ウェーハアライメント装置及びそれを用いたウェーハ搬送装置
【課題】安定した高速スループットでノッチ位置を検出できると共に、従来のノッチ検出手段を有効利用して容易に実現できるウェーハ把持方式のウェーハアライメント装置を提供する。
【解決手段】ウェーハの位置合わせする装置において、ウェーハ外周縁に接触する各把持アーム１０、２０の接触部には、ウェーハ外周縁のノッチが前記把持アームの接触部の位置にある場合にはこのノッチを検出するノッチ検出手段が設けられ、ノッチ検出手段のうち前記ノッチを検出したノッチ検出手段を有する把持アームがある場合には、少なくともこのノッチ検出したノッチ検出手段を有する把持アームのウェーハの把持状態を解除する解除機構と、この把持序状態を解除された把持アームを除く１以上の把持アームのウェーハに対する把持状態を維持する維持機構とを有する。
【解決手段】ウェーハの位置合わせする装置において、ウェーハ外周縁に接触する各把持アーム１０、２０の接触部には、ウェーハ外周縁のノッチが前記把持アームの接触部の位置にある場合にはこのノッチを検出するノッチ検出手段が設けられ、ノッチ検出手段のうち前記ノッチを検出したノッチ検出手段を有する把持アームがある場合には、少なくともこのノッチ検出したノッチ検出手段を有する把持アームのウェーハの把持状態を解除する解除機構と、この把持序状態を解除された把持アームを除く１以上の把持アームのウェーハに対する把持状態を維持する維持機構とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造または検査等に使用されるミニエンバイロメント装置等のウェーハ搬送において、ウェーハ外周縁のノッチ位置等に基づきウェーハの位置決め等を行うウェーハアライメント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工場等で使用される半導体製造装置、検査装置等では、ウェーハを収納容器などから装置本体内への搬送途中で、ウェーハ外周形状データからウェーハの中心・ノッチ位置等を検出し、ウェーハの位置合わせ等を行うプリアライメント装置（一般に、半導体製造装置等でウェーハの加工・部品実装時に用いられるアライメント装置に対してプリアライメント装置と称する）が、位置合わせ手段として用いられている。
【０００３】
プリアライメント装置は、ウェーハの外周形状を取得するためのエッジ検出部と、検出ノッチ位置の位置あわせするための回転機構部と、各機構の制御・計算等を行う制御機能部を備え、ウェーハの外周形状をエッジ検出部、例えばラインセンサ等で取得し、制御機能部でウェーハ外周データからノッチ形状の特徴を検出し、検出したノッチ位置を基に回転機構部で位置あわせを行うという方式が広く知られており、実現されている。
【０００４】
従来、半導体製造装置及び検査装置等のウェーハ搬送装置では、ウェーハ搬送時のウェーハ保持方式としてウェーハの裏面を吸着して保持する方式が主流を占めており、プリアライメント装置でも同様にウェーハの裏面を吸着する方式が主流であった。
【０００５】
しかしながら、近年、ウェーハ裏面への汚染影響が問題視されてきており、この裏面吸着方式に替わるウェーハ外周縁を把持する方式が次第に増えつつあり、プリアライメント装置でも同様のウェーハ保持方法を採用する傾向にある。
【０００６】
従来のウェーハ把持方式のプリアライメント装置では、ウェーハ外周縁を把持する把持機構部がノッチ位置と重なる場合、取得したウェーハ外周データからノッチ位置を検出することができず、重ならないよう把持し直してから再検出するため、スループットが低下することが知られている。これを解決するために、ウェーハ外周形状を検出する検出センサのスポット径を工夫したプリアライメント装置（例えば、特許文献１参照）や、把持機構部のウェーハ外周の縁との接触部である把持爪の形状を工夫することにより、ウェーハを持ち直しすることなくノッチ位置合わせを実現するプリアライメント装置がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２４３２９４号公報
【特許文献２】特開２００７−２８７７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ウェーハ外周形状の検出センサのスポット径を工夫したプリアライメント装置では、ウェーハ外周形状を取得するエッジ検出部の検出センサビーム径を絞る必要があった。そのため、従来の裏面吸着保持方式でのウェーハ外周形状のエッジ検出部、例えばラインセンサ等は利用できなく、また、ビーム径の絞りによりエッジ検出の範囲も狭くなり、ノッチ形状の特徴（位置等）が検出し難くなる。
【０００９】
また、上述の把持爪の形状を工夫したプリアライメント装置では、ウェーハ外周データのノッチ形状内部に、把持機構部のウェーハ接触部が重なり、ノッチ形状と組み合わることでノッチ特徴量が変る為、ノッチ形状の特徴（位置）が検出し難くなる。
【００１０】
すなわち、従来のプリアライメント装置においては、検出手段を用いてウェーハ外周データからノッチ位置を検出するというプリアライメント装置において重要な部分で、従来主流であった裏面吸着保持方式で採用されていた検出手段及び検出処理方法が適用できず、ウェーハのエッジ（ノッチ形状）を検出する新たな手段が必要となる。
【００１１】
本発明の目的は、上記課題を解決し、安定した高速スループットでノッチの位置を検出できると共に、従来のノッチ検出手段を有効利用して容易に実現できるウェーハ把持方式のプリアライメント装置及びそれを用いたウェーハ搬送装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成すべく、本発明に係るウェーハアライメント装置は、ウェーハをその外周縁で把持する複数の把持アームと、前記ウェーハ外周縁に形成されたノッチの位置を取得するエッジ検出部と、把持したウェーハを回転するための回転機構部を備え、取得したノッチ位置を基に前記ウェーハの位置合わせするウェーハアライメント装置において、前記ウェーハ外周縁に接触する各把持アームの接触部には、前記ウェーハ外周縁のノッチが前記把持アームの接触部の位置にある場合には、このノッチを検出するノッチ検出手段が設けられ、且つ前記アライメント装置は、前記ノッチ検出手段のうち前記ノッチを検出したノッチ検出手段を有する把持アームがある場合には、少なくともこのノッチ検出したノッチ検出手段を有する把持アームの前記ウェーハの把持状態を解除する解除機構と、この把持状態を解除された把持アームを除く１以上の把持アームの前記ウェーハに対する把持状態を維持する維持機構とを有するものである。また、本発明に係るウェーハ搬送装置は、上記のウェーハアライメント装置を備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ウェーハ把持方式のプリアライメント装置において、安定した高速スループットでノッチの位置を検出でき、かつ、従来の検出手段を有効利用して容易に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態のウェーハアライメント装置（プリアライメント装置）の構成を示す側面図、図２はその上面図である。図１に示すように、プリアライメント装置は、ウェーハ１をその外周縁（エッジ）１ａの位置で把持する複数の把持アーム１０（把持機構部）と、把持アーム１０を回転させる回転機構部３０と、ウェーハ１の外周形状を取得するエッジ検出部２と、エッジ検出部２で取得した取得データの処理及び各把持機構部・回転機構部３０等の各機構の駆動制御を行う制御部（図示せず）とを備える。エッジ検出部２としては、例えば既知の光学式ラインセンサが用いられる。把持アーム１０及び回転機構部３０は装置ベース３上に設けられる。各把持アーム１０は、回転機構部３０に接続されるアーム基部１１と、そのアーム基部１１からウェーハ１の外周縁１ａに延出する腕部１２と、腕部１２の先端に設けられウェーハ１と接触する接触部５０とからなる。
【００１５】
