(57)【要約】  本装置は、半導体ウェハ(30)を保持して回転させる回転機構(11)と、ウェハに形成された位置決め用切欠き部を検出する検出機構(12)と、回転機構(11)のウェハ載置部からウェハ(30)を持ち上げ又はウェハ載置部にウェハ(30)を載置するウェハ移送機構(13)と、を備える。ウェハ移送機構(13)は、ウェハ載置部の直上位置でウェハ(30)を保持する可動保持部(15)を有し、回転機構(11)に保持されているウェハ(30)を回避して可動保持部(15)が下降又は上昇するように構成されている。
2010046975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハを保持して回転させるための回転機構と、前記ウェハに形成された位置決め用切欠き部を検出するための検出機構と、前記回転機構のウェハ載置部から前記ウェハを持ち上げ又は前記ウェハ載置部にウェハを載置するためのウェハ移送機構と、を備え、
前記ウェハ移送機構は、前記ウェハ載置部の直上位置で前記ウェハを保持するための可動保持部を有し、前記回転機構に保持されているウェハを回避して前記可動保持部が下降又は上昇するように構成されていることを特徴とするプリアライナー装置。
【請求項２】
半導体ウェハを保持して回転させるための回転機構と、前記ウェハに形成された位置決め用切欠き部を検出するための検出機構と、前記回転機構のウェハ載置部から前記ウェハを持ち上げるためのウェハ移送機構と、を備え、
前記ウェハ移送機構は、前記ウェハを持ち上げる際に上昇して前記ウェハの裏面に当接される可動保持部を有し、前記可動保持部により持ち上げられた前記ウェハが搬出された後、前記回転機構に保持されている次のウェハを回避して前記可動保持部が下降するように構成されていることを特徴とするプリアライナー装置。
【請求項３】
前記可動保持部は、前記回転機構の回転軸線を挟んで両側に配置された一対の細長部材を含み、前記一対の細長部材同士の水平方向の離間距離は、前記ウェハを保持する際の第１距離と、前記第１距離よりも大きい、前記回転機構に保持されているウェハを回避して下降又は上昇する際の第２距離との間で変更可能である、請求項１又は２に記載のプリアライナー装置。
【請求項４】
前記ウェハ移送機構は、前記可動保持部の水平方向の位置を変更するための水平駆動機構と、前記可動保持部の上下方向の位置を変更するための昇降駆動機構と、を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のプリアライナー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置での処理に先だって半導体ウェハを位置合わせするためのプリアライナー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
成膜装置、エッチング装置等の基板処理装置で半導体ウェハを処理する際には、半導体ウェハの周縁部に予め形成された位置決め用の切欠き部（ノッチ又はオリフラ）を基準として、半導体ウェハの位置合わせが行われる。【０００３】
この位置合わせを行うための装置はプリアライナー装置と呼ばれ、基本的な構成として、ウェハを保持して回転させる回転機構と、ウェハの切欠き部を検出する検出機構と、を備えている（特許文献１，２，３）。【０００４】
プリアライナー装置へのウェハの受け渡しは例えばロボットによって行われ、このウェハ搬送用のロボットは、そのアームの先端にウェハを保持し得るハンドを備えている。【０００５】
ロボットによってカセットから取り出されたウェハは、プリアライナー装置の回転機構の載置部の上に載置されてそこに保持され、回転機構によってウェハを回転させながら、検出機構によってウェハの切欠き部を検出する。このようにしてウェハのＸＹ位置及び回転方向（θ方向）位置が検出されるが、この検出には一般的に３−１０秒程度を要する。【０００６】
近年、ウェハ処理のスループットをあげるために、このプリアライナー装置での位置合わせ作業に伴って必要となる作業時間が問題となっている。【０００７】
