ノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置
【課題】 本発明は、ノッチを備えた半導体ウェハをノッチが予め定められた方向を向くように方向付けするためのアライニング装置に関し、特に、アライニングを浸漬水中において行うことができる水中アライニング装置に関する。
【解決手段】
この水中アライニング装置は、半導体ウェハＷの少なくとも一部が浸漬水中にある間は、鉛直方向Ｖを向いたウェハの平坦面Ｐに沿って半導体ウェハＷを浸漬水槽１１内に搬送する搬送装置５と、半導体ウェハＷのノッチＮが所定位置まで回転したことを光学的に検出するとともに付着した気泡を除去する気泡除去装置３３を備えた光学式ノッチセンサ３、及び、ノッチセンサ３によるノッチ検出後に係合する係合爪４１を備えた機械的ノッチ係合装置４とを備えている。
【解決手段】
この水中アライニング装置は、半導体ウェハＷの少なくとも一部が浸漬水中にある間は、鉛直方向Ｖを向いたウェハの平坦面Ｐに沿って半導体ウェハＷを浸漬水槽１１内に搬送する搬送装置５と、半導体ウェハＷのノッチＮが所定位置まで回転したことを光学的に検出するとともに付着した気泡を除去する気泡除去装置３３を備えた光学式ノッチセンサ３、及び、ノッチセンサ３によるノッチ検出後に係合する係合爪４１を備えた機械的ノッチ係合装置４とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノッチを備えた半導体ウェハをノッチが予め定められた方向を向くように方向付けするためのアライニング装置に関し、特に、アライニングを浸漬水中において行うことができる水中アライニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハは、円柱状の半導体インゴットをスライスしたものであって、パターンが形成される表側の平坦部、その裏側の平坦部、周辺部の表裏に形成されたベベル面、このベベル面間にある円筒面を有している。この周辺部の一個所には切り欠き、いわゆる、ノッチが形成され、このノッチを形成している面（ノッチ面）は、他の面と同様に鏡面研磨処理が施される。
【０００３】
半導体ウェハは実質的に円板状であって、上記各面はウェハの中心線に関して基本的に同等である。このため、特に半導体ウェハの向きを考慮しないでも研磨することが可能である。しかしながら、ノッチ及びノッチ面だけは上のような同等性がないため、ここを研磨するに当たっては半導体ウェハのノッチ及びノッチ面が研磨工具に対峙するように方向付けしなければならない。
【０００４】
この方向付けのために、半導体ウェハ製造装置には、ウェハアライニング装置が設けられ、半導体ウェハを搬送装置によってノッチ研磨装置に搬入するに先立って、ノッチを所定の方向に向けるアライニング作業が行われる。従来から、ウェハアライニング装置は、半導体ウェハを水平に載置し、垂直な中心軸の回りにこれを回転させ、ノッチが予め定めた角度位置に来たとき回転を停止させるようにするのが通常採用されている構成である。このような構成のウェハアライニング装置の例を、特許文献１乃至６に見ることができる。
【０００５】
一方、半導体製造においては、パーティクルの付着による汚染や化学的汚染等の外的要因が歩留まりを低下させたり、製品の信頼性を損なわせるものとして最も嫌われている。そのためプロセス内においては半導体ウェハの洗浄が繰り返し行われる。また、半導体ウェハに一旦付着したパーティクルは乾燥によってより強固に付着し、洗浄によっては除去困難になる場合があること、及び、乾燥により空気に触れて予定しない酸化膜が形成されること等の問題から、できるだけ空気に曝されないようにされている。
【０００６】
このため、次工程の処理を待つ間、水中に保管するような対処策、あるいは、例えば、特許文献７、８に開示されているように、半導体ウェハを搬送する際に、純水を供給して表面を濡らしながらこれを行うといった技術も知られている。
【０００７】
【特許文献１】特開平０５−２１８１７９号公報
【特許文献２】特開平１１−０４０６５２号公報
【特許文献３】特開２００３−０５３６４５号公報
【特許文献４】特開２００３−０７７８７２号公報
【特許文献５】特開２００３−１８８２３５号公報
【特許文献６】実開平０３−１１６０３９号公報
【特許文献７】特開平０６−３２６０６７号公報
【特許文献８】特開平０７−０７４１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、半導体製造過程において半導体ウェハの乾燥を防ぐ、あるいは、半導体ウェハをできるだけ空気に曝されないようにするという一般的な課題は当技術分野において知られているところであるが、本発明は、単にこのような一般的な課題解決にとどまらせることなく、半導体ウェハのアライニングを水中で実行するようにして、アライニングの間には全く空気に接触させないようにすること、及び、アライニングを水中で行うために、これまでのような空気中におけるアライニング作業では全く生じない問題、あるいは、問題にされない特有の事項までも解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、浸漬水を流入させるための注入口及び注入された浸漬水が予め定められた水位を超えたとき水面近傍から流出させるため流出口を備えた浸漬水槽、上記浸漬水槽内の浸漬水中で、ノッチを備えた半導体ウェハを支持し、これを回転させる複数の支持ローラ、上記支持ローラを回転させる駆動ベルト、上記駆動ベルトを駆動するベルト駆動装置、上記半導体ウェハの周縁部を望むようにして水中に配置され、前記周縁部に形成されたノッチがこの配置位置まで回転したとき、これを光学的に検出する光学式ノッチセンサ、上記光学式ノッチセンサの光路を遮る気泡を除去する気泡除去装置、機械的ノッチ係合装置であって、上記ノッチに機械的に係合可能な係合爪、上記半導体ウェハの周縁部に向けて上記係合爪を付勢することが可能であって、付勢状態と付勢解除状態とを切り換えることができる係合爪付勢装置、及び、上記係合爪が上記ノッチに係合したとき、これを検出する係合センサを備えた機械的ノッチ係合装置、上記半導体ウェハを上記支持ローラによる支持位置に搬入出するための搬送装置、及び、制御装置であって、上記支持ローラに支持された半導体ウェハを回転させ、上記光学式ノッチセンサが上記ノッチを検出したとき、上記係合爪付勢装置を付勢状態に切り換え、上記半導体ウェハの更なる回転によって上記係合爪が上記ノッチに係合したことが上記係合センサによって検出されたとき、上記ベルト駆動装置を停止させるように制御する制御装置を備えていることを特徴とするノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置である。
【００１０】
第２番目の発明は、第１番目の発明のノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置において、上記気泡除去装置は、上記光学式ノッチセンサの光路に向けて水を噴出するためのノズルを備えていることを特徴とするノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置である。
【００１１】
第３番目の発明は、第２番目の発明のノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置において、上記光学式ノッチセンサは、一端が浸漬水槽外に設置された発受光装置に結合され、他端が互いに向き合って上記半導体ウェハの周縁部を望むように配置された一対の光ファイバセンサを備えていることを特徴とするノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置である。
