야 하는 기판의 둘레 방향의 복수의 가장자리부를 각각 지지하도록 구성된 복수의 지지 돌기를 포함하고,
    각각의 상기 지지 돌기 세트 구동 구조체는 각각에 대응하는 상기 지지 돌기 세트를 구성하는 복수의 지지 돌기를, 개별적으로 지지함과 함께 상기 안쪽 위치와 상기 바깥쪽 위치 사이에서 서로 동기화하여 각각 이동시키도록 구성된 상기 복수의 개별 지지 돌기 구동 구조체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 정렬 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 기판을 각각 수평으로 유지한 상태에서, 상하 방향으로 서로 이격하여 평행하게 유지하도록 상하 방향으로 서로 이격하고, 상하 방향으로 연장된 1개의 축선을 중심으로 회전 가능하게 상기 복수의 회전대를 지지하는 베이스 몸체;
    1개의 회전 구동원; 및
    상기 베이스 몸체에 설치되어 상기 회전 구동원의 회전 구동력을 상기 복수의 회전대에 해당 복수의 회전대가 서로 동기화하여 회전하도록 전달하는 회전 구동력 전달 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 정렬 장치.
  8. 복수의 기판을 각각 수평으로 유지한 상태에서, 상하 방향으로 서로 이격하여 평행하게 유지하도록 상하 방향으로 서로 이격하여 배치되고, 상하 방향으로 연장된 1개의 축선을 중심으로 회전 가능하게 설치된 복수의 회전대와, 상기 복수의 회전대를 동기화하여 회전시키는 회전 구동 장치와, 상기 복수의 회전대에 각각 유지되며 회전되는 복수의 기판의 표적의 회전 각도 위치를 검출하는 복수의 표적 위치 검출부와, 상기 복수의 회전대에 각각 유지되어야 하는 복수의 기판의 가장자리부를 지지하도록 구성된 복수의 지지 돌기 세트와, 상기 복수의 지지 돌기 세트를 개별적으로 지지하고, 상기 기판의 외주보다 안쪽에 위치하는 안쪽 위치와 상기 기판의 외주보다 바깥쪽에 위치하는 바깥쪽 위치 사이에서 상기 복수의 지지 돌기 세트를 개별적으로 이동시키도록 구성된 복수의 지지 돌기 세트 구동 구조체와, 상기 복수의 지지 돌기 세트 구동 구조체를 소정의 높이 범위의 고위치와 저위치 사이에서 일괄적으로 승강시키는 승강 기구와, 상기 표적 위치 검출부에서 검출되는 기판의 표적의 회전 각도 위치가 입력되어 상기 회전 구동 장치와 상기 지지 돌기 세트 구동 구조체와 상기 승강 기구를 제어하는 제어부와, 저장부를 구비하고, 상기 고위치 및 저위치는 각각 상기 복수의 지지 돌기 세트가 각각에 대응하는 회전대에 유지되는 기판보다 높은 위치 및 낮은 위치인 기판 정렬 장치의 제어 방법으로서,
    상기 제어부는 상기 회전 구동 장치에 의해 상기 복수의 회전대를 동기화하여 회전시키는 동시에 상기 복수의 표적 위치 검출부에 의해 검출되는 상기 복수의 회전대에 각각 유지된 복수의 기판의 표적의 회전 각도 위치를 상기 저장부에 저장시키는 표적 위치 검출 동작과,
    상기 저장부에 저장된 기판의 표적의 회전 각도 위치를 이용하여 일 기판의 표적의 회전 각도 위치가 상기 기준 회전 각도 위치에 위치하도록 상기 회전 구동 장치에 의해 상기 복수의 회전대를 동기화하여 회전시키는 정렬과, 상기 정렬이 완료된 기판에 대응하는 지지 돌기 세트를 이에 대응하는 지지 돌기 세트 구동 구조체에 의해 상기 안쪽 위치에 위치시키는 동시에 정렬이 완료되지 않은 모든 기판에 대응하는 지지 돌기 세트를 각각에 대응하는 지지 돌기 세트 구동 구조체에 의해 각각 상기 바깥쪽 위치에 위치시키고, 그 후에 상기 승강 기구에 의해 상기 복수의 지지 돌기 세트 구동 구조체를 일괄적으로 상기 고위치에 위치시키고, 정렬이 완료된 기판만을 상기 회전대로부터 들어올리는 기판 들어올림을 상기 복수의 기판에 대해 순차적으로 실시하는 순차 기판 정렬 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 기판 정렬 장치의 제어 방법.
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