(57)【要約】【課題】ウェーハをカセットに格納する工程期間内において、ウェーハのオリフラ合わせも共に実施することができる半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置を提供すること。【解決手段】ウェーハバンド１は、載置台７の下部に２本のスプリング６を有し、ウェーハハンド１のカセットからの出し入れの間、この２本のスプリング６の長さを調整することにより、ウェーハ１０に対して、ウェーハ１０の吸着口１３（別図）を回転中心とする試行的な小回転を与え、ウェーハ１０の刻印Ｎｏ．（１１）が刻印読み取り穴１４（別図）を介して読み取り可能となる位置を探索する。この読み取り可能となる位置は、オリフラが正しく合わせられた位置なので、この位置で前記の試行的な小回転を停止する。【選択図】図４
2010147404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハのオリエンテーションフラットの位置を予め定められた位置に合わせる半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置であって、
半導体ウェーハをカセットに格納する格納手段と、
半導体ウェーハをカセットから取り出す取り出し手段と、
前記格納手段によって前記半導体ウェーハをカセットに格納する際、または前記取り出し手段によって前記半導体ウェーハをカセットから取り出す際に、前記半導体ウェーハのオリエンテーションフラットの位置を、前記予め定められた位置に合わせるオリフラ合わせ手段とを備えたことを特徴とする半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置。
【請求項２】
前記オリフラ合わせ手段は、前記半導体ウェーハを所定の角度範囲内で１回以上回転させるウェーハ回転手段と、前記半導体ウェーハの表面に刻印された番号または記号の像を透過させる読み取り窓となる刻印読み取り穴と、前記半導体ウェーハの表面に刻印された番号または記号の前記刻印読み取り穴を介した透過像を読み取る読み取り手段とを備え、前記半導体ウェーハの表面に刻印された前記番号または前記記号の像が、前記刻印読み取り穴を通して読み取り可能となった時点で、前記ウェーハ回転手段による前記半導体ウェーハの回転を停止させることを特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置。
【請求項３】
前記ウェーハ回転手段は、前記半導体ウェーハを吸着・把持するウェーハハンド表面の吸着口を回転中心にして、前記半導体ウェーハを回転させることを特徴とする請求項２記載の半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置。
【請求項４】
前記読み取り手段は、前記半導体ウェーハの表面に刻印された前記番号を、前記ウェーハを識別するための識別番号として、前記前記半導体ウェーハの表面に刻印された前記記号を、前記半導体ウェーハを識別するための識別記号として読み取ることを特徴とする請求項３記載の半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置。
【請求項５】
前記読み取り手段は、前記半導体ウェーハの表面に刻印された前記番号を、前記半導体ウェーハの製造番号として読み取ることを特徴とする請求項４記載の半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置。
【請求項６】
前記読み取り手段は、前記刻印読み取り穴を介した前記透過像を映像信号に変換するＣＣＤカメラを備えることを特徴とする請求項２記載の半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置。
【請求項７】
半導体ウェーハをカセットに格納する際、または半導体ウェーハをカセットから取り出す際に、搬送体上で前記半導体ウェーハのオリエンテーションフラット位置を予め定められた位置に合わせる方法であって、
前記半導体ウェーハの表面に刻印された番号または記号の像を透過させる読み取り窓となる刻印読み取り穴と、前記半導体ウェーハの表面に刻印された番号または記号の前記刻印読み取り穴を介した透過像を読み取る読み取り手段と、前記半導体ウェーハを所定の角度範囲内で１回以上回転させるウェーハ回転手段とを用い、
