プリアライナ装置およびそれを備えた搬送システム
【課題】主に、小径ウエハを確実にアライメントすることができること、ウエハを搬送してくるロボットハンドの形状に影響されることなくウエハの受け渡しが可能であることを課題とする。
【解決手段】リフト機構１７のリフトピン１８の上下動の動作が、ウエハ２０の載置部１１がＸ軸移動機構１５とＹ軸移動機構１４とによって動作する平面方向との移動動作とは無関係におこなわれるよう構成する。
【解決手段】リフト機構１７のリフトピン１８の上下動の動作が、ウエハ２０の載置部１１がＸ軸移動機構１５とＹ軸移動機構１４とによって動作する平面方向との移動動作とは無関係におこなわれるよう構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体の製造装置や検査装置に使用されて半導体ウエハの外周の形状を検出し、ウエハの位置を所望の位置へ位置決めするプリアライナ装置であって、特に小径ウエハや複数の種類のウエハに対応できるプリアライナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置の処理対象であるシリコンウエハは大口径化が進んでいる。ウエハサイズの歴史を振り返ると、７５ｍｍ、１００ｍｍ、１２５ｍｍ、１５０ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍと大口径化を繰り返しており、現在の市場は３００ｍｍが主流である。ウエハを大口径化することで、ウエハ１枚から取れるＩＣチップ数が多くなり、生産性が向上することから、半導体デバイスメーカーは積極的にウエハの大口径化を進めてきた。しかし、近年になって半導体市場では多品種少量生産が進み、小径ウエハのニーズが増えてきた。また、昨今の地球温暖化防止対策で脚光を浴びているＬＥＤの製造装置市場においても、小径のサファイアウエハが使われている。ＬＥＤは発光効率がよく、長寿命であることから環境性能に優れており、薄形テレビやＰＣのバックライトを始め、車両照明、携帯電話などに多く使用されている。特に白色ＬＥＤは、蛍光灯に代わる照明器具として注目されている。
【０００３】
このように、小径ウエハへのニーズがあるＬＥＤなどの製造プロセスでは、シリコンと同じくウエハの中心合わせやオリフラの位置合わせが必要なものがあり、ここでプリアライナ装置が使用されている。かつて、シリコンウエハで小径が主流であったときの中心合わせや位置決め方法は、ウエハが収納されているカセット内で複数のウエハ側面に対して一括して複数のローラ等で押し当て回転させて、オリフラ部分を機械的に位置合わせするものが多かった。しかし、現在の装置では枚葉処理が主流となっていることから、ウエハ１枚ごとに位置合わせを行う必要があり、高クリーン度で、位置決め精度も高精度なプリアライナ装置が要求されている。小径のウエハサイズは、ＬＥＤで代表的な５０ｍｍから、１００ｍｍ、１５０ｍｍ、２００ｍｍへと移行していくと予測される。従って、プリアライナ装置には、従来と異なり、枚葉処理に対応しつつ、高精度で、これら小径のウエハサイズの変更にフレキシブルに対応できることが要求されてきている。
【０００４】
半導体製造装置等において、プリアライナ装置は、主にウェハ搬送ロボットと組み合わせて使用され、ロボットから移載されたウエハを保持し、ウエハを回転させることによって、その外周に予め施されているノッチやオリフラなどの切り欠き部分を検知するとともに、外周の形状を検知し、この情報をもとにウエハを所定の円周方向に回転させ、さらにウエハ自体の中心位置を決定（センタリング）する装置である。プリアライナ装置による、ウエハの円周方向の位置決めとセンタリングの動作を、アライメント動作と呼んでいる。
【０００５】
従来技術のプリアライナ装置として、例えば特許文献１がある。特許文献１では、ＸＹ方向移動機構と回転機構を有し、かつ、ウエハエッジ検出センサを２つ備えている。特許文献１では、ウエハを載置するウエハ載置パッドにウエハを載置し、回転機構でウエハを回転させ、そのときのウエハの外周をウエハエッジ検出センサで検出し、ウエハの回転中心とウエハ自身の中心位置との偏心量を算出し、ノッチやオリフラなどの切欠き部分を回転機構によって所望の位置に回転させ、かつ、ロボットハンドにウエハを渡したときに偏心量がなくなるように、ＸＹ方向移動機構によって平面２方向にウエハおよびウエハ載置パッドを移動させるプリアライナを開示している。
【０００６】
【特許文献１】特開平１−５７６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、プリアライメント装置のウエハを円周方向にさせる回転機構が、ウエハ裏面の中心部を吸着したり支持したりするウエハ載置パッドであるため、ロボットとプリアライナ間でウエハの受け渡しをするためには、ロボットハンドがウエハ載置パッドと干渉しないよう、ロボットハンドがＵ字形状でなくてはならない。
しかし、ウエハサイズが小径の場合、ロボットハンドがＵ字形状のフォーク形だと、把持面積が小さくなるため、パドル（へら）形が適しているのにもかかわらず、特許文献１の構成では、ロボットとプリアライナ間での適切にウエハの受け渡しを実現できなくなる。このことについて図４を使って説明する。図４は、従来のプリアライナ装置とそれにウエハを搬送するロボットのロボットハンドがＵ字形状である場合を示す上面図である。図において、Ｕ字形ロボットハンド３２がウエハ載置パッド１１とウエハを授受しようとしている。Ｕ字形ロボットハンド３２はウエハ載置パッド１１に干渉しない形状でないとウエハ搬送が成り立たないため、ロボットハンドは必然的にＵ字形となる。
ここで、Ｕ字形ロボットハンド３２のＵ字の内幅寸法Ｗ１は、ウエハ載置パッド１１の外径φＰＤよりも大きく、Ｌ１やＬ２で示すクリアラインスを確保する必要がある。また、Ｕ字形ロボットハンド３２のＵ字の外幅寸法Ｗ２は、図示しないウエハ２０のカセット形状に制約を受け、ウエハ２０の外径φＷＤよりも小さくなければならない。ウエハ２０が大口径の場合は、Ｗ２−Ｗ１の面積が十分確保できるのでＵ字形ロボットハンド３２によるウエハ２０の保持は問題とならないが、ウエハ２０が小径になるにつれてＵ字形ロボットハンド３２の形状は、カセットやウエハ載置パッド１１からの寸法制約が大きくなり、Ｗ２−Ｗ１の面積では小径ウエハを確実に保持できないという問題がある。従って、小径ウエハのアライメントを確実に行なおうとすれば、搬送装置のハンドはパドル形でなければならない。
【０００８】
そこで、パドル形のロボットハンドとウエハ載置パッドとの間でウエハの受け渡しを行なうため、プリアライナ装置にリフト機構を設ける必要がある。リフト機構は、ロボットハンドがウエハ載置パッドと直接ウエハを授受できない場合に設けるための機構であって、ロボットハンドとウエハを授受し、かつ、しかし、ウエハ載置パッドともウエハを授受するための機構である。
しかし、特許文献１のような構成の場合、つまり、ウエハ載置パッドが平面の直角２方向に動きながらウエハの中心位置をアライメントする場合、一般的にはウエハ載置パッドとともにリフト機構が平面２方向に動くように設けられていた。これは、ウエハの載置パッドのみが平面２方向に動くと、リフト機構と干渉する恐れを無くすためである。
また、以上のように、ウエハ載置パッドとリフト機構とがともにＸＹ移動機構に搭載されて移動する構成において、ウエハが小径のものに対応させるため、ウエハ載置パッドとリフト機構とをウエハエッジ検出センサに接近させると、リフト機構とロボットハンドとのウエハの授受の際、ウエハがウエハエッジ検出センサに干渉してしまう恐れがある。この干渉を避けるため、ウエハ載置パッドとウエハエッジ検出センサとを離してしまった場合、あるいは、ロボットハンドがウエハ載置パッドに載置したウエハの偏心量が大きすぎた場合、センサが適切にウエハの外周を検知できなくなるおそれがある。このような場合、ロボットによって再度ウエハをウエハ載置パッドに置き換えないといけない。