そこで従来は、例えば、ウェハを搬送するロボットのアームを二本設けて、位置合わせ終了後のウェハを一方のアームによって回転機構から取り出したら、直ちに他方のアームで次のウェハをプリアライナー装置に搬入するという方法が取られていた。【０００８】
このようにすれば、一本のアームによってプリアライナー装置からウェハを出し入れする場合に比べて、作業時間を全体として短縮することができる。【０００９】
［特許文献１］  日本国・特開２００７−２８１２４９号公報
［特許文献２］  日本国・特開２００４−３６３２１８号公報
［特許文献３］  日本国・特表２００５−５３６８７８号公報
しかしながら、ロボットのアームを１本から２本に変更するためには多大のコストを必要とするため、ウェハ処理のスループットをあげることができたとしても、アームの２本化（デュアルアーム化）に伴うコスト上昇により、製造コストの低減効果が相殺されてしまうという問題があった。
【発明の開示】
【００１０】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、多大なコスト上昇をもたらすことなく、ウェハ処理のスループットをあげることができるプリアライナー装置を提供することを目的とする。
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明によるプリアライナー装置は、  半導体ウェハを保持して回転させるための回転機構と、前記ウェハに形成された位置決め用切欠き部を検出するための検出機構と、前記回転機構のウェハ載置部から前記ウェハを持ち上げ又は前記ウェハ載置部にウェハを載置するためのウェハ移送機構と、を備え、前記ウェハ移送機構は、前記ウェハ載置部の直上位置で前記ウェハを保持するための可動保持部を有し、前記回転機構に保持されているウェハを回避して前記可動保持部が下降又は上昇するように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明によるプリアライナー装置は、半導体ウェハを保持して回転させるための回転機構と、前記ウェハに形成された位置決め用切欠き部を検出するための検出機構と、前記回転機構のウェハ載置部から前記ウェハを持ち上げるためのウェハ移送機構と、を備え、前記ウェハ移送機構は、前記ウェハを持ち上げる際に上昇して前記ウェハの裏面に当接される可動保持部を有し、前記可動保持部により持ち上げられた前記ウェハが搬出された後、前記回転機構に保持されている次のウェハを回避して前記可動保持部が下降するように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
好ましくは、前記可動保持部は、前記回転機構の回転軸線を挟んで両側に配置された一対の細長部材を含み、前記一対の細長部材同士の水平方向の離間距離は、前記ウェハを保持する際の第１距離と、前記第１距離よりも大きい、前記回転機構に保持されているウェハを回避して下降又は上昇する際の第２距離との間で変更可能である。
【００１４】
好ましくは、前記ウェハ移送機構は、前記可動保持部の水平方向の位置を変更するための水平駆動機構と、前記可動保持部の上下方向の位置を変更するための昇降駆動機構と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態によるプリアライナー装置をウェハ搬送用ロボットと共に示した平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿った縦断面図。
【図２】図１に示したプリアライナー装置の開閉駆動機構の一例を説明するための図。
【図３】図１に示したプリアライナー装置の開閉駆動機構の他の例を説明するための図。
【図４】図１に示したプリアライナー装置の昇降駆動機構の一例を説明するための図。
【図５】図１に示したプリアライナー装置において、位置合わせ後のウェハをウェハ移送機構で持ち上げる様子を示した図。
【図６】図１に示したプリアライナー装置において、ウェハ移送機構で持ち上げたウェハと次のウェハとを交換する様子を示した図。