前記ウェーハ回転手段により前記半導体ウェーハを一方向に回転させ、前記半導体ウェーハの表面に刻印された前記番号または前記記号の像が、前記刻印読み取り穴を通して読み取り可能となった時点で、前記ウェーハ回転手段による前記半導体ウェーハの回転を停止させることを特徴とする位置合わせ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置に関し、特に、半導体ウェーハをカセットに格納し、またはカセットから取り出す際のオリエンテーションフラット合わせ、及びカセット内に格納されている半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせを確実に行う半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェーハ（以下、単に「ウェーハ」と略称する）は、結晶方位、伝導性等の特性を有して製造され、よって、次の加工工程に進む際には、ウェーハ毎に処理のばらつきが出ないように、これらの特性を考慮してウェーハを次工程の加工装置に供給する必要があり、即ち、事前にウェーハの精密な位置合わせを実施しておく必要がある。このため、従来から、半導体ウェーハ外周部には、オリエンテーションフラット（以下、単に「オリフラ」と略称する）と呼ばれるウェーハの位置合わせのための平坦な端部が設けられている。通常は、ウェーハを格納するカセット内の背面部に当該オリフラを合わせることで、ウェーハのオリフラ合わせが実施されている。なお、このカセット内の背面部へのオリフラ合わせは手動または駆動ローラを用いて実施されている。
【０００３】
このようなオリフラ合わせは、ウェーハをカセットに格納する際や、カセットからウェーハを取り出す際に実施される必要があり、さらには、カセット内に格納されているウェーハの位置を常に正しい位置に維持するためにも実施されることが好ましい。
【０００４】
なお、複数のウェーハを順次に１枚ずつ回転させてオリフラ合わせを実施するのでは作業効率が悪いので、複数枚のウェーハのオリフラ方向を迅速に同一方向に合わせることを意図した装置が提案されている（例えば、特開平５−１２１５２８号公報参照。）。
【０００５】
また、ウェーハを格納するカセット内の背面部に、全てのウェーハのオリフラ合わせが確実に実施されているか否かを検証し、不完全な場合には、オリフラが合っていないウェーハのオリフラ合わせを確実に行うことができる装置が提案されている（例えば、特開平６−９７２６５号公報参照。）。
【特許文献１】特開平５−１２１５２８号公報
【特許文献２】特開平６−９７２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記背景技術で述べた従来の半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置にあっては、ウェーハをカセットに格納する前段階の工程として、カセット内の背面部へのオリフラ合わせを、手動または駆動ローラを用いて実施する工程が必要であり、オリフラ合わせ工程と、カセットへの格納工程との、計２工程を要するので、作業時間が短縮できないという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、ウェーハをカセットから取り出す工程期間内や、ウェーハをカセットに格納する工程期間内において、ウェーハのオリフラ合わせも共に実施することができる半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置は、半導体ウェーハのオリエンテーションフラットの位置を予め定められた位置に合わせる半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置であって、半導体ウェーハをカセットに格納する格納手段と、半導体ウェーハをカセットから取り出す取り出し手段と、前記格納手段によって前記半導体ウェーハをカセットに格納する際、または前記取り出し手段によって前記半導体ウェーハをカセットから取り出す際に、前記半導体ウェーハのオリエンテーションフラットの位置を、前記予め定められた位置に合わせるオリフラ合わせ手段と、
を備えたことを特徴とする半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置を提供するものである。
【０００９】
ここで、前記半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置において、前記オリフラ合わせ手段は、前記半導体ウェーハを所定の角度範囲内で１回以上回転させるウェーハ回転手段と、前記半導体ウェーハの表面に刻印された番号または記号の像を透過させる読み取り窓となる刻印読み取り穴と、前記半導体ウェーハの表面に刻印された番号または記号の前記刻印読み取り穴を介した透過像を読み取る読み取り手段と、を備え、前記半導体ウェーハの表面に刻印された前記番号または前記記号の像が、前記刻印読み取り穴を通して読み取り可能となった時点で、前記ウェーハ回転手段による前記半導体ウェーハの回転を停止させることを特徴とする。
【００１０】
また、前記半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置において、前記ウェーハ回転手段は、前記半導体ウェーハを吸着・把持するウェーハハンド表面の吸着口を回転中心にして、前記半導体ウェーハを回転させることを特徴とする。
【００１１】