また、特許文献１では、異径ウエハ（径の異なるウエハ）に対応できる構成について開示されていない。異径ウエハに対応するためには、ウエハエッジ検出センサとウエハ載置パッドとの間の距離を変えればよいことは容易に思いつく。つまり、特許文献１において、ウエハの径に応じて、ウエハ載置パッドをＸＹ移動機構を使ってウエハエッジ検出センサ側に接近させればよいが、上記のように、リフト機構がウエハ載置パッドとともに移動してしまうと、ウエハの授受ができないおそれがある。
【０００９】
従って、本発明は、小径ウエハを確実にアライメントすることができること、ウエハを搬送してくるロボットハンドの形状に影響されることなくウエハの受け渡しが可能であること、ロボットによるウエハの載置位置がずれていた場合でもアライメントすることができること、を可能にするプリアライナ装置を開示する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は、次のように構成するとよい。
すなわち、搬送装置が搬送してきたウエハを保持し、前記ウエハの円周方向と中心とを所望の位置に移動させるプリアライナ装置において、前記ウエハを載置する載置部と、 前記ウエハを載置した前記載置部を回転させる回転機構と、前記回転機構によって回転する前記ウエハの外周を検知するウエハエッジ検出センサと、前記載置部と前記回転機構とを前記ウエハエッジ検出センサの方向に移動させるＸ軸移動機構と、前記載置部と前記回転機構と前記Ｘ軸移動機構とを前記ウエハエッジ検出センサの方向とは直角の平面方向に移動させるＹ軸移動機構と、前記搬送装置と前記ウエハを授受するとともに、上下動を行なって前記載置部と前記ウエハを授受するリフト機構と、前記回転機構と前記Ｘ軸移動機構と前記Ｙ軸移動機構と前記リフト機構とをコントロールするとともに、前記ウエハエッジ検出センサの信号から前記ウエハのノッチもしくはオリフラの位置と前記ウエハの中心位置とを算出するコントローラと、を備え、前記リフト機構の前記上下動の動作が、前記載置部の前記Ｘ軸移動機構と前記Ｙ軸移動機構とによる平面方向との移動とは無関係におこなわれるよう構成する。
また、前記リフト機構が、前記載置部を取り囲むように設けられた少なくとも３本のリフトピンを備え、前記少なくとも３本のリフトピンが、前記搬送装置が進入可能な方向を変更できるよう、前記リフトピンのそれぞれの位置を移動できるよう構成する。
また、前記回転機構が前記ウエハを保持した前記載置部を回転させ、前記ウエハエッジ検出センサが前記ウエハの外周を検知し、前記コントローラが前記載置部の回転中心に対する前記ウエハの中心の偏心量を算出したとき、前記偏心量が、前記Ｘ軸移動機構あるいは前記Ｙ軸移動機構の動作限界量を超えていた場合、前記Ｘ軸移動機構あるいは前記Ｙ軸移動機構が前記動作限界量を動作したのちに、前記リフト機構が持ち替え動作を行うよう構成する。
また、前記ウエハの径に応じた信号を受信すると、前記信号に応じて、前記Ｘ軸移動機構が、前記ウエハエッジ検出センサが前記ウエハの外周を検出できる位置となるよう、前記載置部と前記回転機構とを、前記ウエハエッジ検出センサの方向に所定量だけ移動させるよう構成する。
さらに、前記所定量の移動後、前記回転機構が前記ウエハを保持した前記載置部を回転させ、前記ウエハエッジ検出センサが前記ウエハの外周を検知し、前記コントローラが前記載置部の回転中心に対する前記ウエハの中心の偏心量を算出すると、前記Ｘ軸移動機構と前記Ｙ軸移動機構は、前記偏心量に前記所定量を加算した量だけ動き、その後、前記リフト機構が前記ウエハを保持するよう構成する。
また、前記リフト機構の上下動の使用有無を設定できるよう構成する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、プリアライメント装置のウエハを平面２方向へ移動させる機構として、Ｘ軸移動機構とＹ軸移動機構と回転機構とを有しており、かつ、Ｘ軸およびＹ軸移動機構の動作に連動しない独立したリフト機構を有しているため、搬送機構（例えばロボットハンド）がパドル形のハンドであっても、ウエハの受け渡しが可能である。
さらに、プリアライナ装置でウエハの偏心量を算出した結果、この偏心量がＸやＹ軸の移動機構の動作範囲外であった場合でも、リフト機構でウエハを持ち替え動作するので、搬送装置のハンドでウエハを置き換えることなく、プリアライナ装置単体で確実にアライメント動作が完了する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態を示すプリアライナ装置の側断面図である。
【図２】図１のプリアライナ装置とパドル形ハンドとのウエハ授受を示す上面図である。
【図３】図２のプリアライナ装置に対するパドル形ハンドの進入方向が逆の場合を示す上面図である。
【図４】従来のプリアライナ装置とＵ字形ハンドとのウエハ授受を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に、本発明の一実施形態であるプリアライナ装置の側断面図を示す。プリアライナ装置のフレーム１０は、箱体状に形成されていて、ウエハ載置パッド１１の上部がフレーム１０の上面から突出している。ウエハ２０は、ウエハ載置パッド１１に載置される。ウエハ２０は図示しないロボットなど搬送装置が搬送してくる。ウエハ載置パッド１１は、ウエハ２０の裏面中央付近を支持する。ウエハ載置パッド１１は、本実施例の場合、図示しない真空吸引機構に接続されており、その上面に形成された溝に負圧を発生させることで、ウエハ２０を吸着保持する。あるいは、摩擦係数が高い弾性体（例えばフッ素ゴム）などをウエハ載置パッド１１の上面に装着し、ウエハ２０の裏面に接触させて摩擦による支持でウエハ２０を保持してもよい。
【００１４】
ウエハ載置パッド１１は、フレーム１０内に収容されている回転機構１２と接続され、回転機構１２によって回転する。つまりウエハ載置パッド１１は、ウエハ２０を水平に保持し、ウエハ２０の平面を水平に保ったまま回転する。回転機構１２は、モータ１６を有している。モータ１６は回転機構１２の動力源であり、本実施例の場合、プーリとベルトを介してウエハ載置パッド１１を回転させる。回転機構１２の動力源は、回転型のエアシリンダを用いても良いが、いずれにしても、回転機構１２には載置パッド１１の回転位置を検出できるものを備える必要がある。
【００１５】
フレーム１０の上面にはウエハエッジ検出センサ１９が載置されている。ウエハエッジ検出センサ１９は、ウエハ載置パッド１１に載置されたウエハ２０が回転機構１２によって回転したときの外周を検知できる位置に配置されている。本実施例では、ウエハエッジ検出センサ１９はＣＣＤセンサであって、ウエハ２０の下側あるいは上側の一方に配置された光源からの光がウエハ２０の外周によって遮光されたことを他方のＣＣＤセンサにて検出する。また、このとき、その情報と回転機構１２の回転位置の情報とを使って、図示しないプリアライナ装置のコントローラが、ウエハ載置パッド１１の回転中心からウエハ２０の中心位置の偏心量（平面方向のずれ量）と、ノッチやオリフラなどの特徴形状の周方向の位置とを算出する。なお、コントローラは、回転機構１２、後述するＸ軸移動機構１５とＹ軸移動機構１４もコントロールする。
【００１６】