【図７】図１に示したプリアライナー装置において、次のウェハをウェハ移送機構上に載置し、位置合わせ済みのウェハを搬出し、次のウェハを回転機構上に載置する様子を示した図。
【図８】図１に示したプリアライナー装置において、次のウェハを回転機構上に載置した後のウェハ移送機構の動作を示した図。
【図９】図１に示したプリアライナー装置において、ウェハ移送機構を変更した構成を示した図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態によるプリアライナー装置について図面を参照して説明する。【００１７】
図１に示したように本実施形態によるプリアライナー装置１０は、略円板状の半導体ウェハ３０を保持して回転させるための回転機構１１と、ウェハ３０に予め形成されている位置決め用切り欠き部（ノッチ又はオリフラ）を検出するための検出機構１２と、を備えている。【００１８】
回転機構１１は、その載置面１１Ａ上に載置されたウェハ３０を保持するためのチャック機構（図示を省略）を備えており、保持したウェハ３０を回転軸線１４周りに回転させる。【００１９】
検出機構１２は、回転機構１１の載置面１１Ａ上に載置されたウェハ３０の切欠き部を、例えば光学センサや撮像装置（ＣＣＤカメラ等）によって検出する。【００２０】
本実施形態によるプリアライナー装置１０は、さらに、位置合わせ後のウェハ３０を回転機構１１の載置面１１Ａから持ち上げるためのウェハ移送機構１３を備えている。【００２１】
このウェハ移送機構１３は、回転機構１１の回転軸線１４を挟んで両側に配置された一対のピン部材（可動保持部）１５と、一対のピン部材１４同士の水平方向の離間距離を変更するための開閉駆動機構（水平駆動機構）と、一対のピン部材１５を昇降させる昇降駆動機構とを備えている。【００２２】
図２（ａ）に示したように一対のピン部材１４は、互いの平行関係を維持しながら外側に水平移動して互いの離間距離を拡げることができる。【００２３】
図２（ｂ）、（ｃ）は開閉駆動機構の構成を示しており、一対のピン部材１５はそれらの基端部が一対のリニアガイド４０によって移動自在に支持されている。【００２４】
一対のピン部材１５の各基端部には一対の第１リンク部材４１のそれぞれの一端が枢着されており、各第１リンク部材４１の他端は第２リンク部材４２の各端部に枢着されている。【００２５】
第２リンク部材４２は、その中央部４２ａが回転可能に支持されている。第２リンク部材４２の一端４２ｂには、エアシリンダ４３の出力軸４３ａの先端部が枢着されている。【００２６】
エアシリンダ４３は、プリアライナー装置１０の制御部からの信号によって、出力軸４３ａの進退動作が制御される。【００２７】
図２（ｂ）に示した状態からエアシリンダ４３を駆動して出力軸４３ａを前進させると、第２リンク部材４２がその中央部４２ａを支点として回転し、各第１リンク部材４１が各ピン部材１５を外側に向けて押す。これにより、各ピン部材１５が各リニアガイド４０上を外側に向けてスライドし、図２（ｃ）に示したようにピン部材１５同士の水平方向の間隔が拡がる。【００２８】
図３は開閉駆動機構の他の例を説明するための図であり、この例においては、図３（ａ）に示したように一対のピン部材１５がそれらの基端部を中心として回転可能であり、これによりピン部材１５同士の水平方向の間隔を拡げることができる。【００２９】
図３（ｂ）、（ｃ）はこの例における開閉駆動機構の構成を示しており、一対のピン部材１５の各基端部が各回転軸線１５ａを中心として回転可能となっている。【００３０】
各ピン部材１５において、その回転軸線１５ａよりも基端側の部分には、一対の第１リンク部材５１のそれぞれの一端が枢着されており、各第１リンク部材５１の他端は第２リンク部材５２の各端部に枢着されている。【００３１】
第２リンク部材５２は、その中央部５２ａが回転可能に支持されている。第２リンク部材５２の一端５２ｂには、エアシリンダ５３の出力軸５３ａの先端部が枢着されている。【００３２】
エアシリンダ５３は、プリアライナー装置１０の制御部からの信号によって、出力軸５３ａの進退動作が制御される。【００３３】