【００１２】
第４番目の発明は、第３番目の発明のノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置において、上記制御装置は、上記係合爪付勢装置を付勢状態に切り換えたとき、上記半導体ウェハの回転速度を第１速度からこれより低速の第２速度へと切り換えることが可能であることを特徴とするノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置である。
【００１３】
第５番目の発明は、第４番目の発明のノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置において、上記係合爪は、上記半導体ウェハの回転軸方向に沿って同じ断面輪郭形状を有しており、上記ノッチとの接触位置をこの方向に沿って変更することが可能であることを特徴とするノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置である。
【００１４】
第６番目の発明は、第５番目の発明のノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置において、上記複数の支持ローラの内の一部の支持ローラは、上記半導体ウェハの搬送路上に在り、上記搬送装置が上記半導体ウェハを搬送するとき、この搬送路から退避位置に一時的に退避するものであって、これにより、上記半導体ウェハが正面方向の大きい浸漬水の抵抗を受けることなく、その平坦面に沿って搬送することを可能とするものであることを特徴とするノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置である。
【００１５】
第７番目の発明は、第６番目の発明のノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置において、上記支持ローラは、上記半導体ウェハをその平坦面が実質的に鉛直となる状態で支持するものであることを特徴とするノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置によれば、半導体ウェハはアライニング実行中に浸漬水中にあり、この間全く空気に接触することがないため、付着したパーティクルの乾燥による汚染や空気中の酸素による化学的汚染を防止できるので、半導体製造過程における歩留まりや製品の信頼性を低下させる要因を少なくすることができる。
【００１７】
本願発明では、ノッチの検出に光学式ノッチセンサが使用される。ところが、水中であるため半導体ウェハのノッチ面あるいはノッチセンサの光学面に気泡が付着して光路を遮り、ノッチ検出の信頼性に支障を来すおそれがでてくる。
【００１８】
つまり、搬送装置が外部空気中の半導体ウェハを水面を通過して浸漬水中に搬送するとき、ノッチの窪み内に気泡が抱き込まれ、脱落することなく、半導体ウェハがそのままアライニング位置に支持されるような場合、あるいは、浸漬水中に漂っている気泡が何らかの原因でノッチセンサの光学又はノッチ面に付着するような場合に生じると考えられる。
【００１９】
本願発明では、気泡除去装置が備えられており、これらの付着した気泡を除去することにより、アライニングが浸漬水中で行われることから生じるこの特有の問題を解決している。これは本願発明の特徴の一つである。気泡除去装置は、最も簡単な例をあげるとすれば、光学式ノッチセンサの光路に向けてノズルから水を噴出する構成によって具体化することができる。
【００２０】
上記光学式ノッチセンサは、一対の光ファイバセンサが用いられ、その一端が浸漬水槽外に設置された発受光装置に結合され、他端が互いに向き合って上記半導体ウェハの周縁部を望むように配置されている。発受光装置は、浸漬水の影響を受けにくい外部に設置されるので、光学式ノッチセンサ全体を水中に設置する場合に比べ、電気絶縁等の対策やメンテナンスが容易になり、トラブルも少なくすることができる。
【００２１】
本願発明では、アライニングに際し、支持ローラによって、半導体ウェハは支持、回転させられるが、この支持ローラ自体は、駆動ベルトによる駆動方式が採用されている。これは、簡易かつ水中使用のトラブルが最も少ないからである。しかしながら、駆動ベルトは柔軟性を持たせるためにゴムが使用されているため、駆動力を伝達する際に、ある程度の伸びが伴うことを避けられない。
【００２２】
このため、光学式ノッチセンサ単独でノッチ位置を検出して半導体ウェハの回転を停止させる構造とした場合、アライニング動作後に、半導体ウェハには駆動ベルトの伸びがゆっくり収縮することによるわずかな回転が生じる。本願発明では、アライニング動作の最後で、ノッチにノッチ係合爪を挿入し、この機械的係合により、上記収縮による意図しない回転が生じるのを防止するようにしている。光学式ノッチセンサによるノッチ検出と係合爪によるノッチへの機械的係合の組み合わせは、本願発明の特徴の一つである。
【００２３】
ノッチ検出時に半導体ウェハをできるだけ速く回転させる方がアライニング時間の観点から有利である。しかしながら、他方では、ノッチ係合爪の係合が機械的であるため、速すぎれば係合時に衝撃が生じノッチ面を傷つけるおそれがある。このため、あまり高速にすることができない。本願発明では、係合爪付勢装置を付勢状態に切り換えたとき、半導体ウェハの回転速度を第１速度からこれより低速の第２速度へと切り換えるように制御することが可能である。
【００２４】
これにより、本発明では、光学式ノッチセンサがノッチを検出するまでは高速の第１速度で、この検出後、ノッチ係合爪がノッチに係合するまでは低速の第２速度で半導体ウェハが回転することになる。これにより、ノッチ面を傷つけることなく、アライニング時間の短縮をはかることができる。
【００２５】
係合爪は、ノッチとの係合を繰り返すうちに摩耗し、位置決めの精度が低下してくる。本発明では、係合爪が半導体ウェハの回転軸方向に沿って同じ断面輪郭形状を有している。長い期間同じ接触位置で使用した結果、摩耗が生じ、精度が確保できなくなった場合、あるいはその前に、上記ノッチとの接触位置を上記方向に沿って移動させ、接触位置を変更することが可能である。
【００２６】
本願発明では、半導体ウェハは、支持ローラによってその平坦面が実質的に鉛直となる状態で支持されて、アライニングされる。搬送装置が、例えば、外部から支持ローラによる支持位置まで、及び、この支持位置から、例えば、外部へと、半導体ウェハを搬送する場合などに、少なくとも、半導体ウェハの一部が浸漬水中にあってその抵抗力が搬送に影響する間は、次の理由からできるだけ半導体ウェハの平坦面に沿わせるような方向に半導体ウェハを移動させる。
【００２７】
上記搬送は、通常、ハンドの３、４個の把持ピンを用い、半導体ウェハの上下のベベル面間に在る円筒面の周囲から把持ピンを押しつけるようにして把持することにより行われる。このため、接触部は円筒面同士が外側で接する状態となり、接触面積がきわめて少なくなる。したがって、接触部にはきわめて局所的な力がかかることになる。このため、薄く、しかも半導体ウェハが脆性材料であることと相まって、強い力では把持することができない。
【００２８】
本願発明では、半導体ウェハが支持される姿勢と搬送される方向とが実質的に同じ面内にあり、また、半導体ウェハが浸漬水中を搬送される間、面直角方向の移動を実質的に含まない。このため、浸漬水の抵抗を最小限にとどめることができる。これにより、浸漬水の面直角方向の抵抗は非常に小さくなり、これに打ち勝つための強力な搬送力、あるいは、強力なウェハ把持力は必要とされなくなるので、これらを原因とする半導体ウェハの破損を防止することができる。