ウエハ載置パッド１１および回転機構１２を支持しているのがＹ軸移動機構１４である。Ｙ軸移動機構１４は、回転機構１２を支持する回転機構支持部材１３と、回転機構支持部材１３をＹ軸方向に移動させるモータとを備えている。Ｙ軸方向は、図１では、紙面前後方向であって、ウエハ２０の平面方向の１方向である。回転機構支持部材１３はリニアガイドなどで精密に案内されるとともに、モータによって位置が制御される。
ウエハ載置パッド１１と回転機構１２とＹ軸移動機構１４とを支持しているのがＸ軸移動機構１５である。Ｘ軸移動機構１５はＹ軸移動機構と基本構成は同じである。Ｘ軸移動機構１５は、Ｙ軸移動機構１４をＸ軸方向に移動させる。Ｘ軸方向は、図１では、紙面左右方向であって、上記Ｙ軸方向とは直角な平面方向の１方向である。
従って、Ｙ軸移動機構１４は、ウエハ載置パッド１１と回転機構１２とをＹ軸方向に移動させる。また、Ｘ軸移動機構１５は、ウエハ載置パッド１１と回転機構１２とＹ軸移動機構１４とをＸ軸方向に移動させる。Ｘ軸移動機構１５、Ｙ軸移動機構１４も、回転機構１２とともにフレーム１０内に収容されている。
【００１７】
リフト機構１７について説明する。リフト機構１７は少なくとも３本からなるリフトピン１８と、それらを同時に昇降（上下）動作させる駆動源とから構成される。本実施例では、ウエハ載置パッド１１の周囲を取り囲むように、３本のリフトピン１８が配置されている。リフトピン１８のそれぞれは、フレーム１０の上面から突出している。リフトピン１８のそれぞれは、本実施例の場合、フレーム１０に収容されたエアシリンダによって昇降動作する。リフト機構１７の駆動源であるエアシリンダは、フレーム１０の内部に直接固定されている。つまり、上記のＸ軸移動機構１５、Ｙ軸移動機構１４には支持されておらず、リフトピン１８の上下動作は、回転機構１２、Ｘ軸移動機構１５、Ｙ軸移動機構１４の動作とは無関係である。
リフトピン１８のそれぞれの上端部には、例えば摩擦係数が高い弾性体（例えばフッ素ゴム）などが装着されている。リフトピン１８のそれぞれの高さは等しい。リフトピン１８が上昇したとき、ウエハ載置パッド１１の上に載置されていたウエハ２０を、ウエハ載置パッド１１より上に持ち上げる。一方、リフトピン１８が下降するとき、ウエハ載置パッド１１に対して、ウエハ２０を載せることができる。そして、リフトピン１８が下降したとき、リフトピン１８の上端面は、ウエハ載置パッド１１に載置されているウエハ２０の下面よりもさらに下方に位置する。
【００１８】
リフトピン１８についてさらに説明する。図２は、図１のプリアライナ装置の上面図（平面図）であって、パドル形ハンド３１がリフトピン１８にウエハ２０を授受するときを示している。図２のように、３本のリフトピン１８は、ウエハ載置パッド１１を取り囲むように、ウエハ載置パッド１１の回転中心を中心としてほぼ等分配置になるよう配置されている。ここで、図２において、３本のリフトピン１８を、リフトピン１８ａ、１８ｂ、１８ｃとすると、リフトピン１８ａと１８ｂ、１８ｂと１８ｃ、１８ｃと１８ａ、のいずれかの距離は、搬送装置３０のパドル形ハンド３１の幅よりも大きくなるよう配置されている。つまり、パドル形ハンド３１の幅寸法Ｗ３よりも、少なくともハンドの進入方向に対してリフトピン同士の内寸法Ｗ４が大きくなるよう配置されている。この場合、少なくともリフトピン１８ｂと１８ｃの間の寸法Ｗ４がＷ３よりも大きくなっている。また、パドル形ハンド３１はカセットの形状に影響を受けるが、このリフトピン１８はウエハ２０の範囲内であって、後述するようにウエハ載置パッド１１の動作を妨げる位置になければどこに設置しても良い。
さらに、本実施例の場合、３本のリフトピン１８ａ、ｂ、ｃは、その位置が自由に変更できるよう構成されている。つまり、図２では、紙面の上側からパドル形ハンド３１が進入できるよう、リフトピン１８が配置されているが、これを紙面下側からパドル形ハンド３１が進入できるよう、図３のように、それらの配置が変更できるようになっている。
【００１９】
さらに、本実施例のリフトピン１８は、ウエハ載置パッド１１の動作を妨げない位置に配置されているので、このことについて以下説明する。パドル形ハンド３１は、毎回、予め決められた同じ位置でリフトピン１８とウエハ２０の授受を行う。従って、パドル形ハンド３１がリフトピン１８からアライメントが終了したウエハ２０を受け取るとき、ウエハ２０の中心位置が補正された状態で受け取ることができるよう、コントローラがウエハの偏心量を算出する。ウエハ載置パッド１１は、この偏心量を無くすように上記Ｘ軸移動機構１５とＹ軸移動機構１４とによって偏心量を補正する動作を行う。一方、上述したように、リフトピン１８の上下動作は、Ｘ軸移動機構１５とＹ軸移動機構１４とによるウエハ載置パッド１１の平面２方向の動作とは無関係なので、リフトピン１８を適切な位置に配置しないと、ウエハ載置パッド１１の平面２方向の動作によってウエハ載置パッド１１とリフトピン１８とが干渉する恐れがある。ウエハ載置パッド１１は、上記Ｘ軸移動機構１５とＹ軸移動機構１４とによって、図２の斜線部の範囲を動作する。本実施例の場合、ウエハ載置パッド１１の基準位置から、＋Ｘ方向に５０ｍｍ、−Ｘ方向に５ｍｍ、＋Ｙ方向に５ｍｍ、−Ｙ方向に５ｍｍ、それぞれ移動できるように構成されている。＋Ｘ方向は、ウエハ載置パッド１１からみてウエハエッジ検出センサ１９に向かう方向である。基準位置は、本実施例の場合、ウエハ載置パッド１１の中心に８インチウエハの中心が載置されたとき、ウエハエッジ検出センサ１９がウエハ２０の外周を適切に検知できる位置である。ウエハ載置パッド１１に、６インチあるいは４インチなど、基準位置にあるウエハ載置パッド１１に載置されたとしてもウエハ２０の外周をウエハエッジ検出センサ１９が適切に検知できないような小径のウエハが載置される場合、図示しないコントローラが、ウエハの径ごとに設定された信号を受信すると、これに応じてコントローラは、ウエハ載置パッド１１を所定の量だけ＋Ｘ方向に移動させる。この所定の量だけウエハ載置パッド１１が動くと、ウエハ載置パッド１１は、ウエハの外周をウエハエッジ検出センサ１９が適切に検知できる位置になる。また、このとき、ウエハ載置パッド１１は、リフトピン１８ｂと１８ｃの間を通り抜けてウエハエッジ検出センサ１９に接近する。
【００２０】
次に本実施形態のプリアライナ装置の動作について説明する。
まず、図２のように、ロボット（搬送装置）のパドル形ハンド３１が、リフトピン１８の上にウエハ２０を載置する。パドル形ハンド３１が退避した後、リフトピン１８が下降しながらウエハ２０をウエハ載置パッド１１上に置く。リフトピン１８はウエハ２０をウエハ載置パッド１１に置いた後、ウエハ２０の裏面とリフトピン１８とが干渉しない位置まで下降する。ウエハ２０は例えば吸着によってウエハ載置パッド１１に保持される。その後、ウエハ載置パッド１１に載置されたウエハの径を示す信号を受信していた場合、Ｘ軸移動機構１５によりウエハ２０とウエハ載置パッド１１をウエハエッジ検出センサ１９の検出範囲まで＋Ｘ方向に所定量だけ移動させる。その後、回転機構１２によってウエハ２０を任意の角度だけ回転させ、ウエハエッジ検出センサ１９によってウエハ２０の外周の検出動作を行う。ウエハエッジ検出センサ１９の情報と回転機構１２の回転位置の情報とから、図示しないコントローラは、ウエハ載置パッド１１の回転中心に対するウエハ２０の中心の偏心量と、ウエハ２０のノッチ等の位置を算出する。その後、再び回転機構１２の動作によって、希望する位置にノッチもしくはオリフラを周方向に回転移動させるとともに、Ｙ軸移動機構１４およびＸ軸移動機構１５の動作によって、リフトピン１８つまりパドル形ハンド３１に対して偏心量が補正されるようにウエハ載置パッド１１およびウエハ２０を動かす。これをウエハ２０のアライメント動作と呼ぶ。本実施例では、このアライメント動作において、回転機構１２、Ｙ軸移動機構１４およびＸ軸移動機構１５が同時に動作する。
