(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアに収納されたウェハーを順次取り出して処理ステージに搬送し、ウェハーに検査等の処理を施した後、処理済のウェハーを再びキャリアに収納するようにしたウェハー処理装置において、
キャリアからウェハーを取り出して直線的に搬送する搬送アームと、
各々ウェハーを保持することが可能な３つのステーションと、
この３つのステーションを正三角形状に固定し、１２０度の角度で回転して各ステーションを第１、第２、第３の３つの定位置に移動させる回転テーブルと、
前記搬送アームにより第１の位置に搬送され、第１の位置でステーションにより保持されて前記回転テーブルの回転により第２の位置に送られてきたウェハーを受け取って位置決めした後、そのウェハーを前記ステーションに再び保持させる位置決め手段と、
２本のアームを有し、一方のアームで前記回転テーブルの回転により第２の位置から第３の位置に送られてきた位置決め後のウェハーを受け取って処理ステージに渡し、他方のアームで処理ステージにて処理されたウェハーを受け取って前記第３の位置にいるステーションに渡すように前記２本のアームが回転するウェハー入れ替え手段を備えたことを特徴とするウェハー処理装置。
【請求項２】
請求項１において
前記第１の位置でのウェハーの保持、第２の位置でのウェハーの位置決め、第３の位置でのウェハーの入れ替えを並行して行うようにしたことを特徴とするウェハー処理装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記第１の位置に、前記搬送アームにより搬送されてきたウェハーに対して、前記ステーションが保持する前に中心位置出しを行う中心位置出手段を設けたことを特徴とするウェハー処理装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２において、
前記第２の位置にセンサーを設け、該センサーにより検出されたウェハーのオリエンテーション・フラットが所望の角度になるようにウェハーを前記位置決め手段で位置決めすることを特徴とするウェハー処理装置。
【請求項５】
請求項１又は請求項２において、
前記第１の位置でウェハーの表面を読み取る画像読取手段を設け、この画像読取手段より読み取った画像からウェハーの中心位置及びオリエンテーション・フラットの位置に位置情報を算出し、前記第２の位置で前記位置情報を基に前記位置決め手段により位置決めすることを特徴とするウェハー処理装置。
【請求項６】
請求項１又は請求項２において、
第３の位置からステーションに保持されて第１の位置に送られた処理済のウェハーを前記搬送アームにより元のキャリアに搬送して収納することを特徴とするウェハー処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェハー処理装置に関し、さらに詳しくは、ウェハーの外形に形成したオリエンテーション・フラット（以下、「オリフラ」という。）を基準面とし、このオリフラを基に位置合わせ（以下、「アライメント」という。）するようにしたウェハー処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ウェハー処理装置におけるウェハーの処理又は検査（以下、「処理」という。）の際の搬送手順では、収納ケース（以下、「キャリア」という。）からウェハーを取り出し、アライメント後にウェハーを処理ステージに搬送し、処理終了後に再びキャリアに処理済のウェハーを収納する。この処理済のウェハーの収納工程には、ウェハーを取り出したキャリアに再び収納するか、又は収納専用のキャリアに収納するかの二通りが知られている。最近では、装置のコンパクト化のために、ウェハーを取り出したキャリアに再び収納する場合が多い。また、装置全体のスループット（単位時間当たりの処理量）を向上させるために、処理と搬送系を並列に動作させるようにしている。また、一般的には、二つのアームを有する搬送ロボットのいずれかのアーム上にある未アライメントのウェハーとアライメントステージ上のアライメント済のウェハーを入れ替える時間と、アライメントをする時間との合計が、ウェハーの搬送時間となる。ここで、キャリアからウェハーを取り出す時間と、アライメント済のウェハーを処理ステージにセットする時間は、数枚目以降、アライメントと並列搬送となるため、ウェハーの搬送時間としては考慮しなくともよい。
【０００３】