【００２９】
また、破損を考えて搬送速度をことさら低く抑える必要がなく、更に、半導体ウェハの平坦面が実質的に鉛直となる状態で支持するように支持ローラを設けた場合、半導体ウェハは水面に対し実質的に鉛直方向に搬送されることになるので、水中における搬送距離も時間も短くすることができ、アライニングの全処理時間が短くて済む。
【００３０】
このように、アライニング時の支持姿勢、搬送時の姿勢、搬送方向を実質的に同一の鉛直面（つまり水面に対して垂直な面）内にもってくることは、水中で効率よくアライニングすることを可能とした本願発明の特徴の一つである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１は、本発明が適用された水中アライニング装置の正面図、図２は、水中アライニング装置の側面図である。図３、図４は、図１の要部拡大図である。
【００３２】
本発明が適用された水中アライニング装置１は、浸漬水槽１１を備えている。浸漬水槽１１は、浸漬水を流入させるための注入口１１１及び注入された浸漬水が予め定められた水位を超えたとき水面近傍から流出させるための流出口１１２を備えている。水面近傍には汚染物質が集まりやすいので、水面近傍から浸漬水を流出させることにより、浸漬水全体の汚染を防止できる。なお、排出口１１３は、装置のメンテナンス等のために浸漬水全部を抜くためのものである。
【００３３】
ノッチＮを備えた半導体ウェハＷは、この浸漬水槽１１内に張られた浸漬水の中で、その平坦面Ｐが実質的に鉛直となる状態で複数の支持ローラ２１、２２によって支持され、回転させられる。
【００３４】
一方の支持ローラ２１は、回転軸２１１に固定、支持されている。ローラアーム２３が、この回転軸２１１の回りで揺動可能に設けられている。このローラアーム２３の反対側端部近傍にはアーム固定軸２２１が設けられており、他方の支持ローラ２２が、このアーム固定軸２２１を中心に回転可能に設けられている。
【００３５】
ローラアーム２３の端部（図１で上側）には長さ方向に縦溝２３１が形成されている。揺動駆動源２４は、揺動可能な駆動アーム２４１を備えており、その揺動中心２４２とは反対の側には揺動ピン２４３が固定されている。揺動ピン２４３はローラアーム２３の縦溝２３１内に嵌合しており、揺動駆動源２４によって駆動アーム２４１が揺動すると、ローラアーム２３も揺動する。
【００３６】
揺動駆動源２４によって駆動アーム２４１を揺動させ、左右一対あるローラアーム２３を上に向かって開かせることにより、支持プーリが退避し、半導体ウェハＷが２つの支持ローラ２２の間を通過できるようになる。また、反対に、一対のローラアーム２３を閉じることにより、運び込まれた半導体ウェハＷは、合計４個の支持ローラ２１、２２によって挟み込まれ、これにより支持される。
【００３７】
支持ローラ２１、２２は、それぞれに同軸、一体のローラプーリ２１ｐ、２２ｐを備えており、ローラプーリ２１ｐ、２２ｐが回転するとき支持ローラ２１、２２も回転する。また、ローラプーリ２１ｐと２２ｐとの間には駆動ベルト２５３が掛け渡されている。
【００３８】
回転軸２１１には更に駆動プーリ２１ｑが固定されている。左右の駆動プーリ２１ｑともう一つの駆動プーリ２５２の間には駆動ベルト２５１が掛け渡されている。駆動プーリ２５２はベルト駆動装置２５によって回転駆動される。
【００３９】
ベルト駆動装置２５により駆動プーリ２５２が回転すると、この回転は、駆動プーリ２５２→駆動ベルト２５１→駆動プーリ２１ｑ→回転軸２１１→ローラプーリ２１ｐ→駆動ベルト２５３→ローラプーリ２２ｐに伝達される。この結果、ベルト駆動装置２５によって４つの支持ローラ２１、２２が同じ方向に回転駆動されるので、これらに支持されている半導体ウェハＷも回転する。
【００４０】
浸漬水槽１１内には、半導体ウェハＷのノッチＮを光学的に検出する光学式ノッチセンサ３が配置されている。光学式ノッチセンサ３は、支持ローラ２１、２２に支持されている半導体ウェハＷの周縁部を望むように水中に配置され、周縁部に形成されたノッチＮがこの配置位置まで回転したとき、これを検出する。
【００４１】
光学式ノッチセンサ３は、一端が浸漬水槽１１外に設置された発受光装置３１に結合され、他端が互いに向き合って半導体ウェハＷの周縁部を望むように配置された一対の光ファイバセンサ３２１、３２２を備えている。また、光学式ノッチセンサ３には気泡除去装置３３が設けられており、そのノズル３３１から、上記周縁部を望む光ファイバセンサ３２１、３２２の向かい合う間隙、つまり、光学式ノッチセンサ３の光路に向けて水を噴出させることによって、正常な検出を妨げるところの光路を遮る気泡を除去する。
【００４２】
半導体ウェハＷの回転方向で見て光学式ノッチセンサ３の下流側には機械的ノッチ係合装置４が設けられている。この機械的ノッチ係合装置４は、ノッチＮに機械的に係合可能な係合爪４１、係合爪付勢装置４２、係合センサ４３を備えている。係合爪付勢装置４２は、半導体ウェハＷの周縁部に向けて係合爪４１を付勢することが可能であり、付勢状態と付勢解除状態とを切り換えることができる。係合センサ４３は、係合爪４１がノッチＮに係合したこと（あるいは係合してないこと）を検出する。
【００４３】
係合爪４１は爪レバー４２１の一端に設けられている。爪レバー４２１は、調整スリーブ４１２内で自由に回転可能な軸棒４１１に固定されている。調整スリーブ４１２はねじ部４１２１及びフランジ４１２４を備えている。浸漬水槽１１内の水槽壁４１３の適宜位置には取り付け穴４１３１が設けられている。調整スリーブ４１２は、調整ナット４１２２により水槽壁４１３に取り付けられている。水槽壁４１３とフランジ４１２４の間には水密用蛇腹４１２３が設けられている。
【００４４】
調整ナット４１２２のねじ込み量を調整することにより、軸棒４１１の軸方向位置を調整することができる。更に、係合爪４１は、半導体ウェハＷの回転軸方向に沿って同じ断面輪郭形状を有しているため、軸棒４１１に取り付けられた爪レバー４２１、その先端の係合爪４１の位置（図４矢印）を変更し、ノッチＮとの接触位置をこの方向に沿って変更することが可能となる。
【００４５】
上記軸棒４１１の他端（浸漬水槽１１外）にはおもりレバー４２２が固定されており、調整おもり４４がおもりレバー４２２上を摺動可能に取り付けられている。調整おもり４４は板バネ４４１によりおもりレバー４２２に向けて付勢され、適度の摩擦抵抗が与えられている。このため、調整おもり４４をスライドさせることができ、おもりレバー４２２上の軸方向位置を調整することができる。
【００４６】
調整おもり４４の重さによりおもりレバー４２２及び爪レバー４２１を反時計方向へ回そうとする付勢力が生じ、調整おもり４４の位置調整により、半導体ウェハＷに向けての係合爪４１の付勢力の大きさを調整することができる。付勢力の大きさ調整は、このような調整おもり４４の位置調整によるだけでなく、他の任意の構成、例えば、エアシリンダ４５のピストンロッド４５１とおもりレバー４２２を直接連結させるような構成を採用することも可能であり、その際の付勢力の大きさは、エアシリンダ４５に供給するエアーの圧力を調整することによるものとなる。
【００４７】
エアシリンダ４５は、そのピストンロッド４５１によりおもりレバー４２２を押し上げることができるので、後述の制御装置によりエアシリンダ４５を操作し、係合爪４１の半導体ウェハＷへの付勢状態及び付勢解除状態を切り換えることができる。
【００４８】