なお、ウエハの径を示す信号を受信してＸ軸移動機構１５によりウエハ２０とウエハ載置パッド１１をウエハエッジ検出センサ１９の＋Ｘ方向に所定量だけ移動させた場合に限り、Ｘ軸移動機構１５は、上記アライメント動作時に、偏心を補正する量に前記所定量をさらに加算した量だけ動作する。
そして、アライメント動作完了後、ウエハ載置パッド１１がウエハ２０を開放し、リフトピン１８が上昇し、ウエハ２０をリフトピン１８が載置する。ここでプリアライナ装置の一連の動作が完了する。
その後、パドル形ハンド３１がリフトピン１８からウエハ２０を受け取り、次の場所へウエハ２０を搬送する。
【００２１】
以上の動作において、本実施形態のプリアライナ装置は、回転機構１２がウエハ２０を回転させ、ウエハエッジ検出センサ１９がウエハ２０の外周を検知し、コントローラが上述した偏心量を算出したとき、この偏心量が、Ｘ軸移動機構１５あるいはＹ軸移動機構１４の動作限界量を超えていた場合、Ｘ軸移動機構１５あるいはＹ軸移動機構１４は、動作限界量を動作したのちに、リフト機構１７が持ち替え動作を行う。この持ち替え動作は、ウエハ載置パッド１１がＸ方向あるいはＹ方向の動作限界量を動作したあと、リフトピン１８が一度ウエハ２０をウエハ載置パッド１１から持ち上げ、さらに偏心量の不足分だけウエハ載置パッド１１が動作して、再びリフトピン１８がウエハ載置パッド１１にウエハ２０を置き、アライメント動作を完了させるものである。
また、以上の動作において、例えば搬送されてくるウエハのうち大半が８インチである場合など、主に使用される搬送装置のハンド形状がＵ字形である場合は、コントローラの設定を変更することによって、リフタ機構１７を一時的に使用しない状態に変更できるようにしてもよい。
【００２２】
従来のプリアライナ装置では、回転機構１２とリフト機構１７が回転機構１２上に設置されていたため、ウエハ２０の載置位置を変更するにはロボット等によるウエハ２０の置き直しが必要であった。しかし、本実施形態のプリアライナ装置では、回転機構１２とリフト機構１７が独立した構造となっているため、プリアライナ装置単体でウエハ２０の置き直しができ、搬送装置のハンドによるウエハ２０の置き換えが不要となる。つまり、プリアライナ装置単体でアライメント動作が完結するので、搬送システムの制御がシンプルな構成でよく、かつ、搬送システムとしてのスループット向上に貢献することができる。
また、本実施形態のプリアライナ装置では、上述したようなリフトピン１８を備えているので、大口径ウエハから小径ウエハまでの異径ウエハに対応することができる。さらに、小径ウエハの場合に最適なパドル形ハンドが使用されてもウエハの受け渡しが可能である。
【符号の説明】
【００２３】
１０ ：フレーム
１１ ：ウエハ載置パッド
１２ ：回転機構
１３ ：回転機構支持部材
１４ ：Ｙ軸移動機構
１５ ：Ｘ軸移動機構
１６ ：モータ
１７ ：リフト機構
１８ ：リフトピン
１８ａ：リフトピンａ
１８ｂ：リフトピンｂ
１８ｃ：リフトピンｃ
１９ ：ウエハエッジ検出センサ
２０ ：ウエハ
３０ ：ロボットアーム（搬送装置）
３１ ：パドル形ハンド
３２ ：Ｕ字形ハンド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体の製造装置や検査装置に使用されて半導体ウエハの外周の形状を検出し、ウエハの位置を所望の位置へ位置決めするプリアライナ装置であって、特に小径ウエハや複数の種類のウエハに対応できるプリアライナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置の処理対象であるシリコンウエハは大口径化が進んでいる。ウエハサイズの歴史を振り返ると、７５ｍｍ、１００ｍｍ、１２５ｍｍ、１５０ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍと大口径化を繰り返しており、現在の市場は３００ｍｍが主流である。ウエハを大口径化することで、ウエハ１枚から取れるＩＣチップ数が多くなり、生産性が向上することから、半導体デバイスメーカーは積極的にウエハの大口径化を進めてきた。しかし、近年になって半導体市場では多品種少量生産が進み、小径ウエハのニーズが増えてきた。また、昨今の地球温暖化防止対策で脚光を浴びているＬＥＤの製造装置市場においても、小径のサファイアウエハが使われている。ＬＥＤは発光効率がよく、長寿命であることから環境性能に優れており、薄形テレビやＰＣのバックライトを始め、車両照明、携帯電話などに多く使用されている。特に白色ＬＥＤは、蛍光灯に代わる照明器具として注目されている。
【０００３】
このように、小径ウエハへのニーズがあるＬＥＤなどの製造プロセスでは、シリコンと同じくウエハの中心合わせやオリフラの位置合わせが必要なものがあり、ここでプリアライナ装置が使用されている。かつて、シリコンウエハで小径が主流であったときの中心合わせや位置決め方法は、ウエハが収納されているカセット内で複数のウエハ側面に対して一括して複数のローラ等で押し当て回転させて、オリフラ部分を機械的に位置合わせするものが多かった。しかし、現在の装置では枚葉処理が主流となっていることから、ウエハ１枚ごとに位置合わせを行う必要があり、高クリーン度で、位置決め精度も高精度なプリアライナ装置が要求されている。小径のウエハサイズは、ＬＥＤで代表的な５０ｍｍから、１００ｍｍ、１５０ｍｍ、２００ｍｍへと移行していくと予測される。従って、プリアライナ装置には、従来と異なり、枚葉処理に対応しつつ、高精度で、これら小径のウエハサイズの変更にフレキシブルに対応できることが要求されてきている。
【０００４】
半導体製造装置等において、プリアライナ装置は、主にウェハ搬送ロボットと組み合わせて使用され、ロボットから移載されたウエハを保持し、ウエハを回転させることによって、その外周に予め施されているノッチやオリフラなどの切り欠き部分を検知するとともに、外周の形状を検知し、この情報をもとにウエハを所定の円周方向に回転させ、さらにウエハ自体の中心位置を決定（センタリング）する装置である。プリアライナ装置による、ウエハの円周方向の位置決めとセンタリングの動作を、アライメント動作と呼んでいる。
【０００５】
従来技術のプリアライナ装置として、例えば特許文献１がある。特許文献１では、ＸＹ方向移動機構と回転機構を有し、かつ、ウエハエッジ検出センサを２つ備えている。特許文献１では、ウエハを載置するウエハ載置パッドにウエハを載置し、回転機構でウエハを回転させ、そのときのウエハの外周をウエハエッジ検出センサで検出し、ウエハの回転中心とウエハ自身の中心位置との偏心量を算出し、ノッチやオリフラなどの切欠き部分を回転機構によって所望の位置に回転させ、かつ、ロボットハンドにウエハを渡したときに偏心量がなくなるように、ＸＹ方向移動機構によって平面２方向にウエハおよびウエハ載置パッドを移動させるプリアライナを開示している。
【０００６】
【特許文献１】特開平１−５７６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、プリアライメント装置のウエハを円周方向にさせる回転機構が、ウエハ裏面の中心部を吸着したり支持したりするウエハ載置パッドであるため、ロボットとプリアライナ間でウエハの受け渡しをするためには、ロボットハンドがウエハ載置パッドと干渉しないよう、ロボットハンドがＵ字形状でなくてはならない。