また、ウェハー処理装置における従来のウェハーアライメント方法としては、例えば、特開昭６３−１５５６３４号公報、特開平１−２９６１７７号公報に記載のものが知られている。前記特開昭６３−１５５６３４号公報に記載のものは、ウェハーを回転させてアライメントをしつつ、ウェハーを移動して一定位置に搬送する。即ち、収納ケースからウェハーを取り出し、搬送ウェハーチャックにウェハーをセットし、ウェハーを回転させてアライメントをする。そして、搬送ウェハーチャックがウェハーを一定位置まで移動し、位置ズレを修正する。その後、アームがウェハーを吸着して持ち上げ、搬送ウェハーチャックは初期位置に戻る。なお、上述の後段位置より受け渡しテーブルまでアームがウェハーを搬送する場合には、数枚目以降は並列搬送となる。前記特開平１−２９６１７７号公報に記載のものは、ウェハー供給マガジンからウェハーを取り出し、第１ステージすなわちアライメントステージ上にウェハーをセットする。そして、ウェハーのアライメントを行い、第２の搬送機構がアライメントステージよりウェハーを吸着して持ち上げ、ウェハーをアライメントステージから処理ステージまで搬送する。尚、アライメント後のステージの移動は、数枚目以降並列搬送となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開昭６３−１５５６３４号公報に記載のウェハーのアライメント方法では、装置全体のスループット（単位時間当たりの処理量）を向上させるために、アライメントと搬送を並列処理を行っているにも係わらず、アームがウェハーを吸着し持ち上げる時間だけ、一般的なものよりも処理時間が長くなってしまう問題がある。また、上記特開平１−２９６１７７号公報に記載のウェハーのアライメント方法では、一般的なものと略等しい処理時間が掛かり、処理時間の短縮には向かない問題がある。従って、処理時間を短縮化してスループットの高いのウェハー処理装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、本発明は、キャリアに収納されたウェハーを順次取り出して処理ステージに搬送し、ウェハーに検査等の処理を施した後、処理済のウェハーを再びキャリアに収納するようにしたウェハー処理装置において、キャリアからウェハーを取り出して直線的に搬送する搬送アームと、各々ウェハーを保持することが可能な３つのステーションと、この３つのステーションを正三角形状に固定し、１２０度の角度で回転して各ステーションを第１、第２、第３の３つの定位置に移動させる回転テーブルと、前記搬送アームにより第１の位置に搬送され、第１の位置でステーションにより保持されて前記回転テーブルの回転により第２の位置に送られてきたウェハーを受け取って位置決めした後、そのウェハーを前記ステーションに再び保持させる位置決め手段と、２本のアームを有し、一方のアームで前記回転テーブルの回転により第２の位置から第３の位置に送られてきた位置決め後のウェハーを受け取って処理ステージに渡し、他方のアームで処理ステージにて処理されたウェハーを受け取って前記第３の位置にいるステーションに渡すように前記２本のアームが回転するウェハー入れ替え手段を備えたことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、前記第１の位置でのウェハーの保持、第２の位置でのウェハーの位置決め、第３の位置でのウェハーの入れ替えを並行して行うようにしたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、前記第１の位置に、前記搬送アームにより搬送されてきたウェハーに対して、前記ステーションが保持する前に中心位置出しを行う中心位置出手段を設けたことを特徴とする。また、本発明は、前記第２の位置にセンサーを設け、該センサーにより検出されたウェハーのオリエンテーション・フラットが所望の角度になるようにウェハーを前記位置決め手段で位置決めすることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、キャリア用ステーションにウェハーの表面を読み取る画像読取手段を設け、この画像読取手段により読み取った画像からウェハーの中心位置及びオリエンテーション・フラットの位置の位置情報を算出し、アライメントステーションにて前記位置情報を基にアライメントを行うようにしてもよい。
前記第１の位置でウェハーの表面を読み取る画像読取手段を設け、この画像読取手段より読み取った画像からウェハーの中心位置及びオリエンテーション・フラットの位置に位置情報を算出し、前記第２の位置で前記位置情報を基に前記位置決め手段により位置決めすることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、第３の位置からステーションに保持されて第１の位置に送られた処理済のウェハーを前記搬送アームにより元のキャリアに搬送して収納することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