搬送装置５は、ハンド５１及び搬送制御装置５２を備えており、水中アライニング装置１外部から、支持ローラ２１による支持位置まで、及び、この支持位置から装置外部へと、半導体ウェハＷを搬送する。搬送装置５により半導体ウェハＷは、その少なくとも一部が浸漬水中にある間は、半導体ウェハＷの平坦面Ｐに沿って搬送される。半導体ウェハＷが支持される姿勢と搬送される方向とが同じ面内（図２の鉛直面Ｖ上）にあるので、半導体ウェハが浸漬水中を搬送される間、面直角方向の移動を含まない。
【００４９】
なお、ハンド５１は、アライニングするために搬入したとき、半導体ウェハＷを支持ローラ２１、２２に受け渡した後は、把持爪が半導体ウェハＷと干渉しないように水平方向（図２における左方向）に引き下がり、アライニング終了後は、これと逆のコースをとるのはいうまでもない。
【００５０】
このため、浸漬水の抵抗を最小限にとどめることができる。これにより、浸漬水の面直角方向の抵抗はなくなり、これに打ち勝つための強力な搬送力、あるいは、強力なウェハ把持力は必要とされなくなるので、これらを原因とする半導体ウェハの破損を防止することができる。平坦面Ｐは鉛直面に沿って搬送、支持されるので、半導体ウェハの水中における搬送距離も短くすることができ、アライニングの全処理時間が短くて済む。
【００５１】
制御装置６は、支持ローラ２１、２２に支持された半導体ウェハＷを回転させ、光学式ノッチセンサ３がノッチＮを検出したとき、機械的ノッチ係合装置４の係合爪付勢装置４２を付勢状態に切り換える。このとき、より確実にノッチＮを検出し、半導体ウェハＷや係合爪４１の傷付きや摩耗を防止するために、半導体ウェハＷの回転速度を第１速度からこれより低速の第２速度へと切り換えるようにすることも可能である。そして、半導体ウェハＷの更なる回転によって係合爪４１がノッチＮに係合したことが係合センサ４３によって検出されたとき、ベルト駆動装置２５を停止させるように制御する。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、本発明が適用された水中アライニング装置の正面図である。
【図２】図２は、水中アライニング装置の側面図である。
【図３】図３は、要部拡大図である。
【図４】図４は、要部拡大図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 水中アライニング装置
１１ 浸漬水槽
１１１ 注入口
１１２ 流出口
１１３ 排出口
２１ 支持ローラ
２１１ 回転軸
２１ｐ ローラプーリ
２１ｑ 駆動プーリ
２２ 支持ローラ
２２１ アーム固定軸
２２ｐ ローラプーリ
２３ ローラアーム
２３１ 縦溝
２４ 揺動駆動源
２４１ 駆動アーム
２４２ 揺動中心
２４３ 揺動ピン
２５ ベルト駆動装置
２５１ 駆動ベルト
２５２ 駆動プーリ
２５３ 駆動ベルト
３ 光学式ノッチセンサ
３１ 発受光装置
３２１、３２２ 光ファイバセンサ
３３ 気泡除去装置
３３１ ノズル
４ 機械的ノッチ係合装置
４１ 係合爪
４１１ 軸棒
４１２ 調整スリーブ
４１２１ ねじ部
４１２２ 調整ナット
４１２３ 水密用蛇腹
４１２４ フランジ
４１３ ブラケット
４１３１ 取り付け穴
４２ 係合爪付勢装置
４２１ 爪レバー
４２２ おもりレバー
４３ 係合センサ
４４ 調整おもり
４４１ 板バネ
４５ エアシリンダ
４５１ ピストンロッド
５ 搬送装置
５１ ハンド
５２ 搬送制御装置
６ 制御装置
Ｎ ノッチ
Ｐ 平坦面
Ｖ 鉛直面
Ｗ 半導体ウェハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノッチを備えた半導体ウェハをノッチが予め定められた方向を向くように方向付けするためのアライニング装置に関し、特に、アライニングを浸漬水中において行うことができる水中アライニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハは、円柱状の半導体インゴットをスライスしたものであって、パターンが形成される表側の平坦部、その裏側の平坦部、周辺部の表裏に形成されたベベル面、このベベル面間にある円筒面を有している。この周辺部の一個所には切り欠き、いわゆる、ノッチが形成され、このノッチを形成している面（ノッチ面）は、他の面と同様に鏡面研磨処理が施される。
【０００３】
半導体ウェハは実質的に円板状であって、上記各面はウェハの中心線に関して基本的に同等である。このため、特に半導体ウェハの向きを考慮しないでも研磨することが可能である。しかしながら、ノッチ及びノッチ面だけは上のような同等性がないため、ここを研磨するに当たっては半導体ウェハのノッチ及びノッチ面が研磨工具に対峙するように方向付けしなければならない。
【０００４】
この方向付けのために、半導体ウェハ製造装置には、ウェハアライニング装置が設けられ、半導体ウェハを搬送装置によってノッチ研磨装置に搬入するに先立って、ノッチを所定の方向に向けるアライニング作業が行われる。従来から、ウェハアライニング装置は、半導体ウェハを水平に載置し、垂直な中心軸の回りにこれを回転させ、ノッチが予め定めた角度位置に来たとき回転を停止させるようにするのが通常採用されている構成である。このような構成のウェハアライニング装置の例を、特許文献１乃至６に見ることができる。
【０００５】
一方、半導体製造においては、パーティクルの付着による汚染や化学的汚染等の外的要因が歩留まりを低下させたり、製品の信頼性を損なわせるものとして最も嫌われている。そのためプロセス内においては半導体ウェハの洗浄が繰り返し行われる。また、半導体ウェハに一旦付着したパーティクルは乾燥によってより強固に付着し、洗浄によっては除去困難になる場合があること、及び、乾燥により空気に触れて予定しない酸化膜が形成されること等の問題から、できるだけ空気に曝されないようにされている。
【０００６】
このため、次工程の処理を待つ間、水中に保管するような対処策、あるいは、例えば、特許文献７、８に開示されているように、半導体ウェハを搬送する際に、純水を供給して表面を濡らしながらこれを行うといった技術も知られている。
【０００７】
【特許文献１】特開平０５−２１８１７９号公報
【特許文献２】特開平１１−０４０６５２号公報
【特許文献３】特開２００３−０５３６４５号公報
【特許文献４】特開２００３−０７７８７２号公報
【特許文献５】特開２００３−１８８２３５号公報
【特許文献６】実開平０３−１１６０３９号公報
【特許文献７】特開平０６−３２６０６７号公報
【特許文献８】特開平０７−０７４１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、半導体製造過程において半導体ウェハの乾燥を防ぐ、あるいは、半導体ウェハをできるだけ空気に曝されないようにするという一般的な課題は当技術分野において知られているところであるが、本発明は、単にこのような一般的な課題解決にとどまらせることなく、半導体ウェハのアライニングを水中で実行するようにして、アライニングの間には全く空気に接触させないようにすること、及び、アライニングを水中で行うために、これまでのような空気中におけるアライニング作業では全く生じない問題、あるいは、問題にされない特有の事項までも解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、浸漬水を流入させるための注入口及び注入された浸漬水が予め定められた水位を超えたとき水面近傍から流出させるため流出口を備えた浸漬水槽、上記浸漬水槽内の浸漬水中で、ノッチを備えた半導体ウェハを支持し、これを回転させる複数の支持ローラ、上記支持ローラを回転させる駆動ベルト、上記駆動ベルトを駆動するベルト駆動装置、上記半導体ウェハの周縁部を望むようにして水中に配置され、前記周縁部に形成されたノッチがこの配置位置まで回転したとき、これを光学的に検出する光学式ノッチセンサ、上記光学式ノッチセンサの光路を遮る気泡を除去する気泡除去装置、機械的ノッチ係合装置であって、上記ノッチに機械的に係合可能な係合爪、上記半導体ウェハの周縁部に向けて上記係合爪を付勢することが可能であって、付勢状態と付勢解除状態とを切り換えることができる係合爪付勢装置、及び、上記係合爪が上記ノッチに係合したとき、これを検出する係合センサを備えた機械的ノッチ係合装置、上記半導体ウェハを上記支持ローラによる支持位置に搬入出するための搬送装置、及び、制御装置であって、上記支持ローラに支持された半導体ウェハを回転させ、上記光学式ノッチセンサが上記ノッチを検出したとき、上記係合爪付勢装置を付勢状態に切り換え、上記半導体ウェハの更なる回転によって上記係合爪が上記ノッチに係合したことが上記係合センサによって検出されたとき、上記ベルト駆動装置を停止させるように制御する制御装置を備えていることを特徴とするノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置である。