しかし、ウエハサイズが小径の場合、ロボットハンドがＵ字形状のフォーク形だと、把持面積が小さくなるため、パドル（へら）形が適しているのにもかかわらず、特許文献１の構成では、ロボットとプリアライナ間での適切にウエハの受け渡しを実現できなくなる。このことについて図４を使って説明する。図４は、従来のプリアライナ装置とそれにウエハを搬送するロボットのロボットハンドがＵ字形状である場合を示す上面図である。図において、Ｕ字形ロボットハンド３２がウエハ載置パッド１１とウエハを授受しようとしている。Ｕ字形ロボットハンド３２はウエハ載置パッド１１に干渉しない形状でないとウエハ搬送が成り立たないため、ロボットハンドは必然的にＵ字形となる。
ここで、Ｕ字形ロボットハンド３２のＵ字の内幅寸法Ｗ１は、ウエハ載置パッド１１の外径φＰＤよりも大きく、Ｌ１やＬ２で示すクリアラインスを確保する必要がある。また、Ｕ字形ロボットハンド３２のＵ字の外幅寸法Ｗ２は、図示しないウエハ２０のカセット形状に制約を受け、ウエハ２０の外径φＷＤよりも小さくなければならない。ウエハ２０が大口径の場合は、Ｗ２−Ｗ１の面積が十分確保できるのでＵ字形ロボットハンド３２によるウエハ２０の保持は問題とならないが、ウエハ２０が小径になるにつれてＵ字形ロボットハンド３２の形状は、カセットやウエハ載置パッド１１からの寸法制約が大きくなり、Ｗ２−Ｗ１の面積では小径ウエハを確実に保持できないという問題がある。従って、小径ウエハのアライメントを確実に行なおうとすれば、搬送装置のハンドはパドル形でなければならない。
【０００８】
そこで、パドル形のロボットハンドとウエハ載置パッドとの間でウエハの受け渡しを行なうため、プリアライナ装置にリフト機構を設ける必要がある。リフト機構は、ロボットハンドがウエハ載置パッドと直接ウエハを授受できない場合に設けるための機構であって、ロボットハンドとウエハを授受し、かつ、しかし、ウエハ載置パッドともウエハを授受するための機構である。
しかし、特許文献１のような構成の場合、つまり、ウエハ載置パッドが平面の直角２方向に動きながらウエハの中心位置をアライメントする場合、一般的にはウエハ載置パッドとともにリフト機構が平面２方向に動くように設けられていた。これは、ウエハの載置パッドのみが平面２方向に動くと、リフト機構と干渉する恐れを無くすためである。
また、以上のように、ウエハ載置パッドとリフト機構とがともにＸＹ移動機構に搭載されて移動する構成において、ウエハが小径のものに対応させるため、ウエハ載置パッドとリフト機構とをウエハエッジ検出センサに接近させると、リフト機構とロボットハンドとのウエハの授受の際、ウエハがウエハエッジ検出センサに干渉してしまう恐れがある。この干渉を避けるため、ウエハ載置パッドとウエハエッジ検出センサとを離してしまった場合、あるいは、ロボットハンドがウエハ載置パッドに載置したウエハの偏心量が大きすぎた場合、センサが適切にウエハの外周を検知できなくなるおそれがある。このような場合、ロボットによって再度ウエハをウエハ載置パッドに置き換えないといけない。
また、特許文献１では、異径ウエハ（径の異なるウエハ）に対応できる構成について開示されていない。異径ウエハに対応するためには、ウエハエッジ検出センサとウエハ載置パッドとの間の距離を変えればよいことは容易に思いつく。つまり、特許文献１において、ウエハの径に応じて、ウエハ載置パッドをＸＹ移動機構を使ってウエハエッジ検出センサ側に接近させればよいが、上記のように、リフト機構がウエハ載置パッドとともに移動してしまうと、ウエハの授受ができないおそれがある。
【０００９】
従って、本発明は、小径ウエハを確実にアライメントすることができること、ウエハを搬送してくるロボットハンドの形状に影響されることなくウエハの受け渡しが可能であること、ロボットによるウエハの載置位置がずれていた場合でもアライメントすることができること、を可能にするプリアライナ装置を開示する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は、次のように構成するとよい。
すなわち、搬送装置が搬送してきたウエハを保持し、前記ウエハの円周方向と中心とを所望の位置に移動させるプリアライナ装置において、前記ウエハを載置する載置部と、 前記ウエハを載置した前記載置部を回転させる回転機構と、前記回転機構によって回転する前記ウエハの外周を検知するウエハエッジ検出センサと、前記載置部と前記回転機構とを前記ウエハエッジ検出センサの方向に移動させるＸ軸移動機構と、前記載置部と前記回転機構と前記Ｘ軸移動機構とを前記ウエハエッジ検出センサの方向とは直角の平面方向に移動させるＹ軸移動機構と、前記搬送装置と前記ウエハを授受するとともに、上下動を行なって前記載置部と前記ウエハを授受するリフト機構と、前記回転機構と前記Ｘ軸移動機構と前記Ｙ軸移動機構と前記リフト機構とをコントロールするとともに、前記ウエハエッジ検出センサの信号から前記ウエハのノッチもしくはオリフラの位置と前記ウエハの中心位置とを算出するコントローラと、を備え、前記リフト機構の前記上下動の動作が、前記載置部の前記Ｘ軸移動機構と前記Ｙ軸移動機構とによる平面方向との移動とは無関係におこなわれるよう構成する。
また、前記リフト機構が、前記載置部を取り囲むように設けられた少なくとも３本のリフトピンを備え、前記少なくとも３本のリフトピンが、前記搬送装置が進入可能な方向を変更できるよう、前記リフトピンのそれぞれの位置を移動できるよう構成する。
また、前記回転機構が前記ウエハを保持した前記載置部を回転させ、前記ウエハエッジ検出センサが前記ウエハの外周を検知し、前記コントローラが前記載置部の回転中心に対する前記ウエハの中心の偏心量を算出したとき、前記偏心量が、前記Ｘ軸移動機構あるいは前記Ｙ軸移動機構の動作限界量を超えていた場合、前記Ｘ軸移動機構あるいは前記Ｙ軸移動機構が前記動作限界量を動作したのちに、前記リフト機構が持ち替え動作を行うよう構成する。
また、前記ウエハの径に応じた信号を受信すると、前記信号に応じて、前記Ｘ軸移動機構が、前記ウエハエッジ検出センサが前記ウエハの外周を検出できる位置となるよう、前記載置部と前記回転機構とを、前記ウエハエッジ検出センサの方向に所定量だけ移動させるよう構成する。
さらに、前記所定量の移動後、前記回転機構が前記ウエハを保持した前記載置部を回転させ、前記ウエハエッジ検出センサが前記ウエハの外周を検知し、前記コントローラが前記載置部の回転中心に対する前記ウエハの中心の偏心量を算出すると、前記Ｘ軸移動機構と前記Ｙ軸移動機構は、前記偏心量に前記所定量を加算した量だけ動き、その後、前記リフト機構が前記ウエハを保持するよう構成する。
また、前記リフト機構の上下動の使用有無を設定できるよう構成する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、プリアライメント装置のウエハを平面２方向へ移動させる機構として、Ｘ軸移動機構とＹ軸移動機構と回転機構とを有しており、かつ、Ｘ軸およびＹ軸移動機構の動作に連動しない独立したリフト機構を有しているため、搬送機構（例えばロボットハンド）がパドル形のハンドであっても、ウエハの受け渡しが可能である。
さらに、プリアライナ装置でウエハの偏心量を算出した結果、この偏心量がＸやＹ軸の移動機構の動作範囲外であった場合でも、リフト機構でウエハを持ち替え動作するので、搬送装置のハンドでウエハを置き換えることなく、プリアライナ装置単体で確実にアライメント動作が完了する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態を示すプリアライナ装置の側断面図である。
【図２】図１のプリアライナ装置とパドル形ハンドとのウエハ授受を示す上面図である。
【図３】図２のプリアライナ装置に対するパドル形ハンドの進入方向が逆の場合を示す上面図である。