図２に示すように、複数の把持アーム１０は、ウェーハ１の周方向にほぼ等間隔に６つ配置され、互いに隣接しない３本の把持アーム１０ａ，１０ｂ，１０ｃ（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）を１つの組とし、１組３本の把持アームは連動し、組単位で把持・開放動作（後述する）ができる機構を備える。把持アーム１０は１組３本である必要は無く、２本でも４本以上でもよく、また２組である必要も無く、ウェーハ１を落下することなく把持できればよい。例えば１組２本で、４組のような構成でもウェーハ１を落下することなく把持できればよい。また、組単位での動作でなく１つの把持アーム１０ごとに把持・開放動作する機構であってもよい。
【００１６】
図６は、把持アーム１０の把持・開放状態を示す一部側面図である。図６に示すように、各把持アーム１０は、ウェーハ把持時では、回転機構部３０と接続して回転機構部３０と共に回転し、ウェーハ開放時では、回転機構部３０とは切り離され、回転機構部３０が回転しても回転しない。
【００１７】
具体的には、図７に示すように、回転機構部３０の側面には、把持アーム１０を接続する接続部３４と、その接続部３４に設けられ把持アーム１０側（図中、矢印３１ａ）に往復移動可能な連結アーム３１とが設けられる。連結アーム３１の先端には、ラッチ３２と、そのラッチ３２を駆動させる接続部アクチュエータ３３とが設けられる。ラッチ３２は、接続部アクチュエータ３３の駆動により可動腕部３１の先端を中心に回動する（図中、矢印３２ａ）。把持アーム基部１１の内側（回転機構部３０側）１１ａには、連結アーム３１と接続される接続口１４が形成されている。接続口１４には連結アーム３１のラッチ３３と係合する係止突起部１４ａが形成されている。ラッチ３２の回動により、可動アーム３１が把持アーム１０と接続（施錠）状態又は接続解除される。把持アーム１０と装置ベース３との間には、スライダ１５が介在し、把持アーム１０は装置ベース３上を摺動する。
【００１８】
把持アーム１０が開放（接続解除）状態から把持状態になる動作を説明する。連結アーム３１を把持アーム１０側に移動させることで、ラッチ３２を接続口１４に挿入する。挿入後、アクチュエータ３３を駆動してラッチ３２を係止突起部１４ａに係合させ、図８に示すように、把持アーム１０は施錠される。施錠後、連結アーム３１を回転機構部３０側に移動させることで、アーム把持部１０の接触部５０がウェーハ１の外周縁１１ａを把持する。他方、把持アーム１０が把持状態から開放状態する動作は、上記の開放状態から把持状態にする動作を逆の順序で動作すればよい。
【００１９】
把持アーム１０は、ウェーハ半径方向中心に向かって各把持アーム１０を押し付けることでウェーハ１の外周縁１ａを保持し、その逆の動作をすることによりウェーハ外周縁１ａを開放する。他の装置からのウェーハ１の受渡し時のウェーハ落下防止等に備えて、把持アーム１０とは別にウェーハ支える機構を具備してもよい。また、別途、ウェーハの有無を検出する装置を具備し、ウェーハの確認に利用してもよい。
【００２０】
図３及び図４は把持アーム１０とウェーハ１の接触する部位の要部拡大図であり、図３はその側面図、図４は上面図である。
【００２１】
複数の把持アーム１０の接触部５０は、それぞれウェーハ外周縁１ａをウェーハ１中心方向に押すことでウェーハ１を把持するべく爪状に形成されている。それら接触部５０の内側にはノッチ検出手段（接触検知部５５）が設けられている。すなわち、ウェーハ先外周縁５０に設けられている接触検知部５５がウェーハ外周縁１ａと接触する。
【００２２】
接触検知部５５は、ウェーハ水平方向においてウェーハ外周縁１ａの形状を検知できる機能を有する。例えば、接触検知部５５は、ウェーハ外周縁１ａへの圧力を電気的に取得する手段（例えば、感圧センサ等）で構成される。接触検知部５５は、ウェーハ外周縁１ａに接触した際、一定の圧力を検出するが、ノッチ１ｂにおいてはその圧力は検出されない。すなわち、接触検知部５５は、連続的な圧検出の途切れを検出することでノッチ１ｂの位置を特定し、ノッチ１ｂと把持アーム２０ｃとの干渉を検知することができる。
【００２３】
ただし、ノッチ幅Ｗｎとウェーハ接触部幅Ｗｔの幅の関係は、
Ｗｎ＜Ｗｔ
であることが望ましい。
【００２４】
ノッチ幅Ｗｎとウェーハ接触部幅Ｗｔの幅の関係が上記（１）式を満たさなくとも、単に接触の有無検知によってノッチを検出してもよい。
【００２５】
次に、本プリアライメント装置を用いたウェーハのプリアライメント方法を説明する。まず、６本の把持アーム１０（１０ａ〜１０ｃ，２０ａ〜２０ｃ）を把持状態にしてウェーハ１を把持する。次に、各把持アーム１０の接触検知部５５でノッチ１ｂの有無を検出する。
【００２６】
ノッチ１ｂが検出されなかった場合、ノッチ１ｂと把持アーム１０とは重なっていないので、回転機構部３０を駆動し、ウェーハ１を回転させ、エッジ検出部２でウェーハ外周形状データを検出する。
【００２７】
他方、接触検知部５５でノッチ１ｂが検出された場合、図５に示すように、ノッチ１ｂを検出した接触検知部５５を含む１組３本の把持アーム２０ａ〜２０ｃを同時に把持状態から開放（接続解除）する。このとき、把持状態にある（開放していない）把持アーム１０ａ〜１０ｃの組のみでウェーハ１を保持できる。把持アーム１０は、上述したように、把持状態にすると回転機構部３０と連結する構成となっており、回転機構３０を回転させることで把持アーム１０ａ〜１０ｃも回転し、把持アーム１０ａ〜１０ｃに保持されているウェーハ１を回転させることができる。ウェーハ１の回転と共に、エッジ検出部２が連動してウェーハ外周縁１ａの形状を取得し、取得したウェーハ外周形状データを用いてノッチ形状を特定する。すなわち、プリアライメント装置は、把持アーム１０が予めノッチ１ｂとの重なりを検知し、開放した状態の把持アーム２０ａ〜２０ｃは回転機構部３０との接続が解除され、ウェーハ外形データ取得時の回転時には連動して回転しないためにエッジ検出部２に干渉することなく、ウェーハ外周縁１ａの形状を取得することができる。
【００２８】
また、把持アーム１０とノッチ１ｂとの重なりを検知したときは、ノッチ１ｂを検知した把持アーム２０ｃの近辺のウェーハ外周データから探索を開始することで、ノッチ位置検出の速度向上を図ることもできる。
【００２９】
このように、本プリアライメント装置によれば、ノッチ位置と把持アーム位置の重なりを予め検知し回避することで、把持アームの干渉という阻害要因がなく、ウェーハ外周データからノッチ位置を検出することができ、しかも、ウェーハ外周データからのノッチ位置検出処理にはウェーハ裏面吸着方式と同様の検出手段及び検出処理方法（検出アルゴリズム）を用いることができることにより、容易にプリアライメントを実現することができる。
【００３０】
次に、本実施形態のプリアライメント装置の動作フローを、従来のプリアライメント装置の動作フローと比較して説明する。
【００３１】
図９は、従来のプリアライメント装置の動作（制御方式）と本発明のプリアライメント装置の動作をそれぞれ示すフローチャートである。図９に示すように、従来のプリアライメント装置における動作５００及び本実施形態のプリアライメント装置における動作６００では、はじめに他の何らかの装置から、プリアライメント対象となるウェーハを把持機構部に渡され把持動作（ステップ１００）を実施する。このときウェーハの搬送元は搬送ロボット等の装置、或いは人である。
【００３２】
従来のプリアライメント装置動作５００では、ウェーハ１を把持するとウェーハ１の回転を開始し（ステップ１１０）、その回転と連動してウェーハ外周データを取得（ステップ１２０）し、ウェーハ回転を終了（ステップ１３０）後、外周データからノッチ位置を検索（ステップ１４０）する。このとき、問題なくノッチ位置を検出できれば良いが、ノッチが把持アームと重なり、ノッチの検出に失敗した場合（ステップ２００）には、ウェーハ１を把持しなおすことで把持位置を変更する（ステップ２１０）。把持位置の変更後、再度、ウェーハを回転させ（ステップ２２０）、ウェーハ外周データを取得し（ステップ２３０）、ウェーハの回転終了（ステップ２４０）後、ノッチ位置を検出しなおす（ステップ２５０）。すなわち、従来の制御方式５００では、把持アームとノッチ位置重なる場合の回避処理として、ウェーハを異なる位置で把持し直し、ノッチを再検出する方法をとるため、スループットが増大する。
