JP3908054B2

JP3908054B2 - アライナー装置

Info

Publication number: JP3908054B2
Application number: JP2002042901A
Authority: JP
Inventors: 敏彦光吉; 浩三濱田
Original assignee: JEL Corp
Current assignee: JEL Corp
Priority date: 2002-02-20
Filing date: 2002-02-20
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2022-02-20
Also published as: JP2003243294A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアライナー装置に係り、半導体製造装置や基板検査装置においてウエハのセンタリング、オリフラ等の高速検出を行えるようにしたアライナー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体製造装置や基板検査装置においては、プロセス間のウエハの受け渡しにおいて、その角度方向及び位置決めを精度よく行うためにアライナー装置が用いられている。従来、アライナー装置ではウエハの保持方式として裏面吸着式がとられてきたが、適用規格によりエッジグリップ方式に変更される傾向にある。エッジグリップ方式の場合、カセット内に収容されているウエハの方向がランダムである場合、ウエハ保持機構に繰り返し精度を持たせているため、ウエハを把持した時点で位置決めが完了する。さらにこの状態でウエハ縁部に形成されたノッチやオリフラにより、ウエハの角度方向の検出を行っていた。そのためにアライナー装置にはノッチサーチのための各種センサが設けられており、このノッチサーチの速さがアライナー装置におけるタクトタイムを左右していた。
【０００３】
図７は、従来のアライナー装置の一例を示した側面図である。同図に示したアライナー装置５０では、定置フレーム５１上に仮置きされていたウエハ５２の縁部が装置の中心回転軸回りに旋回可能に支持されたグリップチャックアーム５３に把持されるとともに、定置フレーム５１が半径方向外側に待避した状態が示されている。この状態でノッチサーチによってウエハの適正角度方向が検知された後に、外周から把持定位置まで再度接近した定置フレーム５１上に位置決めされたウエハ５２が再度載置されるようになっている。このとき、グリップチャックアーム５３に把持されたウエハ５２の角度を検知するために、位置検知センサ５５が設けられている。この位置検知センサ５５は、図８に拡大して示したように、アライナー装置本体５０上部に突設された略コ字形のフレーム５６に組み込まれている。この位置検知センサ５５は、フレーム上部５６ａに発光部５５Ａが設けられ、フレーム下部５６ｂに受光部５５Ｂが設けられた光電センサで、発光部５５Ａから発せられた所定スポット径の検知ビームの光軸Ｌが回転するウエハ縁部５２ｂに形成されたノッチ（図示せず）を横切って位置検知が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図７に示した従来のアライナー装置では、センサの光軸が旋回するグリップチャックアームによって遮られるタイミングがあり、その位置ではノッチサーチができないため、ウエハーを把持する位置を変更してノッチサーチを行わなければならない。また、位置検知センサを円周方向に１個のみ配置した構造であったため、最初にウエハを把持したときのノッチ位置によっては最大で１周近くウエハを回転させてノッチサーチを行わなければならなかった。
【０００５】
また、グリップチャックアームのグリップ位置でウエハを把持した際、ノッチがグリップ位置に重なってしまう場合がある。この場合、検知ビームがグリップ位置に重なったノッチを検出できず、再度ウエハを把持し直す必要があり、ノッチサーチに要する時間が長くなり、タクトタイムを不安定にしていた。
【０００６】