また、前記半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置において、前記半導体ウェーハの表面に刻印された前記番号は、前記ウェーハを識別するための識別番号であり、前記前記半導体ウェーハの表面に刻印された前記記号は、前記半導体ウェーハを識別するための識別記号であることを特徴とする。
また、前記半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置において、前記半導体ウェーハの表面に刻印された前記番号は、前記半導体ウェーハの製造番号であることを特徴とする。
【００１２】
さらに、前記半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置において、前記読み取り手段は、前記刻印読み取り穴を介した前記透過像を映像信号に変換するＣＣＤカメラを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、半導体ウェーハをカセットに格納する際、または半導体ウェーハをカセットから取り出す際に、搬送体上で前記半導体ウェーハのオリエンテーションフラット位置を予め定められた位置に合わせる方法であって、前記半導体ウェーハの表面に刻印された番号または記号の像を透過させる読み取り窓となる刻印読み取り穴と、前記半導体ウェーハの表面に刻印された番号または記号の前記刻印読み取り穴を介した透過像を読み取る読み取り手段と、前記半導体ウェーハを所定の角度範囲内で１回以上回転させるウェーハ回転手段とを用い、前記ウェーハ回転手段により前記半導体ウェーハを一方向に回転させ、前記半導体ウェーハの表面に刻印された前記番号または前記記号の像が、前記刻印読み取り穴を通して読み取り可能となった時点で、前記ウェーハ回転手段による前記半導体ウェーハの回転を停止させることを特徴とする位置合わせ方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明の半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置によれば、ウェーハをカセットから取り出す工程期間内や、ウェーハをカセットに格納する工程期間内において、簡単な仕組みによって、ウェーハのオリフラ合わせも併せて完了させることができるので、工程数を節約させた半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置を提供することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置の最良の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置の全体構成を示す構成図であり、図１（ａ）は本装置の平面図、図１（ｂ）はウェーハ及びウェーハハンド部分の拡大図、及び図１（ｃ）は本装置の側面図を、それぞれ示すものである。
【００１６】
図１（ａ），（ｃ）に示す本実施形態の半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置は、ウェーハを把持するウェーハハンド１（格納手段、取り出し手段）と、ウェーハの位置を認識するためのＣＣＤカメラ２（読み取り手段、オリフラ合わせ手段）と、ウェーハハンド１がウェーハを把持したことを検証するためのウェーハハンド１上に設置されたウェーハ有無センサ３と、後述するカセット２０内にウェーハが存在することを検証するためのカセット有無センサ４と、作業実施対象のウェーハ１０と、ウェーハを格納するためのカセット２０、及びウェーハの移動空間領域である３次元空間の座標にそれぞれ対応した移動ロボットの、ロボット（Ｘ軸）Ｒｘ、ロボット（Ｙ軸）Ｒｙ、ロボット（Ｚ軸）Ｒｚ（格納手段、取り出し手段）、を備える。
【００１７】
また、本実施形態の半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置は、図１（ｂ）に示すウェーハ及びウェーハハンド部分の拡大図において、ウェーハ１には、「刻印Ｎｏ．」が刻印されている領域である刻印Ｎｏ．（１１）を備え、ウェーハハンド１には、ウェーハ１０を真空吸引して把持するための吸着口１３と、刻印Ｎｏ．（１１）に刻印されている「刻印Ｎｏ．」を読取るための刻印読み取り穴１４と、を備える。
カセット２０、及びロボット（Ｘ軸）Ｒｘ、ロボット（Ｙ軸）Ｒｙ、ロボット（Ｚ軸）Ｒｚについては、周知であり、既成のものを使用してもよい。
【００１８】
図２は、本発明の実施形態に係る半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置のウェーハハンドによるウェーハの搬送行程を示す説明図である。
同図において、ウェーハハンド１は、制御部３０の制御の下に連動するロボット（Ｘ軸）Ｒｘ、ロボット（Ｙ軸）Ｒｙ、ロボット（Ｚ軸）Ｒｚによって、図示の矢印の範囲を移動することができる。