【００３３】
なお、ノッチ位置の検出後は、ノッチ判定位置にウェーハを回転させることでウェーハの位置合わせ行い（ステップ１５０）、ウェーハを他の装置へ搬送する（ステップ１６０）。
【００３４】
本実施形態のプリアライメント装置の動作６００では、ウェーハ１が把持機構部（複数の把持アーム１０）に受け渡された後、上述した方法により把持アーム１０とノッチ１ｂの重なりを検出し、把持アーム２０ｃを開放（ステップ３００）することで、従来の制御方式におけるノッチ位置重なり時の退避処理（ステップ２００〜２５０）を省略することができ、スループットの低下を防ぐことができる。
【００３５】
なお、本実施形態の動作６００において、把持アーム１０とノッチ位置の重なりを回避するのとは別の目的で、例えば再検出を試みる時に把持位置を変更してみる等の目的でステップ２００〜２５０の処理を追加してもよい。この場合、把持アーム１０とノッチ位置の重なりを検知し、把持アーム回避処理を行うことで、安定した高スループットの把持方式プリアライメント装置を実現することができる。
（第２の実施形態）
本実施形態のプリアライメント装置の基本的な構成は、前実施形態の装置とほぼ同じであるが、本実施形態は、把持アームの構成が前実施形態の装置と異なる。
【００３６】
図１０（ａ）は、本実施形態のプリアライメント装置のウェーハ把持状態を示す要部拡大側面図であり、図１０（ｂ）は、ウェーハ開放状態を示す要部拡大側面図である。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、把持アーム４０の腕部４１には、ウェーハ接触部５０がウェーハ外周縁１ａから離れるように傾倒（図中、矢印４４ａ）する関節部（ヒンジ）４２と、関節部４２を駆動するアクチュエータとが設けられる。また、把持アーム４０の基部４３は、回転機構部３０に常に接続されているが、ウェーハ１の把持動作時又は開放動作時に、把持アーム４０の可動部（関節部から先外周縁）４４がウェーハ１にダメージを付与することなく把持・開放動作ができるように、ウェーハ径方向（図中、矢印４３ａ）に移動可能な構成となっている。
【００３７】
把持アーム４０の把持動作時には、可動部４４を把持位置にしてから基部４３を回転機構部３０側に移動させてウェーハ１を把持する。把持アーム４０の開放状態時には、基部４３を回転機構部３０から離れる方向に移動後、アクチュエータにより関節部４２を駆動して可動部４４を傾倒させ、ウェーハ１の下側に格納する。本装置では、接触検知部５５でノッチを検出した把持アーム群４０の可動部４４が、ウェーハ１の下側に倒れこむことで、それらの把持アーム４０は、ウェーハ１を把持し回転移動する他の把持アーム４０及びエッジ検出部２との干渉を避けることができる。
（第３の実施形態）
本実施形態のプリアライメント装置の基本的な構成は、第１及び第２の実施形態の装置とほぼ同じであるが、本実施形態は、回転機構部の構成及び把持アームの配置が前実施形態の装置と異なる。
【００３８】
図１１は、本実施形態のプリアライメント装置の構成を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図である。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、回転機構部３０は、装置ベース３上を回転する回転円板部３５を有する。回転円板部３５は、径がウェーハ１の径より大きく形成されている。把持アーム１０（基部１１、腕部１２及び接触部５０いずれも）は、ウェーハ１の外側の回転円板部３５上に配置される。また、把持アーム１５ａ〜１５ｃ、２５ａ〜２５ｃには、把持アーム１５ａ〜１５ｃ、２５ａ〜２５ｃウェーハ径方向に移動させるためのアクチュエータが設けられる。
【００３９】
図中、内側に記載されている把持アーム１５ａ〜１５ｃは把持状態を示し、外側に記載されている把持アーム２５ａ〜２５ｃは開放状態を示している。
【００４０】
把持アーム１０の把持動作又は開放動作時には、アクチュエータを駆動し、把持アームを内側に移動させる（伸ばす）ことで把持状態になり、把持アームとノッチの重なりを検出した場合、把持アームを外側に移動させる（縮ませる）ことで開放状態とする。
【００４１】
回転機構部３０を回転させると、ウェーハ把持状態の把持アーム１５ａ〜１５ｃとウェーハ開放状態の把持アーム２５ａ〜２５ｃは共に回転するが、開放状態２５ａ〜２５ｃの把持アーム１０をエッジ検出部２より外側に退避させることで、把持アーム２５ａ〜２５ｃがエッジ検出部２に干渉しない。エッジ検出部は２ａ，２ｂのように、ウェーハ１の上方及び下方に分割して固定することにより、把持アーム１０の把持・開放状態によらず把持アームの回転移動を妨げない。
【００４２】
本実施形態では、回転機構部３０と把持アーム１５ａ〜１５ｃ，２５ａ〜２５ｃを同時に回転させる構成であるが、把持アームの干渉という阻害要因なくノッチ位置を検出するプリアライメント装置を実現することができる。
（第４の実施形態）
本実施形態のプリアライメント装置の基本的な構成は、前実施形態の装置とほぼ同じであるが、本実施形態では、第１の実施形態のノッチ検出手段である感圧センサとは異なり、機械式のノッチ検出手段を備える点において異なる。
【００４３】
図１２は、把持アーム１０とウェーハ外周縁１ａとの接触部分の側面図、図１３は同上面図である。図１２及び図１３に示すように、把持アーム１０の先端に設けられるノッチ検出手段６１は、ウェーハ１の外周縁１ａに接する複数の爪部６５と、爪部６５をそれぞれ支持しウェーハ径方向に移動可能な複数の把持ピン６０とを有する。爪部６５は、例えばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂等、加工が容易で変形しにくい樹脂で形成される。ノッチ検出手段６１は、把持ピン６０を移動させるアクチュエータと、把持ピン６０の移動量を検出する手段とをさらに有する。
【００４４】
把持アーム１０がウェーハ１を把持する際、全ての把持ピン６０は、各爪部６５がウェーハ１の外周縁１ａに接触して、ウェーハ中心方向に移動する。この把持ピン６０の移動量によって、ノッチ１ｂの有無を検出することができる。
【００４５】
ノッチ１ｂの有無を検出するために、ノッチ検出手段６１は、把持アームのウェーハ接触幅Ｗｔとノッチ幅Ｗｎと把持ピン幅Ｗｃの関係が、
Ｗｃ＜Ｗｎ＜Ｗｔ
となるように構成する。
【００４６】
また、ノッチ幅Ｗｎ内にＷｃを複数本配置できるような把持ピン間隔Ｗｓであることが望ましく、１つのノッチ１ｂ内に入る把持ピン６０の本数をＭ本としたときに、
Ｗｃ×Ｍ＋Ｗｓ×（Ｍ−１）＜Ｗｎ
であるように構成するとよい。
【００４７】
このような形状検出部６１を設けた把持アーム１０でウェーハ１を把持した場合、爪部６５はウェーハ外周縁１ａの形状に沿うよう移動するため、ノッチ形状内に沿った場合の長さＬｃ１とウェーハ外周縁に沿った場合の長さＬｃ２で、最大ノッチ深さＬｎの差分を検知することで、把持アーム１０とノッチ１ｂの重なりを検知することができる。このとき、予め判明している把持ピン間隔Ｗｓと把持ピン本数から、ノッチ幅にかかっている幅を推定し、ノッチ重なり判定に用いることもできる。
【００４８】
ノッチ検出手段６１は、本実施形態では把持ピン６０をウェーハ中心方向へ引く方式のものであるが、ウェーハ外側から押す構成としてもよく、爪部６５がウェーハ外周縁１ａに接触したとき移動量によってウェーハ外周縁１ａの形状が検知できれば、把持ピン６０の伸縮（移動）方向にはこだわらない。
【００４９】
以上、把持方式のプリアライメント装置において、把持ピンの移動量を利用してウェーハ外周データを検知することで把持アームとノッチ位置の重なりを検知し、回避処理を行うプリアライメント装置を実現することができる。
【００５０】