さらに図７に示した定置フレームは、まず定置フレームが中心方向に近接した状態でウエハが載置され、この状態でグリップチャックアームでウエハがチャック（把持）される。そして位置検出のためにグリップチャックアームが回転する際に定置フレームはウエハの旋回半径内での干渉を避けるために、外側に待避する必要がある。そして再度位置決めされた段階でグリップチャックアームと平面的に重ならない位置まで中心方向に近接する動作をとる。このようにグリップチャックアームの旋回時に半径方向に連動してアームの伸長動作を行う複雑なアームリンク機構を必要とする。
【０００７】
そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、ウエハ受け取り時のノッチの位置に関係なくノッチサーチが行え、安定したタクトタイムを実現でき、位置決めされたウエハを簡単な動作機構を備えた定置フレームで載置するようにしたアライナー装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は装置本体と、該装置本体内に組み込まれた昇降コラムに支持されてウエハを載置する定置ステージと、該定置ステージ上に載置されたウエハをチャックする各把持部を、同期をとって動作させる把持機構部と、ウエハを把持した状態で前記把持機構部を旋回させる旋回機構とを有するウエハ把持旋回手段と、前記把持部が前記ウエハのノッチ位置をチャックした状態で、前記ノッチと把持部との間に生じた隙間を、検知光の光軸が透過するように、前記光軸を形成する一対の発光部と受光部とからなる位置検知センサとを備えたアライナー装置であって、前記発光部と受光部の一方が、前記把持部より半径方向中心側に位置するように、前記定置ステージの外周縁部の一部に取り付けられ、前記発光部と受光部の他方が、前記ウエハ把持旋回手段の半径方向外側に位置するように前記装置本体に支持された支持手段の、前記発光部と受光部の一方が位置する前記外周縁部に対して前記隙間を透過して前記検知光の送受が可能な部位に、取り付けられたことを特徴とする。
【００１２】
前記位置検知センサは、前記発光部と受光部のうちの一方が、前記把持部の半径方向中心側に、前記定置ステージの外周縁部に独立して設けられた支持部材に取り付けられ、前記発光部と受光部の他方が、前記ウエハ把持旋回手段の半径方向外側に、前記装置本体に支持された支持アームの上端に取り付けることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のアライナー装置の一実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明のアライナー装置１０の平面構成を示した平面図、図２はアライナー装置１０の内部構成を示した断面図である。図１に示したように、平面視して略正方形状の装置本体１１上には載置されるウエハ１の直径よりわずかに小さい直径の円板の対向する一部を平行弦で切り取った形状の定置ステージ１２と、この定置ステージ１２に載置されたウエハ１の縁部１ａをチャックし、所定位置検出のためにウエハ１を旋回させるグリップチャックアーム２０と、ウエハ１に形成されたノッチを検出する位置検知センサ３０とから構成されている。
【００１５】
装置本体１１はアルミニウム製のケーシングで覆われた駆動源収容部で、内部には後述する定置ステージ昇降機構１５、グリップチャックアーム２０の把持機構２１、旋回機構２２が備えられ、半導体製造装置内等の固定面に固定されるようになっている。定置ステージ１２は、上述したように載置されるウエハ１の直径よりわずかに小さい直径の円板１２ａの対向する一部を平行弦で切り取った平板部の円弧状をなす対向した周縁部にはエッジ１３が形成されている。このエッジ１３上にウエハ縁部１ａの近傍部を載置するようになっている。円板１２ａ全体は中央位置の昇降コラム１４上に固定されている。この昇降コラム１４は装置本体１１内に設置された定置ステージ昇降機構１５により、本実施の形態では５mmのストロークで定置ステージ１２を、グリップチャックアーム２０によるチャックのタイミングと同期して所定タイミングで昇降させることができる。定置ステージ昇降機構１５としては、本実施の形態ではステッピングモータで偏心カム１６を回転させ、そのカム偏心量に対応して変換された直線移動量が昇降ストロークとなる。
【００１６】