【００１０】
第２番目の発明は、第１番目の発明のノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置において、上記気泡除去装置は、上記光学式ノッチセンサの光路に向けて水を噴出するためのノズルを備えていることを特徴とするノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置である。
【００１１】
第３番目の発明は、第２番目の発明のノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置において、上記光学式ノッチセンサは、一端が浸漬水槽外に設置された発受光装置に結合され、他端が互いに向き合って上記半導体ウェハの周縁部を望むように配置された一対の光ファイバセンサを備えていることを特徴とするノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置である。
【００１２】
第４番目の発明は、第３番目の発明のノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置において、上記制御装置は、上記係合爪付勢装置を付勢状態に切り換えたとき、上記半導体ウェハの回転速度を第１速度からこれより低速の第２速度へと切り換えることが可能であることを特徴とするノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置である。
【００１３】
第５番目の発明は、第４番目の発明のノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置において、上記係合爪は、上記半導体ウェハの回転軸方向に沿って同じ断面輪郭形状を有しており、上記ノッチとの接触位置をこの方向に沿って変更することが可能であることを特徴とするノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置である。
【００１４】
第６番目の発明は、第５番目の発明のノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置において、上記複数の支持ローラの内の一部の支持ローラは、上記半導体ウェハの搬送路上に在り、上記搬送装置が上記半導体ウェハを搬送するとき、この搬送路から退避位置に一時的に退避するものであって、これにより、上記半導体ウェハが正面方向の大きい浸漬水の抵抗を受けることなく、その平坦面に沿って搬送することを可能とするものであることを特徴とするノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置である。
【００１５】
第７番目の発明は、第６番目の発明のノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置において、上記支持ローラは、上記半導体ウェハをその平坦面が実質的に鉛直となる状態で支持するものであることを特徴とするノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置によれば、半導体ウェハはアライニング実行中に浸漬水中にあり、この間全く空気に接触することがないため、付着したパーティクルの乾燥による汚染や空気中の酸素による化学的汚染を防止できるので、半導体製造過程における歩留まりや製品の信頼性を低下させる要因を少なくすることができる。
【００１７】
本願発明では、ノッチの検出に光学式ノッチセンサが使用される。ところが、水中であるため半導体ウェハのノッチ面あるいはノッチセンサの光学面に気泡が付着して光路を遮り、ノッチ検出の信頼性に支障を来すおそれがでてくる。
【００１８】
つまり、搬送装置が外部空気中の半導体ウェハを水面を通過して浸漬水中に搬送するとき、ノッチの窪み内に気泡が抱き込まれ、脱落することなく、半導体ウェハがそのままアライニング位置に支持されるような場合、あるいは、浸漬水中に漂っている気泡が何らかの原因でノッチセンサの光学又はノッチ面に付着するような場合に生じると考えられる。
【００１９】
本願発明では、気泡除去装置が備えられており、これらの付着した気泡を除去することにより、アライニングが浸漬水中で行われることから生じるこの特有の問題を解決している。これは本願発明の特徴の一つである。気泡除去装置は、最も簡単な例をあげるとすれば、光学式ノッチセンサの光路に向けてノズルから水を噴出する構成によって具体化することができる。
【００２０】
上記光学式ノッチセンサは、一対の光ファイバセンサが用いられ、その一端が浸漬水槽外に設置された発受光装置に結合され、他端が互いに向き合って上記半導体ウェハの周縁部を望むように配置されている。発受光装置は、浸漬水の影響を受けにくい外部に設置されるので、光学式ノッチセンサ全体を水中に設置する場合に比べ、電気絶縁等の対策やメンテナンスが容易になり、トラブルも少なくすることができる。
【００２１】
本願発明では、アライニングに際し、支持ローラによって、半導体ウェハは支持、回転させられるが、この支持ローラ自体は、駆動ベルトによる駆動方式が採用されている。これは、簡易かつ水中使用のトラブルが最も少ないからである。しかしながら、駆動ベルトは柔軟性を持たせるためにゴムが使用されているため、駆動力を伝達する際に、ある程度の伸びが伴うことを避けられない。
【００２２】
このため、光学式ノッチセンサ単独でノッチ位置を検出して半導体ウェハの回転を停止させる構造とした場合、アライニング動作後に、半導体ウェハには駆動ベルトの伸びがゆっくり収縮することによるわずかな回転が生じる。本願発明では、アライニング動作の最後で、ノッチにノッチ係合爪を挿入し、この機械的係合により、上記収縮による意図しない回転が生じるのを防止するようにしている。光学式ノッチセンサによるノッチ検出と係合爪によるノッチへの機械的係合の組み合わせは、本願発明の特徴の一つである。
【００２３】
ノッチ検出時に半導体ウェハをできるだけ速く回転させる方がアライニング時間の観点から有利である。しかしながら、他方では、ノッチ係合爪の係合が機械的であるため、速すぎれば係合時に衝撃が生じノッチ面を傷つけるおそれがある。このため、あまり高速にすることができない。本願発明では、係合爪付勢装置を付勢状態に切り換えたとき、半導体ウェハの回転速度を第１速度からこれより低速の第２速度へと切り換えるように制御することが可能である。
【００２４】