【図４】従来のプリアライナ装置とＵ字形ハンドとのウエハ授受を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に、本発明の一実施形態であるプリアライナ装置の側断面図を示す。プリアライナ装置のフレーム１０は、箱体状に形成されていて、ウエハ載置パッド１１の上部がフレーム１０の上面から突出している。ウエハ２０は、ウエハ載置パッド１１に載置される。ウエハ２０は図示しないロボットなど搬送装置が搬送してくる。ウエハ載置パッド１１は、ウエハ２０の裏面中央付近を支持する。ウエハ載置パッド１１は、本実施例の場合、図示しない真空吸引機構に接続されており、その上面に形成された溝に負圧を発生させることで、ウエハ２０を吸着保持する。あるいは、摩擦係数が高い弾性体（例えばフッ素ゴム）などをウエハ載置パッド１１の上面に装着し、ウエハ２０の裏面に接触させて摩擦による支持でウエハ２０を保持してもよい。
【００１４】
ウエハ載置パッド１１は、フレーム１０内に収容されている回転機構１２と接続され、回転機構１２によって回転する。つまりウエハ載置パッド１１は、ウエハ２０を水平に保持し、ウエハ２０の平面を水平に保ったまま回転する。回転機構１２は、モータ１６を有している。モータ１６は回転機構１２の動力源であり、本実施例の場合、プーリとベルトを介してウエハ載置パッド１１を回転させる。回転機構１２の動力源は、回転型のエアシリンダを用いても良いが、いずれにしても、回転機構１２には載置パッド１１の回転位置を検出できるものを備える必要がある。
【００１５】
フレーム１０の上面にはウエハエッジ検出センサ１９が載置されている。ウエハエッジ検出センサ１９は、ウエハ載置パッド１１に載置されたウエハ２０が回転機構１２によって回転したときの外周を検知できる位置に配置されている。本実施例では、ウエハエッジ検出センサ１９はＣＣＤセンサであって、ウエハ２０の下側あるいは上側の一方に配置された光源からの光がウエハ２０の外周によって遮光されたことを他方のＣＣＤセンサにて検出する。また、このとき、その情報と回転機構１２の回転位置の情報とを使って、図示しないプリアライナ装置のコントローラが、ウエハ載置パッド１１の回転中心からウエハ２０の中心位置の偏心量（平面方向のずれ量）と、ノッチやオリフラなどの特徴形状の周方向の位置とを算出する。なお、コントローラは、回転機構１２、後述するＸ軸移動機構１５とＹ軸移動機構１４もコントロールする。
【００１６】
ウエハ載置パッド１１および回転機構１２を支持しているのがＹ軸移動機構１４である。Ｙ軸移動機構１４は、回転機構１２を支持する回転機構支持部材１３と、回転機構支持部材１３をＹ軸方向に移動させるモータとを備えている。Ｙ軸方向は、図１では、紙面前後方向であって、ウエハ２０の平面方向の１方向である。回転機構支持部材１３はリニアガイドなどで精密に案内されるとともに、モータによって位置が制御される。
ウエハ載置パッド１１と回転機構１２とＹ軸移動機構１４とを支持しているのがＸ軸移動機構１５である。Ｘ軸移動機構１５はＹ軸移動機構と基本構成は同じである。Ｘ軸移動機構１５は、Ｙ軸移動機構１４をＸ軸方向に移動させる。Ｘ軸方向は、図１では、紙面左右方向であって、上記Ｙ軸方向とは直角な平面方向の１方向である。
従って、Ｙ軸移動機構１４は、ウエハ載置パッド１１と回転機構１２とをＹ軸方向に移動させる。また、Ｘ軸移動機構１５は、ウエハ載置パッド１１と回転機構１２とＹ軸移動機構１４とをＸ軸方向に移動させる。Ｘ軸移動機構１５、Ｙ軸移動機構１４も、回転機構１２とともにフレーム１０内に収容されている。
【００１７】
リフト機構１７について説明する。リフト機構１７は少なくとも３本からなるリフトピン１８と、それらを同時に昇降（上下）動作させる駆動源とから構成される。本実施例では、ウエハ載置パッド１１の周囲を取り囲むように、３本のリフトピン１８が配置されている。リフトピン１８のそれぞれは、フレーム１０の上面から突出している。リフトピン１８のそれぞれは、本実施例の場合、フレーム１０に収容されたエアシリンダによって昇降動作する。リフト機構１７の駆動源であるエアシリンダは、フレーム１０の内部に直接固定されている。つまり、上記のＸ軸移動機構１５、Ｙ軸移動機構１４には支持されておらず、リフトピン１８の上下動作は、回転機構１２、Ｘ軸移動機構１５、Ｙ軸移動機構１４の動作とは無関係である。
リフトピン１８のそれぞれの上端部には、例えば摩擦係数が高い弾性体（例えばフッ素ゴム）などが装着されている。リフトピン１８のそれぞれの高さは等しい。リフトピン１８が上昇したとき、ウエハ載置パッド１１の上に載置されていたウエハ２０を、ウエハ載置パッド１１より上に持ち上げる。一方、リフトピン１８が下降するとき、ウエハ載置パッド１１に対して、ウエハ２０を載せることができる。そして、リフトピン１８が下降したとき、リフトピン１８の上端面は、ウエハ載置パッド１１に載置されているウエハ２０の下面よりもさらに下方に位置する。
【００１８】
リフトピン１８についてさらに説明する。図２は、図１のプリアライナ装置の上面図（平面図）であって、パドル形ハンド３１がリフトピン１８にウエハ２０を授受するときを示している。図２のように、３本のリフトピン１８は、ウエハ載置パッド１１を取り囲むように、ウエハ載置パッド１１の回転中心を中心としてほぼ等分配置になるよう配置されている。ここで、図２において、３本のリフトピン１８を、リフトピン１８ａ、１８ｂ、１８ｃとすると、リフトピン１８ａと１８ｂ、１８ｂと１８ｃ、１８ｃと１８ａ、のいずれかの距離は、搬送装置３０のパドル形ハンド３１の幅よりも大きくなるよう配置されている。つまり、パドル形ハンド３１の幅寸法Ｗ３よりも、少なくともハンドの進入方向に対してリフトピン同士の内寸法Ｗ４が大きくなるよう配置されている。この場合、少なくともリフトピン１８ｂと１８ｃの間の寸法Ｗ４がＷ３よりも大きくなっている。また、パドル形ハンド３１はカセットの形状に影響を受けるが、このリフトピン１８はウエハ２０の範囲内であって、後述するようにウエハ載置パッド１１の動作を妨げる位置になければどこに設置しても良い。
さらに、本実施例の場合、３本のリフトピン１８ａ、ｂ、ｃは、その位置が自由に変更できるよう構成されている。つまり、図２では、紙面の上側からパドル形ハンド３１が進入できるよう、リフトピン１８が配置されているが、これを紙面下側からパドル形ハンド３１が進入できるよう、図３のように、それらの配置が変更できるようになっている。
【００１９】
さらに、本実施例のリフトピン１８は、ウエハ載置パッド１１の動作を妨げない位置に配置されているので、このことについて以下説明する。パドル形ハンド３１は、毎回、予め決められた同じ位置でリフトピン１８とウエハ２０の授受を行う。従って、パドル形ハンド３１がリフトピン１８からアライメントが終了したウエハ２０を受け取るとき、ウエハ２０の中心位置が補正された状態で受け取ることができるよう、コントローラがウエハの偏心量を算出する。ウエハ載置パッド１１は、この偏心量を無くすように上記Ｘ軸移動機構１５とＹ軸移動機構１４とによって偏心量を補正する動作を行う。一方、上述したように、リフトピン１８の上下動作は、Ｘ軸移動機構１５とＹ軸移動機構１４とによるウエハ載置パッド１１の平面２方向の動作とは無関係なので、リフトピン１８を適切な位置に配置しないと、ウエハ載置パッド１１の平面２方向の動作によってウエハ載置パッド１１とリフトピン１８とが干渉する恐れがある。ウエハ載置パッド１１は、上記Ｘ軸移動機構１５とＹ軸移動機構１４とによって、図２の斜線部の範囲を動作する。本実施例の場合、ウエハ載置パッド１１の基準位置から、＋Ｘ方向に５０ｍｍ、−Ｘ方向に５ｍｍ、＋Ｙ方向に５ｍｍ、−Ｙ方向に５ｍｍ、それぞれ移動できるように構成されている。＋Ｘ方向は、ウエハ載置パッド１１からみてウエハエッジ検出センサ１９に向かう方向である。基準位置は、本実施例の場合、ウエハ載置パッド１１の中心に８インチウエハの中心が載置されたとき、ウエハエッジ検出センサ１９がウエハ２０の外周を適切に検知できる位置である。ウエハ載置パッド１１に、６インチあるいは４インチなど、基準位置にあるウエハ載置パッド１１に載置されたとしてもウエハ２０の外周をウエハエッジ検出センサ１９が適切に検知できないような小径のウエハが載置される場合、図示しないコントローラが、ウエハの径ごとに設定された信号を受信すると、これに応じてコントローラは、ウエハ載置パッド１１を所定の量だけ＋Ｘ方向に移動させる。この所定の量だけウエハ載置パッド１１が動くと、ウエハ載置パッド１１は、ウエハの外周をウエハエッジ検出センサ１９が適切に検知できる位置になる。また、このとき、ウエハ載置パッド１１は、リフトピン１８ｂと１８ｃの間を通り抜けてウエハエッジ検出センサ１９に接近する。