さらに定置ステージ１２の円弧状のエッジ１３の周方向中央位置に位置検知センサとしてのノッチセンサ３０が取り付けられている。本実施の形態ではノッチセンサ３０を構成する受光部３１Ｂが上向きに取り付けられ、上方の対向位置には図２，図３に示したように、発光部３１Ａが位置する。この発光部３１Ａは略コ字形をなす支持アーム３２の短い上端アーム３２ａの端部に組み込まれている。これら発光部３１Ａ、受光部３１Ｂの配線ケーブル３３は、図３に模式的に示したように、支持アーム３２に沿い、あるいは定置ステージ１２の円板１２ａに形成された溝内（図示せず）に配線され、装置本体１１内の制御部１７まで導かれている。このとき発光部３１Ａ、受光部３１Ｂの位置関係は、後述するノッチサーチを行う検知ビームの光軸を形成可能な発光、受光が可能であれば逆でもよい。また、本実施の形態では定置ステージ１２のエッジ１３の対向位置に１８０°をなして２個のノッチセンサ３０が設けられているが、円周方向の配置角度の間隔を狭めてノッチセンサを増設してノッチサーチのタクトタイムを短縮することができる。なお、本実施の形態では定置ステージ１２の形状として、円板の対向する一部を平行弦で切り取った以外の部分にエッジを形成したが、この形状に限定されるものではなく、ウエハを支持するエッジの範囲がウエハ径に応じて適切な大きさに設定できれば、種々の形状とすることができる。
【００１７】
次にグリップチャックアーム２０の構成について各図を参照して説明する。グリップチャックアーム２０は、図１，図２，図５に示したように、平面視してその先端が鈍角をなして開いた形状の略Ｕ字形の２本のアーム本体２３と、これらアーム本体２３の把持部２４が、１個の駆動モータ２５を駆動源とする旋回機構２２からの動作により装置本体１１の中心軸に向かう半径方向への直線運動を実現するリンクからなる把持機構２１によって保持されている。またこの把持機構２１は装置本体内において中空回転軸２６に支持され、把持機構２１、アーム本体２３全体は、アーム先端の把持部２４でウエハ１を把持した状態で駆動モータ２５から伝えられるベルト駆動により所定方向、回転角を高精度で制御しながら旋回できる。
【００１８】
またグリップチャックアーム２０は、図２，図３に示したように、側面視してアーム本体２３のアーム先端２３ｂからＬ字形になるように立設された把持部２４からなる。本実施の形態では、この把持部２４がウエハ縁部１ａを直接チャックするため、ＰＥＥＫ樹脂部材がアルミニウム製アーム先端に接続されている。図４は、ウエハ１をチャックした状態の把持部を示した拡大図である。同図に示したように把持部２４の内側面に形成されたＶ字形溝２４ａは深さ約０．５mmに設定され、チャックされたウエハ縁部１ａにわずかに係止する程度でウエハ１を支持できる。このとき上述したノッチセンサ３０の検知ビームの光軸Ｌはウエハ縁部１ａに形成されたノッチ１ｂを通過する程度のスポット径に設定されている。したがって、グリップチャックアーム２０が旋回した状態でも検知ビームの光軸Ｌによってウエハ縁部１ａのノッチサーチが可能となる。なお、Ｖ字形溝２４ａの深さは、ウエハの大きさ（厚さ）等により適宜設定できることはいうまでもない。
【００１９】
次に、グリップチャックアーム２０のチャック動作について図５，図６を参照して説明する。図５はグリップチャックアーム２０を構成するアーム本体２３と、２本のアーム本体２３に形成された４個の把持部２４を、完全に同期をとってウエハ１の中心方向に向けてあるいは遠ざかるように移動させるリンク機構としての把持機構２１を示している。同図に示したように、２本のアーム本体２３は装置中心軸を挟んで正対し、アーム本体２３のアーム中央部２３ａに、アーム本体２３を矢印Ｘに直線移動させるスライダ２７が固着されている。さらにスライダ２７の移動方向と、直交する方向（Ｙ方向）に配置されたスライダブロック２８間にリンクアーム２９が架設されている。スライダブロック２８は、スライダ２７と直交する方向に直線移動し、この直線移動がリンクアーム２９を介してスライダ２７の直線移動をもたらす。スライダブロック２８の直線運動はスライダブロック２８に組み込まれたロッド２８ａに沿った往復運動によって実現する。ロッド２８ａに沿うスライダブロック２８の往復運動は、ソレノイド４０に装着されたロッド４１の長手方向への移動動作によって実現する。このとき把持部２４の中心方向に関する動作量δは、対応するウエハ１をチャックした際に、ウエハ１に歪み等が生じないようにウエハ直径に応じた適正な保持力となるように、あらかじめ行われるティーチングプロセスによって規定されている。