第１〜第４の実施形態では、ノッチ検出手段は、感圧センサ等の電気的な圧力により形状を検出するもの、及び、把持ピン等の機械的な移動量により形状を検出するものであるが、他のノッチ検出手段として、ウェーハ１の外周縁１ａと把持アーム１０との接触形状を撮像する手段を把持アーム１０に設けてもよい。また、ウェーハ１を把持・開放する把持アーム等の構成と、ノッチ検出手段の構成は上述の組合せに限られるものではない。
（ウェーハ搬送装置）
本発明に係るウェーハアライメント装置を備えたウェーハ搬送装置（ミニエンバイロメント装置）について説明する。
【００５１】
図１４は、ウェーハ搬送装置の構成を示す概略図である。図１４に示すように、ウェーハ搬送装置は、筐体７０と、ウェーハ１を納めた容器７１（カセット、またはＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod））を設置するロードポート部７２と、ノッチ位置合わせ等を目的としたプリアライメント装置７３と、ウェーハ１の搬送先である半導体の製造装置または検査装置に接続される装置接続部７４と、容器７１、プリアライメント装置７３及び装置接続部７４間でウェーハ１を搬送する搬送ロボット７５を備える。搬送装置はＦＦＵ（Fun Filter Unit）等を備えることにより、容器７１や筐体７０内をクリーンな環境に維持する。プリアライメント装置７３は、第１〜第４実施形態で説明したプリアライメント装置である。ロードポート部７２には少なくとも１台以上（図では４台）の容器７１が設置され、設置数は使用環境によって適宜決定される。
【００５２】
ウェーハ１の搬送については、まずロードポート部７２に設置された容器７１から、搬送ロボット７５がウェーハ１を取得する。取得したウェーハ１は、プリアライメント装置７３に搬送され、上述したようにウェーハ７１の位置合わせを実施し、搬送ロボット７５によって装置接続部７４に運ばれ、装置接続部７４の開口部７７から半導体装置内へ搬送される。半導体装置から戻されたウェーハ１は、装置接続部７４で搬送ロボット７５によって取り出され、ロードポート部７２の容器７１内に搬送される。半導体装置からロードポート部７２にウェーハ１を戻す途中に、プリアライメント装置７３を経由して、ノッチ位置を合わせてから容器に収納することもできる。
【００５３】
このように、ウェーハ搬送装置は、プリアライメント装置７３でノッチ位置を合わせた状態でウェーハ１を搬送することができる。本実施形態のウェーハ搬送装置は、上述のプリアライメント装置７３を用いたことにより、スループットを低下させることなくウェーハ１の位置合わせを行い、搬送することができる。
【００５４】
以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定される。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る第１の実施形態のプリアライメント装置を示す側面図である。
【図２】図１のプリアライメント装置の平面図である。
【図３】図１のプリアライメント装置において把持アームとウェーハ接触部分を示す側面図である。
【図４】図１のプリアライメント装置において把持アームとウェーハ接触部分を示す上面図である。
【図５】把持アームの把持状態と開放状態とを示す上面図である。
【図６】第１の実施形態の把持機構部と回転機構部との位置関係を示す側面図である。
【図７】第１の実施形態の把持機構部と回転機構部の構成を示す側面図である。
【図８】図７の把持機構部と回転機構部との係合時を示す一部透明側面図である。
【図９】従来のプリアライメント装置の制御方式と本発明のプリアライメント装置の制御方式をそれぞれ示すフローチャートである。
【図１０】第２の実施形態のプリアライメント装置を示し、（ａ）はウェーハ把持状態の要部側面図であり、（ｂ）はウェーハ開放状態の要部側面図である。
【図１１】第３の実施形態のプリアライメント装置を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図１２】第４の実施形態のプリアライメント装置の把持機構部を示す側面図である。
【図１３】第４の実施形態のプリアライメント装置の把持機構部を示す平面図である。
【図１４】ウェーハ搬送装置の構成を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ ウェーハ
１ａ ウェーハ外周縁
１ｂ ノッチ
２ エッジ検出部
３ 装置ベース
１０ 把持アーム
３０ 回転機構部
３１ 連結アーム
５０ ウェーハ接触部
５５ 接触検知部
６０ 把持ピン
６５ 爪部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造または検査等に使用されるミニエンバイロメント装置等のウェーハ搬送において、ウェーハ外周縁のノッチ位置等に基づきウェーハの位置決め等を行うウェーハアライメント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工場等で使用される半導体製造装置、検査装置等では、ウェーハを収納容器などから装置本体内への搬送途中で、ウェーハ外周形状データからウェーハの中心・ノッチ位置等を検出し、ウェーハの位置合わせ等を行うプリアライメント装置（一般に、半導体製造装置等でウェーハの加工・部品実装時に用いられるアライメント装置に対してプリアライメント装置と称する）が、位置合わせ手段として用いられている。
【０００３】
プリアライメント装置は、ウェーハの外周形状を取得するためのエッジ検出部と、検出ノッチ位置の位置あわせするための回転機構部と、各機構の制御・計算等を行う制御機能部を備え、ウェーハの外周形状をエッジ検出部、例えばラインセンサ等で取得し、制御機能部でウェーハ外周データからノッチ形状の特徴を検出し、検出したノッチ位置を基に回転機構部で位置あわせを行うという方式が広く知られており、実現されている。
【０００４】
従来、半導体製造装置及び検査装置等のウェーハ搬送装置では、ウェーハ搬送時のウェーハ保持方式としてウェーハの裏面を吸着して保持する方式が主流を占めており、プリアライメント装置でも同様にウェーハの裏面を吸着する方式が主流であった。
【０００５】
しかしながら、近年、ウェーハ裏面への汚染影響が問題視されてきており、この裏面吸着方式に替わるウェーハ外周縁を把持する方式が次第に増えつつあり、プリアライメント装置でも同様のウェーハ保持方法を採用する傾向にある。
【０００６】
従来のウェーハ把持方式のプリアライメント装置では、ウェーハ外周縁を把持する把持機構部がノッチ位置と重なる場合、取得したウェーハ外周データからノッチ位置を検出することができず、重ならないよう把持し直してから再検出するため、スループットが低下することが知られている。これを解決するために、ウェーハ外周形状を検出する検出センサのスポット径を工夫したプリアライメント装置（例えば、特許文献１参照）や、把持機構部のウェーハ外周の縁との接触部である把持爪の形状を工夫することにより、ウェーハを持ち直しすることなくノッチ位置合わせを実現するプリアライメント装置がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２４３２９４号公報
【特許文献２】特開２００７−２８７７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ウェーハ外周形状の検出センサのスポット径を工夫したプリアライメント装置では、ウェーハ外周形状を取得するエッジ検出部の検出センサビーム径を絞る必要があった。そのため、従来の裏面吸着保持方式でのウェーハ外周形状のエッジ検出部、例えばラインセンサ等は利用できなく、また、ビーム径の絞りによりエッジ検出の範囲も狭くなり、ノッチ形状の特徴（位置等）が検出し難くなる。
【０００９】
また、上述の把持爪の形状を工夫したプリアライメント装置では、ウェーハ外周データのノッチ形状内部に、把持機構部のウェーハ接触部が重なり、ノッチ形状と組み合わることでノッチ特徴量が変る為、ノッチ形状の特徴（位置）が検出し難くなる。
【００１０】