第１の実施の形態
図１はウェハー処理装置の構造説明図、図２は図１のＺ−Ｚ矢視図である。なお、図１はウェハー処理装置の平面を表し、図２では処理ステージ、ＸＹステージ等を省略して表すものとする。
【００１１】
図において、エレベータＡ１及びエレベータＢ２は、複数のウェハー４を収納したキャリア３を搭載し、このキャリア３内の図示しないウェハー収納用ミゾのピッチに合わせて正確に上下するユニットである。
搬送アームＡ５及び搬送アームＢ６は、前記キャリア３よりウェハー４を吸着して取り出し、プッシャーＡ１２上へウェハー４を搬送するためと、逆にキャリア３内へウェハーを収納するためのものである。この二つのアームは、ウェハー４を吸着して同時に動作できるように、上下方向にずらして設置されている。
【００１２】
センタリングアーム７は、ウェハー４の中心位置出しを行うものである。この中心の基準になるのは、プッシャーＢ１３の中心である。センタリングアーム７で中心位置出しを行うことにより、プッシャーＢ１３の中心とウェハー４の中心とが一致するように調整してある。
回転テーブル８は、ウェハー４を吸着した状態で、正確に１２０°間隔で右回転するユニットである。この回転テーブル８上には１２０°ピッチで三つのステーションＡ９，Ｂ１０，Ｃ１１が固定されていて、それぞれがウェハー４を吸着することができるようにしてある。これらステーションＡ９，Ｂ１０，Ｃ１１には、中心にそれぞれ図示しない貫通口を設けてあり、プッシャーＡ１２，Ｂ１３，Ｃ１４が自由に上下できるようにしてある。なお、回転機構には、例えば、ローラーギアカムを使用し、高速かつ正確に回転できるようにしてある。
【００１３】
前記プッシャーＡ１２は、搬送アームＡ５，Ｂ６との受け渡しを行うためのもので、図示しない上下機構と吸着口を備えてある。
前記プッシャーＢ１３は、ウェハー４を吸着して回転し、オリフラ検出センサ１８によってオリフラを検出し、任意の角度に停止させるものであり、また、図示しない上下機構も備えてある。
【００１４】
前記プッシャーＣ１４及びプッシャーＤ１５は、搬送アームＣ１６，Ｄ１７との受け渡しを行うためのもので、図示しない上下機構と吸着口を備えてある。
また、前記搬送アームＣ１６及び前記搬送アームＤ１７は、プッシャーＣ１４上のウェハー４とプッシャーＤ１５上のウェハーの入れ替えを行うためのものであり、正確に９０°間隔で両方向に回転する機構と吸着口を備えている。なお、回転機構は、回転テーブル８と同様のものを使用し、高速かつ正確に回転できるようにしてある。
【００１５】
位置決めピン２０は、処理ステージ２１上の基準位置になるピンである。センタリングピン１９が搬送されてきたウェハー４を軽く押すことによって、ウェハー４は位置決めピン２０にならってセットされるようにしてある。
ＸＹステージ２２は、処理ステージ２１を載せて移動するためのユニットである。このＸＹステージ２２が任意の場所に移動することにより、その任意の場所でウェハー４に様々な処理を施す。なお、かかる任意の場所には、処理の目的に応じた装置を付加しておく。
【００１６】
次に、上記構成のウェハー処理装置の動作を説明する。
まず、キャリア３からウェハー４を受け取るステーションＡ９の動作を説明する。搬送アームＡ５が、エレベータＡ１上のキャリア３よりウェハー４を取り出した後、移動してステーションＡ９の約１０ｍｍ上に停止する。そこで、プッシャーＡ１２が上昇し、搬送アームＡ５よりウェハー４を持ち上げ、センタリングアーム７と同じ高さにする。この位置で、センタリングアーム７のアームが閉じてウェハー４の中心位置出しを行う。センタリングアーム７が再び開き、搬送アームＡ５がホームポジションに退避した後、プッシャーＡ１２は下降し、ウェハー４はステーションＡ９上に吸着される。この後、回転テーブル８が右方向に１２０°回転停止後、プッシャーＢ１３が上昇し、ウェハー４を吸着して持ち上げて、次段の位置合わせを行うステーションＢ１０にウェハー４を渡す。
【００１７】
次に、このステーションＢ１０の動作を説明する。上述のように、プッシャーＢ１３に押し上げられたウェハー４は、プッシャーＢ１３の回転によりオリフラ検出センサ１８によってオリフラを検出される。そして、ウェハー４は、検出されたオリフラを所望の角度にされた状態にして回転を停止される。この後、再び回転テーブル８が、右方向に１２０°回転停止後、プッシャーＣ１４が上昇し、ウェハー４を吸着して持ち上げて、次段のステーションＣ１１にウェハー４を渡す。
【００１８】