これにより、本発明では、光学式ノッチセンサがノッチを検出するまでは高速の第１速度で、この検出後、ノッチ係合爪がノッチに係合するまでは低速の第２速度で半導体ウェハが回転することになる。これにより、ノッチ面を傷つけることなく、アライニング時間の短縮をはかることができる。
【００２５】
係合爪は、ノッチとの係合を繰り返すうちに摩耗し、位置決めの精度が低下してくる。本発明では、係合爪が半導体ウェハの回転軸方向に沿って同じ断面輪郭形状を有している。長い期間同じ接触位置で使用した結果、摩耗が生じ、精度が確保できなくなった場合、あるいはその前に、上記ノッチとの接触位置を上記方向に沿って移動させ、接触位置を変更することが可能である。
【００２６】
本願発明では、半導体ウェハは、支持ローラによってその平坦面が実質的に鉛直となる状態で支持されて、アライニングされる。搬送装置が、例えば、外部から支持ローラによる支持位置まで、及び、この支持位置から、例えば、外部へと、半導体ウェハを搬送する場合などに、少なくとも、半導体ウェハの一部が浸漬水中にあってその抵抗力が搬送に影響する間は、次の理由からできるだけ半導体ウェハの平坦面に沿わせるような方向に半導体ウェハを移動させる。
【００２７】
上記搬送は、通常、ハンドの３、４個の把持ピンを用い、半導体ウェハの上下のベベル面間に在る円筒面の周囲から把持ピンを押しつけるようにして把持することにより行われる。このため、接触部は円筒面同士が外側で接する状態となり、接触面積がきわめて少なくなる。したがって、接触部にはきわめて局所的な力がかかることになる。このため、薄く、しかも半導体ウェハが脆性材料であることと相まって、強い力では把持することができない。
【００２８】
本願発明では、半導体ウェハが支持される姿勢と搬送される方向とが実質的に同じ面内にあり、また、半導体ウェハが浸漬水中を搬送される間、面直角方向の移動を実質的に含まない。このため、浸漬水の抵抗を最小限にとどめることができる。これにより、浸漬水の面直角方向の抵抗は非常に小さくなり、これに打ち勝つための強力な搬送力、あるいは、強力なウェハ把持力は必要とされなくなるので、これらを原因とする半導体ウェハの破損を防止することができる。
【００２９】
また、破損を考えて搬送速度をことさら低く抑える必要がなく、更に、半導体ウェハの平坦面が実質的に鉛直となる状態で支持するように支持ローラを設けた場合、半導体ウェハは水面に対し実質的に鉛直方向に搬送されることになるので、水中における搬送距離も時間も短くすることができ、アライニングの全処理時間が短くて済む。
【００３０】
このように、アライニング時の支持姿勢、搬送時の姿勢、搬送方向を実質的に同一の鉛直面（つまり水面に対して垂直な面）内にもってくることは、水中で効率よくアライニングすることを可能とした本願発明の特徴の一つである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１は、本発明が適用された水中アライニング装置の正面図、図２は、水中アライニング装置の側面図である。図３、図４は、図１の要部拡大図である。
【００３２】
本発明が適用された水中アライニング装置１は、浸漬水槽１１を備えている。浸漬水槽１１は、浸漬水を流入させるための注入口１１１及び注入された浸漬水が予め定められた水位を超えたとき水面近傍から流出させるための流出口１１２を備えている。水面近傍には汚染物質が集まりやすいので、水面近傍から浸漬水を流出させることにより、浸漬水全体の汚染を防止できる。なお、排出口１１３は、装置のメンテナンス等のために浸漬水全部を抜くためのものである。
【００３３】
ノッチＮを備えた半導体ウェハＷは、この浸漬水槽１１内に張られた浸漬水の中で、その平坦面Ｐが実質的に鉛直となる状態で複数の支持ローラ２１、２２によって支持され、回転させられる。
【００３４】
一方の支持ローラ２１は、回転軸２１１に固定、支持されている。ローラアーム２３が、この回転軸２１１の回りで揺動可能に設けられている。このローラアーム２３の反対側端部近傍にはアーム固定軸２２１が設けられており、他方の支持ローラ２２が、このアーム固定軸２２１を中心に回転可能に設けられている。
【００３５】
ローラアーム２３の端部（図１で上側）には長さ方向に縦溝２３１が形成されている。揺動駆動源２４は、揺動可能な駆動アーム２４１を備えており、その揺動中心２４２とは反対の側には揺動ピン２４３が固定されている。揺動ピン２４３はローラアーム２３の縦溝２３１内に嵌合しており、揺動駆動源２４によって駆動アーム２４１が揺動すると、ローラアーム２３も揺動する。
【００３６】
揺動駆動源２４によって駆動アーム２４１を揺動させ、左右一対あるローラアーム２３を上に向かって開かせることにより、支持プーリが退避し、半導体ウェハＷが２つの支持ローラ２２の間を通過できるようになる。また、反対に、一対のローラアーム２３を閉じることにより、運び込まれた半導体ウェハＷは、合計４個の支持ローラ２１、２２によって挟み込まれ、これにより支持される。
【００３７】
支持ローラ２１、２２は、それぞれに同軸、一体のローラプーリ２１ｐ、２２ｐを備えており、ローラプーリ２１ｐ、２２ｐが回転するとき支持ローラ２１、２２も回転する。また、ローラプーリ２１ｐと２２ｐとの間には駆動ベルト２５３が掛け渡されている。
【００３８】
回転軸２１１には更に駆動プーリ２１ｑが固定されている。左右の駆動プーリ２１ｑともう一つの駆動プーリ２５２の間には駆動ベルト２５１が掛け渡されている。駆動プーリ２５２はベルト駆動装置２５によって回転駆動される。
【００３９】
ベルト駆動装置２５により駆動プーリ２５２が回転すると、この回転は、駆動プーリ２５２→駆動ベルト２５１→駆動プーリ２１ｑ→回転軸２１１→ローラプーリ２１ｐ→駆動ベルト２５３→ローラプーリ２２ｐに伝達される。この結果、ベルト駆動装置２５によって４つの支持ローラ２１、２２が同じ方向に回転駆動されるので、これらに支持されている半導体ウェハＷも回転する。
【００４０】
浸漬水槽１１内には、半導体ウェハＷのノッチＮを光学的に検出する光学式ノッチセンサ３が配置されている。光学式ノッチセンサ３は、支持ローラ２１、２２に支持されている半導体ウェハＷの周縁部を望むように水中に配置され、周縁部に形成されたノッチＮがこの配置位置まで回転したとき、これを検出する。
【００４１】
光学式ノッチセンサ３は、一端が浸漬水槽１１外に設置された発受光装置３１に結合され、他端が互いに向き合って半導体ウェハＷの周縁部を望むように配置された一対の光ファイバセンサ３２１、３２２を備えている。また、光学式ノッチセンサ３には気泡除去装置３３が設けられており、そのノズル３３１から、上記周縁部を望む光ファイバセンサ３２１、３２２の向かい合う間隙、つまり、光学式ノッチセンサ３の光路に向けて水を噴出させることによって、正常な検出を妨げるところの光路を遮る気泡を除去する。
【００４２】
半導体ウェハＷの回転方向で見て光学式ノッチセンサ３の下流側には機械的ノッチ係合装置４が設けられている。この機械的ノッチ係合装置４は、ノッチＮに機械的に係合可能な係合爪４１、係合爪付勢装置４２、係合センサ４３を備えている。係合爪付勢装置４２は、半導体ウェハＷの周縁部に向けて係合爪４１を付勢することが可能であり、付勢状態と付勢解除状態とを切り換えることができる。係合センサ４３は、係合爪４１がノッチＮに係合したこと（あるいは係合してないこと）を検出する。
【００４３】
係合爪４１は爪レバー４２１の一端に設けられている。爪レバー４２１は、調整スリーブ４１２内で自由に回転可能な軸棒４１１に固定されている。調整スリーブ４１２はねじ部４１２１及びフランジ４１２４を備えている。浸漬水槽１１内の水槽壁４１３の適宜位置には取り付け穴４１３１が設けられている。調整スリーブ４１２は、調整ナット４１２２により水槽壁４１３に取り付けられている。水槽壁４１３とフランジ４１２４の間には水密用蛇腹４１２３が設けられている。