図３（ｂ）に示した状態からエアシリンダ５３を駆動して出力軸５３ａを後退させると、第２リンク部材５２がその中央部５２ａを支点として回転する。これにより、各第１リンク部材５１が各ピン部材１５を回転させ、図２（ｃ）に示したようにピン部材１５同士の水平方向の間隔が拡がる。【００３４】
図４は、ウェハ移送機構１３の昇降駆動機構を示しており、エアシリンダ６０の出力軸６０ａの先端部にベース部材６１が設けられている。このベース部材６１は、エアシリンダ６０の出力軸６０ａを進退させることにより昇降する。【００３５】
エアシリンダ６０は、プリアライナー装置１０の制御部からの信号によって、出力軸６０ａの進退動作が制御される。【００３６】
図２又は図３に示した開閉駆動機構及び一対のピン部材１５は、図４に示したベース部材６１に配置されている。従って、エアシリンダ６０を駆動することにより、一対のピン部材１５を開閉駆動機構と共に昇降させることができる。【００３７】
プリアライナー装置１０の回転機構１１上にウェハ３０を載置する際には、ロボット２０のアーム２１を駆動して、アーム２１の先端に設けられたハンド２２によってカセット（図示を省略）からウェハ３０を取り出し、さらにアーム２１を駆動してウェハ３０を回転機構１１の載置面１１Ａ上に載置する。【００３８】
そして、回転機構１１によってウェハ３０を回転させながら、検出機構１２によってウェハ３０の切り欠き部を検出し、その検出結果に基づいてウェハ３０の回転方向（θ方向）の位置合わせを行う。【００３９】
なお、検出機構１２の検出結果に基づいて、ウェハ３０が回転機構１１の回転軸線１４から偏心していると判断された場合には、算出された偏心量に基づいてハンド２２によりウェハ３０を回転機構１１上の正しい位置に載置し直す。或いは、回転機構１１をＸＹ方向に移動可能に構成して、ウェハ３０の偏心を回転機構１１の移動によって調整するようにしても良い。【００４０】
次に、図５及び図６を参照して、プリアライナー装置１０から位置合わせ済みのウェハ３０を取り出し、次のウェハ３０を回転機構１１上に載置する際の工程について説明する。【００４１】
ウェハ３０を回転させて検出機構１２でウェハ３０の位置を検出する位置検出操作（アラインメント操作）中は、図５（ａ）に示したように一対のピン部材１５は、互いに遠ざかった位置である退避位置に配置されている。【００４２】
ウェハ３０の位置検出操作が終了したら、ウェハ移送機構１３の開閉駆動機構を作動させて、図５（ｂ）に示したように一対のピン部材１５同士を近づけてウェハ３０の直下に移動させる。【００４３】
この状態で、ウェハ移送機構１３の昇降駆動機構を作動させて、図５（ｃ）に示したように一対のピン部材１５をウェハ３０の裏面に当接させ、回転機構１１の載置面１１Ａからウェハ３０を垂直方向上方に持ち上げる。【００４４】
ウェハ３０を持ち上げたときのピン部材１５の高さ位置は、ロボット２０のハンド２２に載置した次のウェハ３０を、ピン部材１５と回転機構１１との間に差し入れることができる位置である。【００４５】
続いて、一対のピン部材１５でウェハ３０を持ち上げた状態で、図６（ａ）に示したように、ロボット２０のハンド２２によって次のウェハ３０を回転機構１１の載置面１１Ａ上に載置する。【００４６】
このようにして次のウェハ３０をハンド２２により回転機構１１上に載置したら、図６（ｂ）に示したように、先ほどのハンド２２を用いて一対のピン部材１５上にある位置合わせ済みのウェハ３０を搬出する。【００４７】
ピン部材１５上からウェハ３０が搬出されたら、図６（ｃ）に示したように、ウェハ移送機構１３の開閉駆動機構を作動させて一対のピン部材１５同士の水平方向の離間距離を退避位置まで拡げる。【００４８】
このときのピン部材１５同士の離間距離は、ピン部材１５を降下させた際に回転機構１１上に載置されているウェハ３０にピン部材１５が接触しない距離である。【００４９】
次に、図６（ｄ）に示したようにピン部材１５を降下させ、次のウェハ３０の位置合わせ操作を開始する。【００５０】