次に、処理用ステージ２１へとウェハー４を渡すステーションＣ１１の動作を説明する。上述のように、プッシャーＣ１４に押し上げられたウェハー４は、搬送アームＣ１６の右回りの９０°回転後、プッシャーＣ１４が下降し、搬送アームＣ１６上に置かれ、搬送アームＣ１６に吸着される。そして、搬送アームＣ１６が右回りに１８０°回転し、ウェハー４を処理ステージ２１に送る。この処理ステージ２１では、プッシャーＤ１５が上昇してウェハー４を持ち上げた後、搬送アームＣ１６と搬送アームＤ１７は、左方向に９０°回転して退避する。そして、プッシャーＤ１５が下降した後、センタリングピン１９がウェハー４を押して、位置決めピン２０にならわせて、精密（最終）位置だしを行う。以上で１枚目のウェハー４の、処理ステージ２１への搬送は終了する。
【００１９】
一方、２枚目のウェハー４の搬送は、搬送アームＡ５が１枚目のウェハー４をキャリア３より取り出した直後から、搬送アームＢ６によって開始される。そして、３枚目は再び搬送アームＡ５によってという具合に、常にウェハー４が、ステーションＡ９，Ｂ１０，Ｃ１１上と処理ステージ２１上に在荷するように、ウェハー４を送りだしていく。
【００２０】
また、処理ステージ２１で処理の終了したウェハー４は、未処理のウェハー４と、搬送アームＣ１６，Ｄ１７によって入れ替えられる。即ち、上述のようにステーションＣ１１から搬送アームＣ１６により未処理のウェハー４が搬送される際に、搬送アームＤ１７が処理ステージ２１上の処理済のウェハー４を吸着し、ステーションＣ１１に送る。そして、その処理済のウェハー４は、ステーションＣ１１に吸着された後、回転テーブル８が１２０°右回転して、プッシャーＡ１２上に戻ってくる。その後、搬送アームＡ５と搬送アームＢ６のどちらかで、ウェハー４を持っていない方の搬送アームが、処理済のウェハー４を取りに行き、キャリア３から取り出した同一の場所へウェハー４を収納する（未処理のウェハーを持っている搬送アームは、プッシャＡ１２上の処理済のウェハーがなくなると同時に、プッシャーＡ１２上にウェハー搬送を行う。）。なお、処理済のウェハー４は、取り出したのと同一の場所に収納しなくても他の場所に収納するようにしてもよい。また、収納するキャリアを取り替えるようにしてもよい。この場合には、収納するキャリアと取り出すキャリアとを予め用意しておき、収納するキャリアと取り出すキャリアが前記搬送アームＡ５，Ｂ６に対向する位置になるように、前記搬送アームＡ５，Ｂ６の動きに連動して切り換える機構を設けるようにする。
【００２１】
なお、ステーションＢ１０は、回転テーブル８が１２０°回転する前はステーションＡ９である。ステーションＣ１１は、回転テーブル８が１２０°回転する前はステーションＢ１０である。
以上のすべての動作は、ウェハー４が干渉しない範囲（同一ステーション、プッシャー、搬送アーム上にウェハーが二枚以上重ならない）で、常に、並行して行われる。この為、１サイクル時間は、回転テーブル８が停止しているときに、各ステーションで行われる動作シーケンスの合計時間の中で、最も長いものに左右される。従って、各ステーションで行われる動作シーケンスの内容及びその合計時間は以下の通りになる。
【００２２】
▲１▼ステーションＡ９
収納と送り出しは、並列で行われるので、片方の搬送アームの動作のみの時間を考えればよい。すなわち、「未処理ウェハー４をキャリア３より取り出し、プッシャーＡ１２上へセットする時間、及びウェハー中心位置出しをセンタリングアーム７によって行う時間」であり、約５．５秒となる。
【００２３】
▲２▼ステーションＢ１０
「プッシャーＢ１３の上下時間及びオリフラ検出時間」であり、約５．５秒である。
▲３▼ステーションＣ１１
「未処理のウェハーと処理済のウェハーを入れ替える時間」であり、約３．５秒である。
【００２４】
「処理時間」＝ｘ秒
▲４▼回転テーブル１２０°の回転時間＝０．５秒
以上より、ウェハーの搬送の１サイクル時間は、▲１▼（又は▲２▼）＋▲４▼となり、その実際の時間は約６秒となる。装置全体のスループットは、処理時間ｘに左右されるが、ｘ≦（６−３．５）＝２．５秒であれば、１サイクル時間と等しくなる。もし、ｘ＞２．５秒であれば、ウェハー１枚あたりのスループットは、（３．５＋ｘ）秒となる。従って、ウェハーの搬送及びアライメントを並列に行うようにしても、それぞれが連続した動作の中で行われるため、搬送及びアライメントが互いに時間的に干渉することがなく、装置全体のスループットに与える影響は少なくなる効果が得られる。
【００２５】
このため、上記第１の実施の形態によると、キャリア３からの受け渡しを専用に行うステーションＡ９と、アライメントを専用に行うステーションＢ１０と、未処理ウェハーと処理済ウェハーを入れ替えを専用に行うステーションＣ１１を設けたことにより、従来のアライメントが必要なウェハー搬送系の１サイクル時間を大幅に短縮できるという効果が得られる。具体的には以下の通りである。
【００２６】