【００４４】
調整ナット４１２２のねじ込み量を調整することにより、軸棒４１１の軸方向位置を調整することができる。更に、係合爪４１は、半導体ウェハＷの回転軸方向に沿って同じ断面輪郭形状を有しているため、軸棒４１１に取り付けられた爪レバー４２１、その先端の係合爪４１の位置（図４矢印）を変更し、ノッチＮとの接触位置をこの方向に沿って変更することが可能となる。
【００４５】
上記軸棒４１１の他端（浸漬水槽１１外）にはおもりレバー４２２が固定されており、調整おもり４４がおもりレバー４２２上を摺動可能に取り付けられている。調整おもり４４は板バネ４４１によりおもりレバー４２２に向けて付勢され、適度の摩擦抵抗が与えられている。このため、調整おもり４４をスライドさせることができ、おもりレバー４２２上の軸方向位置を調整することができる。
【００４６】
調整おもり４４の重さによりおもりレバー４２２及び爪レバー４２１を反時計方向へ回そうとする付勢力が生じ、調整おもり４４の位置調整により、半導体ウェハＷに向けての係合爪４１の付勢力の大きさを調整することができる。付勢力の大きさ調整は、このような調整おもり４４の位置調整によるだけでなく、他の任意の構成、例えば、エアシリンダ４５のピストンロッド４５１とおもりレバー４２２を直接連結させるような構成を採用することも可能であり、その際の付勢力の大きさは、エアシリンダ４５に供給するエアーの圧力を調整することによるものとなる。
【００４７】
エアシリンダ４５は、そのピストンロッド４５１によりおもりレバー４２２を押し上げることができるので、後述の制御装置によりエアシリンダ４５を操作し、係合爪４１の半導体ウェハＷへの付勢状態及び付勢解除状態を切り換えることができる。
【００４８】
搬送装置５は、ハンド５１及び搬送制御装置５２を備えており、水中アライニング装置１外部から、支持ローラ２１による支持位置まで、及び、この支持位置から装置外部へと、半導体ウェハＷを搬送する。搬送装置５により半導体ウェハＷは、その少なくとも一部が浸漬水中にある間は、半導体ウェハＷの平坦面Ｐに沿って搬送される。半導体ウェハＷが支持される姿勢と搬送される方向とが同じ面内（図２の鉛直面Ｖ上）にあるので、半導体ウェハが浸漬水中を搬送される間、面直角方向の移動を含まない。
【００４９】
なお、ハンド５１は、アライニングするために搬入したとき、半導体ウェハＷを支持ローラ２１、２２に受け渡した後は、把持爪が半導体ウェハＷと干渉しないように水平方向（図２における左方向）に引き下がり、アライニング終了後は、これと逆のコースをとるのはいうまでもない。
【００５０】
このため、浸漬水の抵抗を最小限にとどめることができる。これにより、浸漬水の面直角方向の抵抗はなくなり、これに打ち勝つための強力な搬送力、あるいは、強力なウェハ把持力は必要とされなくなるので、これらを原因とする半導体ウェハの破損を防止することができる。平坦面Ｐは鉛直面に沿って搬送、支持されるので、半導体ウェハの水中における搬送距離も短くすることができ、アライニングの全処理時間が短くて済む。
【００５１】
制御装置６は、支持ローラ２１、２２に支持された半導体ウェハＷを回転させ、光学式ノッチセンサ３がノッチＮを検出したとき、機械的ノッチ係合装置４の係合爪付勢装置４２を付勢状態に切り換える。このとき、より確実にノッチＮを検出し、半導体ウェハＷや係合爪４１の傷付きや摩耗を防止するために、半導体ウェハＷの回転速度を第１速度からこれより低速の第２速度へと切り換えるようにすることも可能である。そして、半導体ウェハＷの更なる回転によって係合爪４１がノッチＮに係合したことが係合センサ４３によって検出されたとき、ベルト駆動装置２５を停止させるように制御する。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、本発明が適用された水中アライニング装置の正面図である。
【図２】図２は、水中アライニング装置の側面図である。
【図３】図３は、要部拡大図である。
【図４】図４は、要部拡大図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 水中アライニング装置
１１ 浸漬水槽
１１１ 注入口
１１２ 流出口
１１３ 排出口
２１ 支持ローラ
２１１ 回転軸
２１ｐ ローラプーリ
２１ｑ 駆動プーリ
２２ 支持ローラ
２２１ アーム固定軸
２２ｐ ローラプーリ
２３ ローラアーム
２３１ 縦溝
２４ 揺動駆動源
２４１ 駆動アーム
２４２ 揺動中心
２４３ 揺動ピン
２５ ベルト駆動装置
２５１ 駆動ベルト
２５２ 駆動プーリ
２５３ 駆動ベルト
３ 光学式ノッチセンサ
３１ 発受光装置
３２１、３２２ 光ファイバセンサ
３３ 気泡除去装置
３３１ ノズル
４ 機械的ノッチ係合装置
４１ 係合爪
４１１ 軸棒
４１２ 調整スリーブ
４１２１ ねじ部
４１２２ 調整ナット
４１２３ 水密用蛇腹
４１２４ フランジ
４１３ ブラケット
４１３１ 取り付け穴
４２ 係合爪付勢装置
４２１ 爪レバー
４２２ おもりレバー
４３ 係合センサ
４４ 調整おもり
４４１ 板バネ
４５ エアシリンダ
４５１ ピストンロッド
５ 搬送装置
５１ ハンド
５２ 搬送制御装置
６ 制御装置
Ｎ ノッチ
Ｐ 平坦面
Ｖ 鉛直面
Ｗ 半導体ウェハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浸漬水を流入させるための注入口及び注入された浸漬水が予め定められた水位を超えたとき水面近傍から流出させるため流出口を備えた浸漬水槽、
上記浸漬水槽内の浸漬水中で、ノッチを備えた半導体ウェハを支持し、これを回転させる複数の支持ローラ、
上記支持ローラを回転させる駆動ベルト、
上記駆動ベルトを駆動するベルト駆動装置、
上記半導体ウェハの周縁部を望むようにして水中に配置され、前記周縁部に形成されたノッチがこの配置位置まで回転したとき、これを光学的に検出する光学式ノッチセンサ、
上記光学式ノッチセンサの光路を遮る気泡を除去する気泡除去装置、
機械的ノッチ係合装置であって、
上記ノッチに機械的に係合可能な係合爪、
上記半導体ウェハの周縁部に向けて上記係合爪を付勢することが可能であって、付勢状態と付勢解除状態とを切り換えることができる係合爪付勢装置、及び、
上記係合爪が上記ノッチに係合したとき、これを検出する係合センサ
を備えた機械的ノッチ係合装置、
上記半導体ウェハを上記支持ローラによる支持位置に搬入出するための搬送装置、及び、
制御装置であって、上記支持ローラに支持された半導体ウェハを回転させ、上記光学式ノッチセンサが上記ノッチを検出したとき、上記係合爪付勢装置を付勢状態に切り換え、上記半導体ウェハの更なる回転によって上記係合爪が上記ノッチに係合したことが上記係合センサによって検出されたとき、上記ベルト駆動装置を停止させるように制御する制御装置
を備えていることを特徴とするノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置において、
上記気泡除去装置は、上記光学式ノッチセンサの光路に向けて水を噴出するためのノズルを備えていること
を特徴とするノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置。
【請求項３】
請求項２に記載されたノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置において、