【００２０】
次に本実施形態のプリアライナ装置の動作について説明する。
まず、図２のように、ロボット（搬送装置）のパドル形ハンド３１が、リフトピン１８の上にウエハ２０を載置する。パドル形ハンド３１が退避した後、リフトピン１８が下降しながらウエハ２０をウエハ載置パッド１１上に置く。リフトピン１８はウエハ２０をウエハ載置パッド１１に置いた後、ウエハ２０の裏面とリフトピン１８とが干渉しない位置まで下降する。ウエハ２０は例えば吸着によってウエハ載置パッド１１に保持される。その後、ウエハ載置パッド１１に載置されたウエハの径を示す信号を受信していた場合、Ｘ軸移動機構１５によりウエハ２０とウエハ載置パッド１１をウエハエッジ検出センサ１９の検出範囲まで＋Ｘ方向に所定量だけ移動させる。その後、回転機構１２によってウエハ２０を任意の角度だけ回転させ、ウエハエッジ検出センサ１９によってウエハ２０の外周の検出動作を行う。ウエハエッジ検出センサ１９の情報と回転機構１２の回転位置の情報とから、図示しないコントローラは、ウエハ載置パッド１１の回転中心に対するウエハ２０の中心の偏心量と、ウエハ２０のノッチ等の位置を算出する。その後、再び回転機構１２の動作によって、希望する位置にノッチもしくはオリフラを周方向に回転移動させるとともに、Ｙ軸移動機構１４およびＸ軸移動機構１５の動作によって、リフトピン１８つまりパドル形ハンド３１に対して偏心量が補正されるようにウエハ載置パッド１１およびウエハ２０を動かす。これをウエハ２０のアライメント動作と呼ぶ。本実施例では、このアライメント動作において、回転機構１２、Ｙ軸移動機構１４およびＸ軸移動機構１５が同時に動作する。
なお、ウエハの径を示す信号を受信してＸ軸移動機構１５によりウエハ２０とウエハ載置パッド１１をウエハエッジ検出センサ１９の＋Ｘ方向に所定量だけ移動させた場合に限り、Ｘ軸移動機構１５は、上記アライメント動作時に、偏心を補正する量に前記所定量をさらに加算した量だけ動作する。
そして、アライメント動作完了後、ウエハ載置パッド１１がウエハ２０を開放し、リフトピン１８が上昇し、ウエハ２０をリフトピン１８が載置する。ここでプリアライナ装置の一連の動作が完了する。
その後、パドル形ハンド３１がリフトピン１８からウエハ２０を受け取り、次の場所へウエハ２０を搬送する。
【００２１】
以上の動作において、本実施形態のプリアライナ装置は、回転機構１２がウエハ２０を回転させ、ウエハエッジ検出センサ１９がウエハ２０の外周を検知し、コントローラが上述した偏心量を算出したとき、この偏心量が、Ｘ軸移動機構１５あるいはＹ軸移動機構１４の動作限界量を超えていた場合、Ｘ軸移動機構１５あるいはＹ軸移動機構１４は、動作限界量を動作したのちに、リフト機構１７が持ち替え動作を行う。この持ち替え動作は、ウエハ載置パッド１１がＸ方向あるいはＹ方向の動作限界量を動作したあと、リフトピン１８が一度ウエハ２０をウエハ載置パッド１１から持ち上げ、さらに偏心量の不足分だけウエハ載置パッド１１が動作して、再びリフトピン１８がウエハ載置パッド１１にウエハ２０を置き、アライメント動作を完了させるものである。
また、以上の動作において、例えば搬送されてくるウエハのうち大半が８インチである場合など、主に使用される搬送装置のハンド形状がＵ字形である場合は、コントローラの設定を変更することによって、リフタ機構１７を一時的に使用しない状態に変更できるようにしてもよい。
【００２２】
従来のプリアライナ装置では、回転機構１２とリフト機構１７が回転機構１２上に設置されていたため、ウエハ２０の載置位置を変更するにはロボット等によるウエハ２０の置き直しが必要であった。しかし、本実施形態のプリアライナ装置では、回転機構１２とリフト機構１７が独立した構造となっているため、プリアライナ装置単体でウエハ２０の置き直しができ、搬送装置のハンドによるウエハ２０の置き換えが不要となる。つまり、プリアライナ装置単体でアライメント動作が完結するので、搬送システムの制御がシンプルな構成でよく、かつ、搬送システムとしてのスループット向上に貢献することができる。
また、本実施形態のプリアライナ装置では、上述したようなリフトピン１８を備えているので、大口径ウエハから小径ウエハまでの異径ウエハに対応することができる。さらに、小径ウエハの場合に最適なパドル形ハンドが使用されてもウエハの受け渡しが可能である。
【符号の説明】
【００２３】
１０ ：フレーム
１１ ：ウエハ載置パッド
１２ ：回転機構
１３ ：回転機構支持部材
１４ ：Ｙ軸移動機構
１５ ：Ｘ軸移動機構
１６ ：モータ
１７ ：リフト機構
１８ ：リフトピン
１８ａ：リフトピンａ
１８ｂ：リフトピンｂ
１８ｃ：リフトピンｃ
１９ ：ウエハエッジ検出センサ
２０ ：ウエハ
３０ ：ロボットアーム（搬送装置）
３１ ：パドル形ハンド
３２ ：Ｕ字形ハンド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送装置が搬送してきたウエハを保持し、前記ウエハの円周方向と中心とを所望の位置に移動させるプリアライナ装置において、
前記ウエハを載置する載置部と、
前記ウエハを載置した前記載置部を回転させる回転機構と、
前記回転機構によって回転する前記ウエハの外周を検知するウエハエッジ検出センサと、
前記載置部と前記回転機構とを前記ウエハエッジ検出センサの方向に移動させるＸ軸移動機構と、
前記載置部と前記回転機構と前記Ｘ軸移動機構とを前記ウエハエッジ検出センサの方向とは直角の平面方向に移動させるＹ軸移動機構と、
前記搬送装置と前記ウエハを授受するとともに、上下動を行なって前記載置部と前記ウエハを授受するリフト機構と、
前記回転機構と前記Ｘ軸移動機構と前記Ｙ軸移動機構と前記リフト機構とをコントロールするとともに、前記ウエハエッジ検出センサの信号から前記ウエハのノッチもしくはオリフラの位置と前記ウエハの中心位置とを算出するコントローラと、を備え、
前記リフト機構の前記上下動の動作が、前記載置部の前記Ｘ軸移動機構と前記Ｙ軸移動機構とによる平面方向との移動とは無関係におこなわれるよう構成されたことを特徴とするプリアライナ装置。
【請求項２】
前記リフト機構が、前記載置部を取り囲むように設けられた少なくとも３本のリフトピンを備え、前記少なくとも３本のリフトピンが、前記搬送装置が進入可能な方向を変更できるよう、前記リフトピンのそれぞれの位置を移動できるよう構成されたことを特徴とする請求項１記載のプリアライナ装置。
【請求項３】