従来の搬送系の各アクチュエータが、本発明で使用しているアクチュエータと同等のものを使用しており、その動作速度が、ほぼ同一と改定した場合、従来の搬送系の１サイクル時間は、約１０．５秒〔アライメントをする時間が約５．５秒、二つのアームを有する搬送ロボットのいずれかのアーム上にある未アライメントのウェハーとアライメントステージ上のアライメント済のウェハーを入れ替える時間が約５秒〕となる。本実施の形態の１サイクル時間は、上述のように、約６秒なので、約４３％の搬送時間短縮が可能となる。
【００２７】
第２の実施の形態
図３はウェハー処理装置の構造説明図、図４は図３のＺ−Ｚ矢視図である。なお、図３はウェハー処理装置の平面を表し、図２では処理ステージ、ＸＹステージ等を省略して表すものとする。また、以下の説明において、上記第１の実施の形態と同様の構成及び動作の説明は省略するものとし、相違する構成及び動作の説明をする。
【００２８】
図において、ＣＣＤカメラ２３は、ウェハーの全体像をとらえる位置に固定されている。そして、このカメラの信号は、図示しない画像処理装置に接続されている。照明２４は、前記ＣＣＤカメラ２３でウェハーを一定の明るさに映し出す為のものである。プッシャーＢ１３は、上記第１の実施の形態と異なり、上下・回転機構以外に図示しないＸＹ移動機構も備えている。その回転・ＸＹ移動機構部は、図示しないパルスモータにより駆動し、そのパルス信号は、本装置内のコンピュータを通して、前記画像処理装置と接続されている。なお、上記第１の実施の形態での構成要素であるセンタリングアーム７は設けられておらず、後述するように、その代わりにＣＣＤカメラ２３及び図示しない画像処理装置を設けたものである。上記以外の部分に関しては、すべて上記第１の実施の形態の構成と同様である。
【００２９】
次に、動作を説明する。
上記第１の実施の形態と異なるところは、以下の点である。プッシャーＡ１２上において、上記第１の実施の形態ではセンタリングアーム７でのウェハー中心位置を読み取ったが、本実施の形態ではＣＣＤカメラ２３及び図示しない画像処理装置によって、ウェハーの中心位置とオリフラ角度を読み取るようにしたものである。
【００３０】
そして、プッシャーＢ１３上へウェハーを搬送している途中で、前記画像処理装置が計算を行い、ウェハーの中心位置とオリフラ角度を算出し、ステーションＢ１０にそれらのデータを送り、プッシャーＢ１３がウェハーを吸着して持ち上げた後、それらのデータを基に所望の位置へウェハーを移動させる。他の動作は、上記第１の実施の形態と同様である。
【００３１】
上記第２の実施の形態のよると、上記第１の実施の形態におけるセンタリングアームを用いていないことから、ウェハーの搬送の１サイクル時間をさらに短縮できる効果が期待できる。具体的には、次の▲１▼と▲２▼の時間の合計が１サイクル時間となる。▲１▼ステーションＡ９での「未処理ウェハーをキャリア３より取り出し、プッシャーＡ１２上へセットする時間、及びウェハー中心位置出しをセンタリングアーム７によって行う時間」であり、その合計は約４．５秒となる。▲２▼ステーションＢ１０での「プッシャーＢ１３の上下時間及びオリフラ検出時間」であり、約３秒となる。従って、１サイクル時間は、約５秒となる。このため、搬送時間を更に短縮することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によると、ウェハーの位置決めを行うステーションを別に設けたので、ウェハーの位置決めを行いつつウェハーを処理ステージに搬送することができ、従来のアライメントが必要なウェハー搬送系の１サイクル時間を大幅に短縮できるという効果が得られる。従って、処理時間を短縮化してスループットの高いウェハー処理装置を提供することができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態のウェハー処理装置の構造説明図
【図２】図１のＺ−Ｚ矢視図
【図３】第２の実施の形態のウェハー処理装置の構造説明図
【図４】図３のＺ−Ｚ矢視図
【符号の説明】
１  エレベータＡ
２  エレベータＢ
３  キャリア
４  ウェハー
５  搬送アームＡ
６  搬送アームＢ
７  センタリングアーム
８  回転テーブル
９  ステーションＡ
１０  ステーションＢ
１１  ステーションＣ
１２  プッシャーＡ
１３  プッシャーＢ
１４  プッシャーＣ
１５  プッシャーＤ
１６  搬送アームＣ
１７  搬送アームＤ
１８  オリフラ検出センサ
１９  センタリングピン
２０  位置決めピン
２１  処理ステージ
２２  ＸＹステージ
【図１】
0003624590.tif 000002
【図２】
0003624590.tif 000003
【図３】
0003624590.tif 000004
【図４】
0003624590.tif 000005