上記光学式ノッチセンサは、一端が浸漬水槽外に設置された発受光装置に結合され、他端が互いに向き合って上記半導体ウェハの周縁部を望むように配置された一対の光ファイバセンサを備えていること
を特徴とするノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置。
【請求項４】
請求項３に記載されたノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置において、
上記制御装置は、上記係合爪付勢装置を付勢状態に切り換えたとき、上記半導体ウェハの回転速度を第１速度からこれより低速の第２速度へと切り換えることが可能であること
を特徴とするノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置。
【請求項５】
請求項４に記載されたノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置において、
上記係合爪は、上記半導体ウェハの回転軸方向に沿って同じ断面輪郭形状を有しており、上記ノッチとの接触位置をこの方向に沿って変更することが可能であること
を特徴とするノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置。
【請求項６】
請求項５に記載されたノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置において、
上記複数の支持ローラの内の一部の支持ローラは、上記半導体ウェハの搬送路上に在り、上記搬送装置が上記半導体ウェハを搬送するとき、この搬送路から退避位置に一時的に退避するものであって、これにより、上記半導体ウェハが正面方向の大きい浸漬水の抵抗を受けることなく、その平坦面に沿って搬送することを可能とするものであること
を特徴とするノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置。
【請求項７】
請求項６に記載されたノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置において、
上記支持ローラは、上記半導体ウェハをその平坦面が実質的に鉛直となる状態で支持するものであること
を特徴とするノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置。
【請求項１】
浸漬水を流入させるための注入口及び注入された浸漬水が予め定められた水位を超えたとき水面近傍から流出させるため流出口を備えた浸漬水槽、
上記浸漬水槽内の浸漬水中で、ノッチを備えた半導体ウェハを支持し、これを回転させる複数の支持ローラ、
上記支持ローラを回転させる駆動ベルト、
上記駆動ベルトを駆動するベルト駆動装置、
上記半導体ウェハの周縁部を望むようにして水中に配置され、前記周縁部に形成されたノッチがこの配置位置まで回転したとき、これを光学的に検出する光学式ノッチセンサ、
上記光学式ノッチセンサの光路を遮る気泡を除去する気泡除去装置、
機械的ノッチ係合装置であって、
上記ノッチに機械的に係合可能な係合爪、
上記半導体ウェハの周縁部に向けて上記係合爪を付勢することが可能であって、付勢状態と付勢解除状態とを切り換えることができる係合爪付勢装置、及び、
上記係合爪が上記ノッチに係合したとき、これを検出する係合センサ
を備えた機械的ノッチ係合装置、
上記半導体ウェハを上記支持ローラによる支持位置に搬入出するための搬送装置、及び、
制御装置であって、上記支持ローラに支持された半導体ウェハを回転させ、上記光学式ノッチセンサが上記ノッチを検出したとき、上記係合爪付勢装置を付勢状態に切り換え、上記半導体ウェハの更なる回転によって上記係合爪が上記ノッチに係合したことが上記係合センサによって検出されたとき、上記ベルト駆動装置を停止させるように制御する制御装置
を備えていることを特徴とするノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置において、
上記気泡除去装置は、上記光学式ノッチセンサの光路に向けて水を噴出するためのノズルを備えていること
を特徴とするノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置。
【請求項３】
請求項２に記載されたノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置において、
上記光学式ノッチセンサは、一端が浸漬水槽外に設置された発受光装置に結合され、他端が互いに向き合って上記半導体ウェハの周縁部を望むように配置された一対の光ファイバセンサを備えていること
を特徴とするノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置。
【請求項４】
請求項３に記載されたノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置において、
上記制御装置は、上記係合爪付勢装置を付勢状態に切り換えたとき、上記半導体ウェハの回転速度を第１速度からこれより低速の第２速度へと切り換えることが可能であること
を特徴とするノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置。
【請求項５】
請求項４に記載されたノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置において、
上記係合爪は、上記半導体ウェハの回転軸方向に沿って同じ断面輪郭形状を有しており、上記ノッチとの接触位置をこの方向に沿って変更することが可能であること
を特徴とするノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置。
【請求項６】
請求項５に記載されたノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置において、
上記複数の支持ローラの内の一部の支持ローラは、上記半導体ウェハの搬送路上に在り、上記搬送装置が上記半導体ウェハを搬送するとき、この搬送路から退避位置に一時的に退避するものであって、これにより、上記半導体ウェハが正面方向の大きい浸漬水の抵抗を受けることなく、その平坦面に沿って搬送することを可能とするものであること
を特徴とするノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置。
【請求項７】
請求項６に記載されたノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置において、
上記支持ローラは、上記半導体ウェハをその平坦面が実質的に鉛直となる状態で支持するものであること
を特徴とするノッチを備えた半導体ウェハのための水中アライニング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２７２３９３（Ｐ２００９−２７２３９３Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２０１２３（Ｐ２００８−１２０１２３）
【出願日】平成２０年５月２日（２００８．５．２）
【出願人】（０００１０７７４５）スピードファム株式会社 (62)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２日（２００８．５．２）
【出願人】（０００１０７７４５）スピードファム株式会社 (62)
【Ｆターム（参考）】
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