すなわち、従来のプリアライメント装置においては、検出手段を用いてウェーハ外周データからノッチ位置を検出するというプリアライメント装置において重要な部分で、従来主流であった裏面吸着保持方式で採用されていた検出手段及び検出処理方法が適用できず、ウェーハのエッジ（ノッチ形状）を検出する新たな手段が必要となる。
【００１１】
本発明の目的は、上記課題を解決し、安定した高速スループットでノッチの位置を検出できると共に、従来のノッチ検出手段を有効利用して容易に実現できるウェーハ把持方式のプリアライメント装置及びそれを用いたウェーハ搬送装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成すべく、本発明に係るウェーハアライメント装置は、ウェーハをその外周縁で把持する複数の把持アームと、前記ウェーハ外周縁に形成されたノッチの位置を取得するエッジ検出部と、把持したウェーハを回転するための回転機構部を備え、取得したノッチ位置を基に前記ウェーハの位置合わせするウェーハアライメント装置において、前記ウェーハ外周縁に接触する各把持アームの接触部には、前記ウェーハ外周縁のノッチが前記把持アームの接触部の位置にある場合には、このノッチを検出するノッチ検出手段が設けられ、且つ前記アライメント装置は、前記ノッチ検出手段のうち前記ノッチを検出したノッチ検出手段を有する把持アームがある場合には、少なくともこのノッチ検出したノッチ検出手段を有する把持アームの前記ウェーハの把持状態を解除する解除機構と、この把持状態を解除された把持アームを除く１以上の把持アームの前記ウェーハに対する把持状態を維持する維持機構とを有するものである。また、本発明に係るウェーハ搬送装置は、上記のウェーハアライメント装置を備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ウェーハ把持方式のプリアライメント装置において、安定した高速スループットでノッチの位置を検出でき、かつ、従来の検出手段を有効利用して容易に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態のウェーハアライメント装置（プリアライメント装置）の構成を示す側面図、図２はその上面図である。図１に示すように、プリアライメント装置は、ウェーハ１をその外周縁（エッジ）１ａの位置で把持する複数の把持アーム１０（把持機構部）と、把持アーム１０を回転させる回転機構部３０と、ウェーハ１の外周形状を取得するエッジ検出部２と、エッジ検出部２で取得した取得データの処理及び各把持機構部・回転機構部３０等の各機構の駆動制御を行う制御部（図示せず）とを備える。エッジ検出部２としては、例えば既知の光学式ラインセンサが用いられる。把持アーム１０及び回転機構部３０は装置ベース３上に設けられる。各把持アーム１０は、回転機構部３０に接続されるアーム基部１１と、そのアーム基部１１からウェーハ１の外周縁１ａに延出する腕部１２と、腕部１２の先端に設けられウェーハ１と接触する接触部５０とからなる。
【００１５】
図２に示すように、複数の把持アーム１０は、ウェーハ１の周方向にほぼ等間隔に６つ配置され、互いに隣接しない３本の把持アーム１０ａ，１０ｂ，１０ｃ（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）を１つの組とし、１組３本の把持アームは連動し、組単位で把持・開放動作（後述する）ができる機構を備える。把持アーム１０は１組３本である必要は無く、２本でも４本以上でもよく、また２組である必要も無く、ウェーハ１を落下することなく把持できればよい。例えば１組２本で、４組のような構成でもウェーハ１を落下することなく把持できればよい。また、組単位での動作でなく１つの把持アーム１０ごとに把持・開放動作する機構であってもよい。
【００１６】
図６は、把持アーム１０の把持・開放状態を示す一部側面図である。図６に示すように、各把持アーム１０は、ウェーハ把持時では、回転機構部３０と接続して回転機構部３０と共に回転し、ウェーハ開放時では、回転機構部３０とは切り離され、回転機構部３０が回転しても回転しない。
【００１７】
具体的には、図７に示すように、回転機構部３０の側面には、把持アーム１０を接続する接続部３４と、その接続部３４に設けられ把持アーム１０側（図中、矢印３１ａ）に往復移動可能な連結アーム３１とが設けられる。連結アーム３１の先端には、ラッチ３２と、そのラッチ３２を駆動させる接続部アクチュエータ３３とが設けられる。ラッチ３２は、接続部アクチュエータ３３の駆動により可動腕部３１の先端を中心に回動する（図中、矢印３２ａ）。把持アーム基部１１の内側（回転機構部３０側）１１ａには、連結アーム３１と接続される接続口１４が形成されている。接続口１４には連結アーム３１のラッチ３３と係合する係止突起部１４ａが形成されている。ラッチ３２の回動により、可動アーム３１が把持アーム１０と接続（施錠）状態又は接続解除される。把持アーム１０と装置ベース３との間には、スライダ１５が介在し、把持アーム１０は装置ベース３上を摺動する。
【００１８】
把持アーム１０が開放（接続解除）状態から把持状態になる動作を説明する。連結アーム３１を把持アーム１０側に移動させることで、ラッチ３２を接続口１４に挿入する。挿入後、アクチュエータ３３を駆動してラッチ３２を係止突起部１４ａに係合させ、図８に示すように、把持アーム１０は施錠される。施錠後、連結アーム３１を回転機構部３０側に移動させることで、アーム把持部１０の接触部５０がウェーハ１の外周縁１１ａを把持する。他方、把持アーム１０が把持状態から開放状態する動作は、上記の開放状態から把持状態にする動作を逆の順序で動作すればよい。
【００１９】
把持アーム１０は、ウェーハ半径方向中心に向かって各把持アーム１０を押し付けることでウェーハ１の外周縁１ａを保持し、その逆の動作をすることによりウェーハ外周縁１ａを開放する。他の装置からのウェーハ１の受渡し時のウェーハ落下防止等に備えて、把持アーム１０とは別にウェーハ支える機構を具備してもよい。また、別途、ウェーハの有無を検出する装置を具備し、ウェーハの確認に利用してもよい。
【００２０】
図３及び図４は把持アーム１０とウェーハ１の接触する部位の要部拡大図であり、図３はその側面図、図４は上面図である。
【００２１】
複数の把持アーム１０の接触部５０は、それぞれウェーハ外周縁１ａをウェーハ１中心方向に押すことでウェーハ１を把持するべく爪状に形成されている。それら接触部５０の内側にはノッチ検出手段（接触検知部５５）が設けられている。すなわち、ウェーハ先外周縁５０に設けられている接触検知部５５がウェーハ外周縁１ａと接触する。
【００２２】
接触検知部５５は、ウェーハ水平方向においてウェーハ外周縁１ａの形状を検知できる機能を有する。例えば、接触検知部５５は、ウェーハ外周縁１ａへの圧力を電気的に取得する手段（例えば、感圧センサ等）で構成される。接触検知部５５は、ウェーハ外周縁１ａに接触した際、一定の圧力を検出するが、ノッチ１ｂにおいてはその圧力は検出されない。すなわち、接触検知部５５は、連続的な圧検出の途切れを検出することでノッチ１ｂの位置を特定し、ノッチ１ｂと把持アーム２０ｃとの干渉を検知することができる。
【００２３】
ただし、ノッチ幅Ｗｎとウェーハ接触部幅Ｗｔの幅の関係は、
Ｗｎ＜Ｗｔ
であることが望ましい。
【００２４】
ノッチ幅Ｗｎとウェーハ接触部幅Ｗｔの幅の関係が上記（１）式を満たさなくとも、単に接触の有無検知によってノッチを検出してもよい。
【００２５】
次に、本プリアライメント装置を用いたウェーハのプリアライメント方法を説明する。まず、６本の把持アーム１０（１０ａ〜１０ｃ，２０ａ〜２０ｃ）を把持状態にしてウェーハ１を把持する。次に、各把持アーム１０の接触検知部５５でノッチ１ｂの有無を検出する。
【００２６】
ノッチ１ｂが検出されなかった場合、ノッチ１ｂと把持アーム１０とは重なっていないので、回転機構部３０を駆動し、ウェーハ１を回転させ、エッジ検出部２でウェーハ外周形状データを検出する。
【００２７】