【００１９】
以下、本実施形態の半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置の動作を説明する。
移動ロボットの、ロボット（Ｘ軸）Ｒｘ、ロボット（Ｙ軸）Ｒｙ、ロボット（Ｚ軸）Ｒｚは、制御部３０の制御の下に連動し、ウェーハを格納しているカセット２０の指示されたロケーションまでウェーハハンド１を移動させる。
ウェーハハンド１は、制御部３０の制御の下に、ウェーハを格納しているカセット２０から、指示されたロケーションのウェーハを把持する。ウェーハを格納しているカセット２０内にウェーハが存在することは、予め制御部３０が、カセット有無センサ４を介して検証済である。
【００２０】
その後、移動ロボットの、ロボット（Ｘ軸）Ｒｘ、ロボット（Ｙ軸）Ｒｙ、ロボット（Ｚ軸）Ｒｚは、制御部３０の制御の下に再び連動し、ウェーハを格納しているカセット２０の指示されたロケーションまでウェーハハンド１を移動させる。この時に指示されるカセット２０のロケーションは、元のロケーションであっても良いし、元のロケーションとは異なるロケーションであっても良い。また、ウェーハの移動空間である３次元空間領域の任意の位置で単に停止させることも可能である。
ウェーハハンド１の前記の２回に渡る移動の間、ウェーハハンド１は、制御部３０からの指示に基づいて、ウェーハのオリフラ合わせを実行する。以下、このオリフラ合わせの方法について説明する。
【００２１】
図３は、本発明の実施形態に係る半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置のウェーハ移載装置ハンドリング機構部を示す説明図であり、図３（ａ）はウェーハ移載装置ハンドリング機構部全体の外観を示す外観図、図３（ｂ）はウェーハ移載時のオリフラ合わせ機構の拡大図を、それぞれ示すものである。
【００２２】
図３（ａ）に示すように、ウェーハハンド１に把持されたウェーハ１０の下部には、ＣＣＤカメラ２が設置されている。実際には、ＣＣＤカメラ２は固定されていて、図３（ａ）では、ウェーハハンド１に把持されたウェーハ１０が、ＣＣＤカメラ２の上部にまで移動してきた状態を示している。ウェーハハンド１の前記の２回に渡る移動の間、ウェーハハンド１は、制御部３０からの指示に基づいて、ウェーハのオリフラ合わせを実行する。より具体的には、図３（ｂ）に示すように、ウェーハハンド１は、載置台７（図４参照）の下部に２本のスプリング６を有し、ウェーハハンド１の前記の２回に渡る移動の間、この２本のスプリング６の長さを調整することにより、ウェーハ１０に対して、ウェーハ１０の吸着口１３（図１（ｂ）参照）を回転中心とする試行的な小回転を与え、ウェーハ１０の刻印Ｎｏ．（１１）が刻印読み取り穴１４（図１（ｂ）参照）を介して読み取り可能となる位置を探索する（スプリング６は必ずしもバネ類で構成する必要はないが、ウェーハ１０に機械的な損傷を与えない素材を使用するものとする）。
【００２３】
前記の試行的な小回転は、最初にウェーハ１０をいずれか一方の方向に回転させて、ウェーハ１０の刻印Ｎｏ．（１１）が刻印読み取り穴１４（図１（ｂ）参照）を介して読み取り可能となる位置を探索し、このような読み取り可能となる位置が存在しない場合は逆回転させて、再び読み取り可能となる位置を探索するといった方法が一般的である。この探索には多少の時間を要するが、この探索は、ウェーハハンド１が前記の２回に渡る移動の間に実行されるので、時間的には十分に間に合わせることができる。
【００２４】
制御部３０は、ウェーハ１０の刻印Ｎｏ．（１１）が刻印読み取り穴１４（図１（ｂ）参照）を介して読み取り可能となった時点で、ウェーハハンド１にハンドリング停止指令を送出し、前記の読み取り可能となる位置は、即ち、オリフラが正しく合わせられたことを意味する位置であり、よって、この位置の検出により、オリフラ合わせが完了となる。なお、ＣＣＤカメラ２は、ここでは固定であるが、他の実施形態としてウェーハ１０の移動と共に移動させることも可能である。しかし、ＣＣＤカメラ２による可視範囲（視野角）は一般に広いので、ＣＣＤカメラ２は、固定であっても、ウェーハ１０の移動範囲内での読み取りが可能である。
【００２５】
図４は、本発明の実施形態に係る半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置におけるウェーハ移載時のウェーハハンドの外観を示す外観図である。
同図に示すように、ウェーハバンド１には、制御部３０の指示の下に作動するスプリング伸縮機構５（ウェーハ回転手段）が設けられており、このスプリング伸縮機構５の作用により、２本のスプリング６の長さを相対的に調整することにより、ウェーハ１０に対して、ウェーハ１０の吸着口１３（図１（ｂ）参照）を回転中心とする試行的な小回転を与えることができるようにしている。
なお、スプリング伸縮機構５については、簡単な電磁回路で構成することができる。また、構成を簡素化したリニアモータやパルスモータを使用して構成することも可能である。