【００２０】
以上の構成からなるアライナー装置１０の動作について簡単に説明する。まず、図示しないカセット内に収容されているウエハ１を搬送ロボット（図示せず）で定置ステージ１２上に装置本体１１の中心とウエハ１中心とがおよそ一致する程度の精度で仮置きする。この状態でグリップチャックアーム２０を装置中心方向に向けて動作させ、アーム先端の把持部２４でウエハ１をチャックする。このときグリップチャックアーム２０の把持部２４のチャック位置はティーチングによって位置決めされているため、このチャック動作によって位置決めが完了する。ウエハ１がチャックされると、定置ステージ１２が降下する。グリップチャックアーム２０全体がウエハ１をチャックした状態でノッチサーチのために旋回する。ノッチ位置を検出したら、ノッチ１ｂが指定位置にくるようにグリップチャックアーム２０が旋回し停止する。この状態で定置ステージ１２がウエハ１を下方から支持するように上昇する。これと同時に把持部２４によるウエハ１のチャックが解除され、ウエハ１が定置ステージ１２の定位置に載置される。このときグリップチャックアーム２０の把持部２４は定位置まで戻り、ウエハ１の次工程への受け渡しが可能になる。
【００２１】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、ウエハ受け取り時のノッチの位置に関係なくノッチサーチが行え、安定したタクトタイムを実現でき、簡単な動作機構を備えた定置ステージ上に位置決めされたウエハを載置するようにしたことで、よりノッチサーチの時間の短縮を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるアライナー装置の一実施の形態を示した平面図。
【図２】図１のアライナー装置のII-II断面線に沿って示した断面図。
【図３】図２に示した位置検知センサの拡大図。
【図４】グリップチャックアームの把持部を拡大して示した部分拡大図。
【図５】グリップチャックアームの構成を示した平面図（初期位置状態）。
【図６】グリップチャックアームの構成を示した平面図（ウエハ把持状態）。
【図７】従来のアライナー装置の全体構成を示した側面図。
【図８】図７に示した位置検知センサの拡大図。
【符号の説明】
１ウエハ
１０アライナー装置
１１装置本体
１２定置ステージ
１３エッジ
２０グリップチャックアーム
２１ウエハ把持機構
２２旋回機構
２３アーム本体
２４把持部
３０位置検知センサ（ノッチセンサ）
３１Ａ発光部
３１Ｂ受光部
３２支持アーム

Claims

装置本体と、該装置本体内に組み込まれた昇降コラムに支持されてウエハを載置する定置ステージと、
該定置ステージ上に載置されたウエハをチャックする各把持部を、同期をとって動作させる把持機構部と、ウエハを把持した状態で前記把持機構部を旋回させる旋回機構とを有するウエハ把持旋回手段と、
前記把持部が前記ウエハのノッチ位置をチャックした状態で、前記ノッチと把持部との間に生じた隙間を、検知光の光軸が透過するように、前記光軸を形成する一対の発光部と受光部とからなる位置検知センサとを備えたアライナー装置であって、
前記発光部と受光部の一方が、前記把持部より半径方向中心側に位置するように、前記定置ステージの外周縁部の一部に取り付けられ、
前記発光部と受光部の他方が、前記ウエハ把持旋回手段の半径方向外側に位置するように前記装置本体に支持された支持手段の、前記発光部と受光部の一方が位置する前記外周縁部に対して前記隙間を透過して前記検知光の送受が可能な部位に、取り付けられたことを特徴とするアライナー装置。
前記位置検知センサは、前記発光部と受光部のうちの一方が、前記把持部の半径方向中心側に、前記定置ステージの外周縁部に独立して設けられた支持部材に取り付けられ、前記発光部と受光部の他方が、前記ウエハ把持旋回手段の半径方向外側に、前記装置本体に支持された支持アームの上端に取り付けられたことを特徴とする請求項１に記載のアライナー装置。