他方、接触検知部５５でノッチ１ｂが検出された場合、図５に示すように、ノッチ１ｂを検出した接触検知部５５を含む１組３本の把持アーム２０ａ〜２０ｃを同時に把持状態から開放（接続解除）する。このとき、把持状態にある（開放していない）把持アーム１０ａ〜１０ｃの組のみでウェーハ１を保持できる。把持アーム１０は、上述したように、把持状態にすると回転機構部３０と連結する構成となっており、回転機構３０を回転させることで把持アーム１０ａ〜１０ｃも回転し、把持アーム１０ａ〜１０ｃに保持されているウェーハ１を回転させることができる。ウェーハ１の回転と共に、エッジ検出部２が連動してウェーハ外周縁１ａの形状を取得し、取得したウェーハ外周形状データを用いてノッチ形状を特定する。すなわち、プリアライメント装置は、把持アーム１０が予めノッチ１ｂとの重なりを検知し、開放した状態の把持アーム２０ａ〜２０ｃは回転機構部３０との接続が解除され、ウェーハ外形データ取得時の回転時には連動して回転しないためにエッジ検出部２に干渉することなく、ウェーハ外周縁１ａの形状を取得することができる。
【００２８】
また、把持アーム１０とノッチ１ｂとの重なりを検知したときは、ノッチ１ｂを検知した把持アーム２０ｃの近辺のウェーハ外周データから探索を開始することで、ノッチ位置検出の速度向上を図ることもできる。
【００２９】
このように、本プリアライメント装置によれば、ノッチ位置と把持アーム位置の重なりを予め検知し回避することで、把持アームの干渉という阻害要因がなく、ウェーハ外周データからノッチ位置を検出することができ、しかも、ウェーハ外周データからのノッチ位置検出処理にはウェーハ裏面吸着方式と同様の検出手段及び検出処理方法（検出アルゴリズム）を用いることができることにより、容易にプリアライメントを実現することができる。
【００３０】
次に、本実施形態のプリアライメント装置の動作フローを、従来のプリアライメント装置の動作フローと比較して説明する。
【００３１】
図９は、従来のプリアライメント装置の動作（制御方式）と本発明のプリアライメント装置の動作をそれぞれ示すフローチャートである。図９に示すように、従来のプリアライメント装置における動作５００及び本実施形態のプリアライメント装置における動作６００では、はじめに他の何らかの装置から、プリアライメント対象となるウェーハを把持機構部に渡され把持動作（ステップ１００）を実施する。このときウェーハの搬送元は搬送ロボット等の装置、或いは人である。
【００３２】
従来のプリアライメント装置動作５００では、ウェーハ１を把持するとウェーハ１の回転を開始し（ステップ１１０）、その回転と連動してウェーハ外周データを取得（ステップ１２０）し、ウェーハ回転を終了（ステップ１３０）後、外周データからノッチ位置を検索（ステップ１４０）する。このとき、問題なくノッチ位置を検出できれば良いが、ノッチが把持アームと重なり、ノッチの検出に失敗した場合（ステップ２００）には、ウェーハ１を把持しなおすことで把持位置を変更する（ステップ２１０）。把持位置の変更後、再度、ウェーハを回転させ（ステップ２２０）、ウェーハ外周データを取得し（ステップ２３０）、ウェーハの回転終了（ステップ２４０）後、ノッチ位置を検出しなおす（ステップ２５０）。すなわち、従来の制御方式５００では、把持アームとノッチ位置重なる場合の回避処理として、ウェーハを異なる位置で把持し直し、ノッチを再検出する方法をとるため、スループットが増大する。
【００３３】
なお、ノッチ位置の検出後は、ノッチ判定位置にウェーハを回転させることでウェーハの位置合わせ行い（ステップ１５０）、ウェーハを他の装置へ搬送する（ステップ１６０）。
【００３４】
本実施形態のプリアライメント装置の動作６００では、ウェーハ１が把持機構部（複数の把持アーム１０）に受け渡された後、上述した方法により把持アーム１０とノッチ１ｂの重なりを検出し、把持アーム２０ｃを開放（ステップ３００）することで、従来の制御方式におけるノッチ位置重なり時の退避処理（ステップ２００〜２５０）を省略することができ、スループットの低下を防ぐことができる。
【００３５】
なお、本実施形態の動作６００において、把持アーム１０とノッチ位置の重なりを回避するのとは別の目的で、例えば再検出を試みる時に把持位置を変更してみる等の目的でステップ２００〜２５０の処理を追加してもよい。この場合、把持アーム１０とノッチ位置の重なりを検知し、把持アーム回避処理を行うことで、安定した高スループットの把持方式プリアライメント装置を実現することができる。
（第２の実施形態）
本実施形態のプリアライメント装置の基本的な構成は、前実施形態の装置とほぼ同じであるが、本実施形態は、把持アームの構成が前実施形態の装置と異なる。
【００３６】
図１０（ａ）は、本実施形態のプリアライメント装置のウェーハ把持状態を示す要部拡大側面図であり、図１０（ｂ）は、ウェーハ開放状態を示す要部拡大側面図である。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、把持アーム４０の腕部４１には、ウェーハ接触部５０がウェーハ外周縁１ａから離れるように傾倒（図中、矢印４４ａ）する関節部（ヒンジ）４２と、関節部４２を駆動するアクチュエータとが設けられる。また、把持アーム４０の基部４３は、回転機構部３０に常に接続されているが、ウェーハ１の把持動作時又は開放動作時に、把持アーム４０の可動部（関節部から先外周縁）４４がウェーハ１にダメージを付与することなく把持・開放動作ができるように、ウェーハ径方向（図中、矢印４３ａ）に移動可能な構成となっている。
【００３７】
把持アーム４０の把持動作時には、可動部４４を把持位置にしてから基部４３を回転機構部３０側に移動させてウェーハ１を把持する。把持アーム４０の開放状態時には、基部４３を回転機構部３０から離れる方向に移動後、アクチュエータにより関節部４２を駆動して可動部４４を傾倒させ、ウェーハ１の下側に格納する。本装置では、接触検知部５５でノッチを検出した把持アーム群４０の可動部４４が、ウェーハ１の下側に倒れこむことで、それらの把持アーム４０は、ウェーハ１を把持し回転移動する他の把持アーム４０及びエッジ検出部２との干渉を避けることができる。
（第３の実施形態）
本実施形態のプリアライメント装置の基本的な構成は、第１及び第２の実施形態の装置とほぼ同じであるが、本実施形態は、回転機構部の構成及び把持アームの配置が前実施形態の装置と異なる。
【００３８】
図１１は、本実施形態のプリアライメント装置の構成を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図である。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、回転機構部３０は、装置ベース３上を回転する回転円板部３５を有する。回転円板部３５は、径がウェーハ１の径より大きく形成されている。把持アーム１０（基部１１、腕部１２及び接触部５０いずれも）は、ウェーハ１の外側の回転円板部３５上に配置される。また、把持アーム１５ａ〜１５ｃ、２５ａ〜２５ｃには、把持アーム１５ａ〜１５ｃ、２５ａ〜２５ｃウェーハ径方向に移動させるためのアクチュエータが設けられる。
【００３９】
図中、内側に記載されている把持アーム１５ａ〜１５ｃは把持状態を示し、外側に記載されている把持アーム２５ａ〜２５ｃは開放状態を示している。
【００４０】
把持アーム１０の把持動作又は開放動作時には、アクチュエータを駆動し、把持アームを内側に移動させる（伸ばす）ことで把持状態になり、把持アームとノッチの重なりを検出した場合、把持アームを外側に移動させる（縮ませる）ことで開放状態とする。
【００４１】
回転機構部３０を回転させると、ウェーハ把持状態の把持アーム１５ａ〜１５ｃとウェーハ開放状態の把持アーム２５ａ〜２５ｃは共に回転するが、開放状態２５ａ〜２５ｃの把持アーム１０をエッジ検出部２より外側に退避させることで、把持アーム２５ａ〜２５ｃがエッジ検出部２に干渉しない。エッジ検出部は２ａ，２ｂのように、ウェーハ１の上方及び下方に分割して固定することにより、把持アーム１０の把持・開放状態によらず把持アームの回転移動を妨げない。
【００４２】
本実施形態では、回転機構部３０と把持アーム１５ａ〜１５ｃ，２５ａ〜２５ｃを同時に回転させる構成であるが、把持アームの干渉という阻害要因なくノッチ位置を検出するプリアライメント装置を実現することができる。