【００２６】
図５は、本発明の実施形態に係る半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置によるオリフラ合わせの実施対象となるウェーハの外観を示す外観図である。
同図に示すように、ウェーハ１０には、ウェーハオリフラ部１２（即ち、周知のオリフラ）が設けられているが、ここでは、その役割は、ウェーハ１０を該オリフラ部分を載置台７の上に載置した時に、スプリング伸縮機構５の作用と相まって、ウェーハ１０に対して前記の小回転を与えるためのものとなる。
【００２７】
図６は、本発明の実施形態に係る半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置のウェーハカセットの外観を示す外観図であり、図６（ａ）はウェーハカセットの正面図、図６（ｂ）はウェーハカセットの平面図、図６（ｃ）はウェーハカセットの側面図を、それぞれ示すものである。
【００２８】
図７は、本発明の実施形態に係る半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置の電気的な回路構成を示す回路構成図である。
同図に示す回路図は、制御部３０を主体とする付属機器類の入出力関係を示すものである。制御部３０に入力される信号は、ＣＣＤカメラ２の撮像信号、ウェーハ有無センサ３，４、及びオリフラ合わせを実施するウェーハを指定する情報を含む操作指令（この操作指令の入力手段については図示を省略する）である。
また、制御部３０から出力される信号は、ロボットＲｘ（Ｘ軸）、ロボットＲｙ（Ｙ軸）、ロボットＲｚ（Ｚ軸）への指令信号と、ウェーハハンド１への指令信号、及びスプリング制御機構への指令信号である。制御部３０の動作については前述のとおりである。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置は、半導体ウェーハの製造装置の一機能として組み込んで利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置の全体構成を示す構成図であり、図１（ａ）は本装置の平面図、図１（ｂ）はウェーハ及びウェーハハンド部分の拡大図、及び図１（ｃ）は本装置の側面図を、それぞれ示すものである。
【図２】本発明の実施形態に係る半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置のウェーハハンドによるウェーハの搬送行程を示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係る半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置のウェーハ移載装置ハンドリング機構部を示す説明図であり、図３（ａ）はウェーハ移載装置ハンドリング機構部全体の外観を示す外観図、図３（ｂ）はウェーハ移載時のオリフラ合わせ機構の拡大図を、それぞれ示すものである。
【図４】本発明の実施形態に係る半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置のウェーハ移載時のウェーハハンドの外観を示す外観図である。
【図５】本発明の実施形態に係る半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置によるオリフラ合わせの実施対象となるウェーハの外観を示す外観図である。
【図６】本発明の実施形態に係る半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置のウェーハカセットの外観図であり、図６（ａ）はウェーハカセットの正面図、図６（ｂ）はウェーハカセットの平面図、図６（ｃ）はウェーハカセットの側面図を、それぞれ示すものである。
【図７】本発明の実施形態に係る半導体ウェーハのオリエンテーションフラット合わせ装置の電気的な回路構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  ウェーハハンド
２  ＣＣＤカメラ
３  ウェーハ有無センサ
４  スプリング伸縮機構
５  スプリング
１０  ウェーハ
１１  刻印ＮＯ．
１２  ウェーハオリフラ部
２０  ウェーハカセット
３０  制御部
Ｒｘ  ロボット（Ｘ軸対応）
Ｒｙ  ロボット（Ｙ軸対応）
Ｒｚ  ロボット（Ｚ軸対応）
【図１】
2010147404.tif 000003
【図２】
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【図３】
2010147404.tif 000005
【図４】
2010147404.tif 000006
【図５】
2010147404.tif 000007
【図６】
2010147404.tif 000008
【図７】
2010147404.tif 000009