前記回転機構が前記ウエハを保持した前記載置部を回転させ、前記ウエハエッジ検出センサが前記ウエハの外周を検知し、前記コントローラが前記載置部の回転中心に対する前記ウエハの中心の偏心量を算出したとき、前記偏心量が、前記Ｘ軸移動機構あるいは前記Ｙ軸移動機構の動作限界量を超えていた場合、前記Ｘ軸移動機構あるいは前記Ｙ軸移動機構が前記動作限界量を動作したのちに、前記リフト機構が持ち替え動作を行うこと、を特徴とする請求項１記載のプリアライナ装置。
【請求項４】
前記ウエハの径に応じた信号を受信すると、前記信号に応じて、前記Ｘ軸移動機構が、前記ウエハエッジ検出センサが前記ウエハの外周を検出できる位置となるよう、前記載置部と前記回転機構とを、前記ウエハエッジ検出センサの方向に所定量だけ移動させることを特徴とする請求項１記載のプリアライナ装置。
【請求項５】
請求項４記載のプリアライナ装置において、前記所定量の移動後、前記回転機構が前記ウエハを保持した前記載置部を回転させ、前記ウエハエッジ検出センサが前記ウエハの外周を検知し、前記コントローラが前記載置部の回転中心に対する前記ウエハの中心の偏心量を算出すると、前記Ｘ軸移動機構と前記Ｙ軸移動機構は、前記偏心量に前記所定量を加算した量だけ動き、その後、前記リフト機構が前記ウエハを保持すること、を特徴とするプリアライナ装置。
【請求項６】
前記リフト機構の上下動の使用有無を設定できることを特徴とする請求項１記載のプリアライナ装置。
【請求項７】
パドル形のハンドでウエハを保持して任意の位置に前記ウエハを搬送する搬送装置と、
前記パドル形のハンドが搬送してきたウエハを保持し、前記ウエハの円周方向と中心とを所望の位置に移動させるプリアライナ装置と、を備えた搬送システムにおいて、
前記プリアライナ装置が、
前記ウエハを載置する載置部と、
前記ウエハを載置した前記載置部を回転させる回転機構と、
前記回転機構によって回転する前記ウエハの外周を検知するウエハエッジ検出センサと、
前記載置部と前記回転機構とを前記ウエハエッジ検出センサの方向に移動させるＸ軸移動機構と、
前記載置部と前記回転機構と前記Ｘ軸移動機構とを前記ウエハエッジ検出センサの方向とは直角の平面方向に移動させるＹ軸移動機構と、
前記搬送装置と前記ウエハを授受するとともに、上下動を行なって前記載置部と前記ウエハを授受するリフト機構と、
前記回転機構と前記Ｘ軸移動機構と前記Ｙ軸移動機構と前記リフト機構とをコントロールするとともに、前記ウエハエッジ検出センサの信号から前記ウエハのノッチもしくはオリフラの位置と前記ウエハの中心位置とを算出するコントローラと、を備え、
前記リフト機構の前記上下動の動作が、前記載置部の前記Ｘ軸移動機構と前記Ｙ軸移動機構とによる平面方向との移動とは無関係におこなわれるよう構成されたこと、を特徴とする搬送システム。
【請求項１】
搬送装置が搬送してきたウエハを保持し、前記ウエハの円周方向と中心とを所望の位置に移動させるプリアライナ装置において、
前記ウエハを載置する載置部と、
前記ウエハを載置した前記載置部を回転させる回転機構と、
前記回転機構によって回転する前記ウエハの外周を検知するウエハエッジ検出センサと、
前記載置部と前記回転機構とを前記ウエハエッジ検出センサの方向に移動させるＸ軸移動機構と、
前記載置部と前記回転機構と前記Ｘ軸移動機構とを前記ウエハエッジ検出センサの方向とは直角の平面方向に移動させるＹ軸移動機構と、
前記搬送装置と前記ウエハを授受するとともに、上下動を行なって前記載置部と前記ウエハを授受するリフト機構と、
前記回転機構と前記Ｘ軸移動機構と前記Ｙ軸移動機構と前記リフト機構とをコントロールするとともに、前記ウエハエッジ検出センサの信号から前記ウエハのノッチもしくはオリフラの位置と前記ウエハの中心位置とを算出するコントローラと、を備え、
前記リフト機構の前記上下動の動作が、前記載置部の前記Ｘ軸移動機構と前記Ｙ軸移動機構とによる平面方向との移動とは無関係におこなわれるよう構成されたことを特徴とするプリアライナ装置。
【請求項２】
前記リフト機構が、前記載置部を取り囲むように設けられた少なくとも３本のリフトピンを備え、前記少なくとも３本のリフトピンが、前記搬送装置が進入可能な方向を変更できるよう、前記リフトピンのそれぞれの位置を移動できるよう構成されたことを特徴とする請求項１記載のプリアライナ装置。
【請求項３】
前記回転機構が前記ウエハを保持した前記載置部を回転させ、前記ウエハエッジ検出センサが前記ウエハの外周を検知し、前記コントローラが前記載置部の回転中心に対する前記ウエハの中心の偏心量を算出したとき、前記偏心量が、前記Ｘ軸移動機構あるいは前記Ｙ軸移動機構の動作限界量を超えていた場合、前記Ｘ軸移動機構あるいは前記Ｙ軸移動機構が前記動作限界量を動作したのちに、前記リフト機構が持ち替え動作を行うこと、を特徴とする請求項１記載のプリアライナ装置。
【請求項４】
前記ウエハの径に応じた信号を受信すると、前記信号に応じて、前記Ｘ軸移動機構が、前記ウエハエッジ検出センサが前記ウエハの外周を検出できる位置となるよう、前記載置部と前記回転機構とを、前記ウエハエッジ検出センサの方向に所定量だけ移動させることを特徴とする請求項１記載のプリアライナ装置。
【請求項５】
請求項４記載のプリアライナ装置において、前記所定量の移動後、前記回転機構が前記ウエハを保持した前記載置部を回転させ、前記ウエハエッジ検出センサが前記ウエハの外周を検知し、前記コントローラが前記載置部の回転中心に対する前記ウエハの中心の偏心量を算出すると、前記Ｘ軸移動機構と前記Ｙ軸移動機構は、前記偏心量に前記所定量を加算した量だけ動き、その後、前記リフト機構が前記ウエハを保持すること、を特徴とするプリアライナ装置。
【請求項６】
前記リフト機構の上下動の使用有無を設定できることを特徴とする請求項１記載のプリアライナ装置。
【請求項７】
パドル形のハンドでウエハを保持して任意の位置に前記ウエハを搬送する搬送装置と、
前記パドル形のハンドが搬送してきたウエハを保持し、前記ウエハの円周方向と中心とを所望の位置に移動させるプリアライナ装置と、を備えた搬送システムにおいて、
前記プリアライナ装置が、
前記ウエハを載置する載置部と、
前記ウエハを載置した前記載置部を回転させる回転機構と、
前記回転機構によって回転する前記ウエハの外周を検知するウエハエッジ検出センサと、
前記載置部と前記回転機構とを前記ウエハエッジ検出センサの方向に移動させるＸ軸移動機構と、
前記載置部と前記回転機構と前記Ｘ軸移動機構とを前記ウエハエッジ検出センサの方向とは直角の平面方向に移動させるＹ軸移動機構と、
前記搬送装置と前記ウエハを授受するとともに、上下動を行なって前記載置部と前記ウエハを授受するリフト機構と、
前記回転機構と前記Ｘ軸移動機構と前記Ｙ軸移動機構と前記リフト機構とをコントロールするとともに、前記ウエハエッジ検出センサの信号から前記ウエハのノッチもしくはオリフラの位置と前記ウエハの中心位置とを算出するコントローラと、を備え、
前記リフト機構の前記上下動の動作が、前記載置部の前記Ｘ軸移動機構と前記Ｙ軸移動機構とによる平面方向との移動とは無関係におこなわれるよう構成されたこと、を特徴とする搬送システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１２４２９８（Ｐ２０１１−１２４２９８Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７９０６１（Ｐ２００９−２７９０６１）
【出願日】平成２１年１２月９日（２００９．１２．９）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月９日（２００９．１２．９）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
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