（第４の実施形態）
本実施形態のプリアライメント装置の基本的な構成は、前実施形態の装置とほぼ同じであるが、本実施形態では、第１の実施形態のノッチ検出手段である感圧センサとは異なり、機械式のノッチ検出手段を備える点において異なる。
【００４３】
図１２は、把持アーム１０とウェーハ外周縁１ａとの接触部分の側面図、図１３は同上面図である。図１２及び図１３に示すように、把持アーム１０の先端に設けられるノッチ検出手段６１は、ウェーハ１の外周縁１ａに接する複数の爪部６５と、爪部６５をそれぞれ支持しウェーハ径方向に移動可能な複数の把持ピン６０とを有する。爪部６５は、例えばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂等、加工が容易で変形しにくい樹脂で形成される。ノッチ検出手段６１は、把持ピン６０を移動させるアクチュエータと、把持ピン６０の移動量を検出する手段とをさらに有する。
【００４４】
把持アーム１０がウェーハ１を把持する際、全ての把持ピン６０は、各爪部６５がウェーハ１の外周縁１ａに接触して、ウェーハ中心方向に移動する。この把持ピン６０の移動量によって、ノッチ１ｂの有無を検出することができる。
【００４５】
ノッチ１ｂの有無を検出するために、ノッチ検出手段６１は、把持アームのウェーハ接触幅Ｗｔとノッチ幅Ｗｎと把持ピン幅Ｗｃの関係が、
Ｗｃ＜Ｗｎ＜Ｗｔ
となるように構成する。
【００４６】
また、ノッチ幅Ｗｎ内にＷｃを複数本配置できるような把持ピン間隔Ｗｓであることが望ましく、１つのノッチ１ｂ内に入る把持ピン６０の本数をＭ本としたときに、
Ｗｃ×Ｍ＋Ｗｓ×（Ｍ−１）＜Ｗｎ
であるように構成するとよい。
【００４７】
このような形状検出部６１を設けた把持アーム１０でウェーハ１を把持した場合、爪部６５はウェーハ外周縁１ａの形状に沿うよう移動するため、ノッチ形状内に沿った場合の長さＬｃ１とウェーハ外周縁に沿った場合の長さＬｃ２で、最大ノッチ深さＬｎの差分を検知することで、把持アーム１０とノッチ１ｂの重なりを検知することができる。このとき、予め判明している把持ピン間隔Ｗｓと把持ピン本数から、ノッチ幅にかかっている幅を推定し、ノッチ重なり判定に用いることもできる。
【００４８】
ノッチ検出手段６１は、本実施形態では把持ピン６０をウェーハ中心方向へ引く方式のものであるが、ウェーハ外側から押す構成としてもよく、爪部６５がウェーハ外周縁１ａに接触したとき移動量によってウェーハ外周縁１ａの形状が検知できれば、把持ピン６０の伸縮（移動）方向にはこだわらない。
【００４９】
以上、把持方式のプリアライメント装置において、把持ピンの移動量を利用してウェーハ外周データを検知することで把持アームとノッチ位置の重なりを検知し、回避処理を行うプリアライメント装置を実現することができる。
【００５０】
第１〜第４の実施形態では、ノッチ検出手段は、感圧センサ等の電気的な圧力により形状を検出するもの、及び、把持ピン等の機械的な移動量により形状を検出するものであるが、他のノッチ検出手段として、ウェーハ１の外周縁１ａと把持アーム１０との接触形状を撮像する手段を把持アーム１０に設けてもよい。また、ウェーハ１を把持・開放する把持アーム等の構成と、ノッチ検出手段の構成は上述の組合せに限られるものではない。
（ウェーハ搬送装置）
本発明に係るウェーハアライメント装置を備えたウェーハ搬送装置（ミニエンバイロメント装置）について説明する。
【００５１】
図１４は、ウェーハ搬送装置の構成を示す概略図である。図１４に示すように、ウェーハ搬送装置は、筐体７０と、ウェーハ１を納めた容器７１（カセット、またはＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod））を設置するロードポート部７２と、ノッチ位置合わせ等を目的としたプリアライメント装置７３と、ウェーハ１の搬送先である半導体の製造装置または検査装置に接続される装置接続部７４と、容器７１、プリアライメント装置７３及び装置接続部７４間でウェーハ１を搬送する搬送ロボット７５を備える。搬送装置はＦＦＵ（Fun Filter Unit）等を備えることにより、容器７１や筐体７０内をクリーンな環境に維持する。プリアライメント装置７３は、第１〜第４実施形態で説明したプリアライメント装置である。ロードポート部７２には少なくとも１台以上（図では４台）の容器７１が設置され、設置数は使用環境によって適宜決定される。
【００５２】
ウェーハ１の搬送については、まずロードポート部７２に設置された容器７１から、搬送ロボット７５がウェーハ１を取得する。取得したウェーハ１は、プリアライメント装置７３に搬送され、上述したようにウェーハ７１の位置合わせを実施し、搬送ロボット７５によって装置接続部７４に運ばれ、装置接続部７４の開口部７７から半導体装置内へ搬送される。半導体装置から戻されたウェーハ１は、装置接続部７４で搬送ロボット７５によって取り出され、ロードポート部７２の容器７１内に搬送される。半導体装置からロードポート部７２にウェーハ１を戻す途中に、プリアライメント装置７３を経由して、ノッチ位置を合わせてから容器に収納することもできる。
【００５３】
このように、ウェーハ搬送装置は、プリアライメント装置７３でノッチ位置を合わせた状態でウェーハ１を搬送することができる。本実施形態のウェーハ搬送装置は、上述のプリアライメント装置７３を用いたことにより、スループットを低下させることなくウェーハ１の位置合わせを行い、搬送することができる。
【００５４】
以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定される。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る第１の実施形態のプリアライメント装置を示す側面図である。
【図２】図１のプリアライメント装置の平面図である。
【図３】図１のプリアライメント装置において把持アームとウェーハ接触部分を示す側面図である。
【図４】図１のプリアライメント装置において把持アームとウェーハ接触部分を示す上面図である。
【図５】把持アームの把持状態と開放状態とを示す上面図である。
【図６】第１の実施形態の把持機構部と回転機構部との位置関係を示す側面図である。
【図７】第１の実施形態の把持機構部と回転機構部の構成を示す側面図である。
【図８】図７の把持機構部と回転機構部との係合時を示す一部透明側面図である。
【図９】従来のプリアライメント装置の制御方式と本発明のプリアライメント装置の制御方式をそれぞれ示すフローチャートである。
【図１０】第２の実施形態のプリアライメント装置を示し、（ａ）はウェーハ把持状態の要部側面図であり、（ｂ）はウェーハ開放状態の要部側面図である。
【図１１】第３の実施形態のプリアライメント装置を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図１２】第４の実施形態のプリアライメント装置の把持機構部を示す側面図である。
【図１３】第４の実施形態のプリアライメント装置の把持機構部を示す平面図である。
【図１４】ウェーハ搬送装置の構成を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ ウェーハ
１ａ ウェーハ外周縁
１ｂ ノッチ
２ エッジ検出部
３ 装置ベース
１０ 把持アーム
３０ 回転機構部
３１ 連結アーム
５０ ウェーハ接触部
５５ 接触検知部
６０ 把持ピン
６５ 爪部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハをその外周縁で把持する複数の把持アームと、前記ウェーハ外周縁に形成されたノッチの位置を取得するエッジ検出部と、把持したウェーハを回転するための回転機構部を備え、取得したノッチ位置を基に前記ウェーハの位置合わせするウェーハアライメント装置において、
前記ウェーハ外周縁に接触する各把持アームの接触部には、前記ウェーハ外周縁のノッチが前記把持アームの接触部の位置にある場合にはこのノッチを検出するノッチ検出手段が設けられ、