以上述べたように本実施形態によるプリアライナー装置１０によれば、位置合わせ済みのウェハ３０を次のウェハ３０と交換する際に、位置合わせ済みのウェハ３０をウェハ移送機構１３によって持ち上げて暫定的に保持し、この状態で次のウェハ３０をロボット２０により搬入することができるので、プリアライナー装置１０においてウェハ３０の交換作業に要する時間を短縮することが可能であり、これによりウェハ処理のスループットをあげることができる。【００５１】
上述した実施形態の一変形例として、図７及び図８に示したようにウェハ移送機構１３の動作順序を変更することができる。【００５２】
即ち、ウェハ３０の位置検出操作が終了したら、図７（ａ）に示したように、位置検出済みのウェハ３０の上方に位置する一対のピン部材１５上に、ロボット２０のハンド２２によって次のウェハ３０を載置する。【００５３】
次に、図７（ｂ）、（ｃ）に示したように、ロボット２０のハンド２２によって位置検出済みのウェハ３０を搬出する。【００５４】
そして、ウェハ移送機構１３の昇降駆動機構を作動させて、図７（ｄ）に示したように一対のピン部材１５を下降させ、回転機構１１の載置面１１Ａ上に次のウェハ３０を載置する。【００５５】
その後、ウェハ移送機構１３の開閉駆動機構を作動させて、図８（ａ）に示したように一対のピン部材１５同士の水平方向の間隔を拡げて退避位置に配置する。【００５６】
この状態で、ウェハ移送機構１３の昇降駆動機構を作動させて、一対のピン部材１５を上昇させる。このときのピン部材１５同士の離間距離は、ピン部材１５を上昇させた際に回転機構１１上に載置されているウェハ３０にピン部材１５が接触しない距離である。【００５７】
しかる後、ウェハ移送機構１３の開閉駆動機構を作動させて、図８（ｃ）に示したように一対のピン部材１５同士を近づけてウェハ３０の直上に移動させる。【００５８】
なお、ウェハ３０の位置検出操作は、図８（ｃ）に示した一対のピン部材１５の閉鎖動作よりも前に実施される。【００５９】
図７及び図８に示した例においても、プリアライナー装置１０においてウェハ３０の交換作業に要する時間を短縮することが可能であり、これによりウェハ処理のスループットをあげることができる。【００６０】
なお、本発明によるプリアライナー装置におけるウェハ移送機構は、上述した実施形態におけるウェハ移送機構１３に限定されるものではない。【００６１】
即ち、本発明におけるウェハ移送機構は、回転機構１１のウェハ載置面１１Ａの直上位置でウェハ３０を保持するための可動保持部（上記実施形態ではピン部材１５）を有し、回転機構１１に保持されているウェハ３０を回避して可動保持部が下降又は上昇するように構成されていれば良い。【００６２】
例えば、上述した実施形態におけるウェハ移送機構１３のピン部材１５に代えて、図９に示したように断面Ｌ字型のＬ型部材１６を設けると共に、このＬ型部材１６をその長手方向に平行な軸線周りに回転可能に設けることができる。【００６３】
この例においては、断面Ｌ字型のＬ型部材１６の位置を、その回転動作によって、図９（ａ）に示した退避位置と図９（ｂ）、（ｃ）に示した作動位置とで適宜切り換えることができる。Ｌ型部材１６の昇降駆動及び回転駆動は、例えばエアシリンダーによって行うことができる。【００６４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の範囲内で適宜変更することができる。
【図１】
2010046975.tif 000003
【図２】
2010046975.tif 000004
【図３】
2010046975.tif 000005
【図４】
2010046975.tif 000006
【図５】
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【図６】
2010046975.tif 000008
【図７】
2010046975.tif 000009
【図８】
2010046975.tif 000010
【図９】
2010046975.tif 000011
【国際調査報告】
2010046975.tif 000012
2010046975.tif 000013
2010046975.tif 000014