且つ、前記ノッチ検出手段のうち前記ノッチを検出したノッチ検出手段を有する把持アームがある場合には、少なくともこのノッチ検出したノッチ検出手段を有する把持アームの前記ウェーハの把持状態を解除する解除機構と、この把持状態を解除された把持アームを除く１以上の把持アームの前記ウェーハに対する把持状態を維持する維持機構とを有することを特徴とするウェーハアライメント装置。
【請求項２】
請求項１記載のウェーハアライメント装置において、
前記把持アームは、２組備えられ、
前記解除機構は、前記ノッチ検出手段のうち前記ノッチを検出したノッチ検出手段を有する把持アームがある場合には、このノッチ検出したノッチ検出手段を有する把持アームが属する組の把持アームによる前記ウェーハの把持状態を解除し、
他の組の把持アームは、前記維持機構を介して前記ウェーハに対する把持状態を維持するよう構成されているウェーハアライメント装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のウェーハアライメント装置において、前記ウェーハの把持状態にある把持アームは、前記回転機構部と接続して前記回転機構部と共に回転し、他方、前記ウェーハを把持しない状態にある把持アームは、前記回転機構部との接続が解除され回転しない構成としたウェーハアライメント装置。
【請求項４】
請求項３記載のウェーハアライメント装置において、前記回転機構には、前記把持アーム側に往復移動する連結アーム部を設け、その連結アーム部の先端と前記把持アームには、回転機構部と前記把持アームとを互いに接続する接続部が設けられたウェーハアライメント装置。
【請求項５】
請求項１又は２記載のウェーハアライメント装置において、前記把持アームは、前記接触部側が前記ウェーハ外周縁から離れるように傾倒する関節部と、その関節部を駆動するアクチュエータとを有するウェーハアライメント装置。
【請求項６】
請求項１又は２記載のウェーハアライメント装置において、前記回転機構部は、前記ウェーハよりも径の大きい回転円板部を有し、前記把持アームは、前記回転円板部上のウェーハ外側に、ウェーハ径方向に移動可能に配置されるウェーハアライメント装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項記載のウェーハアライメント装置において、前記ノッチ検出手段は、ウェーハ外周縁と接触し電気的に圧力を取得する手段であるウェーハアライメント装置。
【請求項８】
請求項１記載乃至６のいずれか１項記載のウェーハアライメント装置において、前記ノッチ検出手段は、前記ウェーハの外周縁に接する複数の爪部と、爪部をそれぞれ支持しウェーハ径方向に移動可能な複数の把持ピンとを有し、前記把持ピンの移動量により機械的に前記ノッチを検出する手段であるウェーハアライメント装置。
【請求項９】
請求項１乃至６のいずれか１項記載のウェーハアライメント装置において、前記ノッチ検出手段は、前記把持アームと前記ウェーハとの接触形状を撮像する手段であるウェーハアライメント装置。
【請求項１０】
ウェーハを収納する容器と、ウェーハの位置合わせを行うウェーハアライメント装置と、前記容器からウェーハを前記アライメントに搬送するウェーハ搬送ロボットとを備えたウェーハ搬送装置において、請求項１乃至９のいずれか１項記載のウェーハアライメント装置を用いたことを特徴とするウェーハ搬送装置。
【請求項１】
ウェーハをその外周縁で把持する複数の把持アームと、前記ウェーハ外周縁に形成されたノッチの位置を取得するエッジ検出部と、把持したウェーハを回転するための回転機構部を備え、取得したノッチ位置を基に前記ウェーハの位置合わせするウェーハアライメント装置において、
前記ウェーハ外周縁に接触する各把持アームの接触部には、前記ウェーハ外周縁のノッチが前記把持アームの接触部の位置にある場合にはこのノッチを検出するノッチ検出手段が設けられ、
且つ、前記ノッチ検出手段のうち前記ノッチを検出したノッチ検出手段を有する把持アームがある場合には、少なくともこのノッチ検出したノッチ検出手段を有する把持アームの前記ウェーハの把持状態を解除する解除機構と、この把持状態を解除された把持アームを除く１以上の把持アームの前記ウェーハに対する把持状態を維持する維持機構とを有することを特徴とするウェーハアライメント装置。
【請求項２】
請求項１記載のウェーハアライメント装置において、
前記把持アームは、２組備えられ、
前記解除機構は、前記ノッチ検出手段のうち前記ノッチを検出したノッチ検出手段を有する把持アームがある場合には、このノッチ検出したノッチ検出手段を有する把持アームが属する組の把持アームによる前記ウェーハの把持状態を解除し、
他の組の把持アームは、前記維持機構を介して前記ウェーハに対する把持状態を維持するよう構成されているウェーハアライメント装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のウェーハアライメント装置において、前記ウェーハの把持状態にある把持アームは、前記回転機構部と接続して前記回転機構部と共に回転し、他方、前記ウェーハを把持しない状態にある把持アームは、前記回転機構部との接続が解除され回転しない構成としたウェーハアライメント装置。
【請求項４】
請求項３記載のウェーハアライメント装置において、前記回転機構には、前記把持アーム側に往復移動する連結アーム部を設け、その連結アーム部の先端と前記把持アームには、回転機構部と前記把持アームとを互いに接続する接続部が設けられたウェーハアライメント装置。
【請求項５】
請求項１又は２記載のウェーハアライメント装置において、前記把持アームは、前記接触部側が前記ウェーハ外周縁から離れるように傾倒する関節部と、その関節部を駆動するアクチュエータとを有するウェーハアライメント装置。
【請求項６】
請求項１又は２記載のウェーハアライメント装置において、前記回転機構部は、前記ウェーハよりも径の大きい回転円板部を有し、前記把持アームは、前記回転円板部上のウェーハ外側に、ウェーハ径方向に移動可能に配置されるウェーハアライメント装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項記載のウェーハアライメント装置において、前記ノッチ検出手段は、ウェーハ外周縁と接触し電気的に圧力を取得する手段であるウェーハアライメント装置。
【請求項８】
請求項１記載乃至６のいずれか１項記載のウェーハアライメント装置において、前記ノッチ検出手段は、前記ウェーハの外周縁に接する複数の爪部と、爪部をそれぞれ支持しウェーハ径方向に移動可能な複数の把持ピンとを有し、前記把持ピンの移動量により機械的に前記ノッチを検出する手段であるウェーハアライメント装置。
【請求項９】
請求項１乃至６のいずれか１項記載のウェーハアライメント装置において、前記ノッチ検出手段は、前記把持アームと前記ウェーハとの接触形状を撮像する手段であるウェーハアライメント装置。
【請求項１０】
ウェーハを収納する容器と、ウェーハの位置合わせを行うウェーハアライメント装置と、前記容器からウェーハを前記アライメントに搬送するウェーハ搬送ロボットとを備えたウェーハ搬送装置において、請求項１乃至９のいずれか１項記載のウェーハアライメント装置を用いたことを特徴とするウェーハ搬送装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−２１２５７（Ｐ２０１０−２１２５７Ａ）
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７９０１６（Ｐ２００８−１７９０１６）
【出願日】平成２０年７月９日（２００８．７．９）
【出願人】（０００２３３５４９）株式会社日立ハイテクコントロールシステムズ (130)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月９日（２００８．７．９）
【出願人】（０００２３３５４９）株式会社日立ハイテクコントロールシステムズ (130)
【Ｆターム（参考）】
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