(57)【要約】  基板受け渡し位置（３２）と所定位置（観察部（２０））との間で基板（ウェハ（１０））を搬送する基板搬送装置であって、前記基板（１０）を前記基板受け渡し位置（３２）と前記所定位置（２０）との間で往復させる、回転可能な回転ステージ（３３）と、前記所定位置（２０）から前記受け渡し位置（３２）に移動する間に前記回転ステージ（３３）を回転させて所定の回転位置に位置決めする位置決め部材（３４）と、を備える。
2009041421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板受け渡し位置と所定位置との間で基板を搬送する基板搬送装置であって、
前記基板を前記基板受け渡し位置と前記所定位置との間で往復させる、回転可能な回転ステージと、
前記所定位置から前記受け渡し位置に移動する間に前記回転ステージを回転させて所定の回転位置に位置決めする位置決め部材と、
を具備してなることを特徴とする基板搬送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板搬送装置において、
前記位置決め部材は、複数の回転角度位置のうち、一つの回転角度位置に前記回転ステージを位置決めすることを特徴とする基板搬送装置。
【請求項３】
請求項２に記載の基板搬送装置において、
前記位置決め部材は、前記受け渡し位置と前記回転ステージの何れか一方にカムを配置し、他方に該カムに倣って移動するカムフロアーを配置してなることを特徴とする基板搬送装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の基板搬送装置において、
前記基板を前記回転ステージに移載する移載部を更に有し、
前記移載部が前記回転ステージの回転位置範囲を検出する回転位置情報検出部を有することを特徴とする基板搬送装置。
【請求項５】
請求項４に記載の基板搬送装置において、
前記回転位置情報検出部はフォトセンサを有することを特徴とする基板搬送装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の基板搬送装置において、
前記搬送前の前記基板の回転位置検出及び回転位置調整を行うアライメント部と、
前記回転ステージと前記基板との相対回転位置関係を記憶する記憶部を更に有することを特徴とする基板搬送装置。
【請求項７】
基板の表面を観察する装置であって、
前記基板を収容する基板収容部と、
前記基板の表面を観察する観察部と、
前記基板収容部と前記観察部との間で前記基板を搬送する請求項１乃至６の何れか一項に記載の基板搬送装置と、
を備えてなることを特徴とする観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体ウェハなどの基板の基板搬送装置及びこの基板搬送装置を装備した観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハなどの基板の表面を顕微鏡で観察する観察装置では、ウェハを収容したカセットを基板搬送部にセットし、該基板搬送部でアームによってカセットからウェハを取り出して回転台上に載置し、該回転台上でウェハに形成されたオリエンテーションフラットの向きを揃えた後、回転台から顕微鏡を装備した観察部にウェハを移載し、観察後、ウェハを観察部から基板搬送部に戻し、カセット内に再び収容するようにしている（特許文献１）。【０００３】
観察時にはウェハを観察部の回転ステージ上に載置し、該回転ステージによってウェハを回転させて顕微鏡でウェハの表面を観察している。このため、基板搬送部でウェハのオリエンテーションフラットの向きを揃えて観察部にウェハを移載しても、観察後、ウェハのオリエンテーションフラットの向きは変化することが多い。このままの状態でウェハを観察部から基板搬送部に移載してカセットに戻すと、カセット内ではウェハのオリエンテーションフラットの向きがばらばらの状態となる。カセット内に戻されたウェハは他の検査工程あるいはレジスト塗布工程、露光工程、現像工程などの各種処理工程に搬送されて検査や各種処理が施されるが、カセット内のウェハのオリエンテーションフラットの向きがばらばらの状態なので、まずこのウェハのオリエンテーションフラットの向きを揃える必要がある。
【特許文献１】特許２６５９３８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このため、観察後、ウェハ観察部から基板搬送部に移載してカセットに戻す際にウェハのオリエンテーションフラットの向きを揃えてからカセットに再び収容することが要望されている。【０００５】
しかし、観察後、搬送部でウェハのオリエンテーションフラットの向きを揃えるには、回転台によってウェハを少なくとも１回転させてオリエンテーションフラットの向きを検出し、この検出結果に基づいてオリエンテーションフラットの向きを揃えるように回転台によってウェハをさらに回転させる必要があり、観察後、ウェハをカセットに戻すのに時間がかかり、スループット性の向上を妨げることが指摘されている。【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、基板を所定の向きに揃えて基板を基板収容部に戻すための時間を短縮してスループット性を向上させることが可能な基板搬送装置及びこの基板搬送装置を装備した観察装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明の請求項１に記載の基板搬送装置は、基板受け渡し位置と所定位置との間で基板を搬送する基板搬送装置であって、前記基板を前記基板受け渡し位置と前記所定位置との間で往復させる、回転可能な回転ステージと、前記所定位置から前記受け渡し位置に移動する間に前記回転ステージを回転させて所定の回転位置に位置決めする位置決め部材と、を具備してなることを特徴とする。【０００８】
本発明の請求項２に記載の基板搬送装置は、前記位置決め部材が、複数の回転角度位置のうち、一つの回転角度位置に前記回転ステージを位置決めすることを特徴とする。【０００９】
本発明の請求項３に記載の基板搬送装置は、前記位置決め部材が、前記受け渡し位置と前記回転ステージの何れか一方にカムを配置し、他方に該カムに倣って移動するカムフロアーを配置してなることを特徴とする。【００１０】
本発明の請求項４に記載の基板搬送装置は、前記基板を前記回転ステージに移載する移載部を更に有し、前記移載部が前記回転ステージの回転位置範囲を検出する回転位置情報検出部を有することを特徴とする。【００１１】
本発明の請求項５に記載の基板搬送装置は、前記回転位置情報検出部がフォトセンサを有することを特徴とする。【００１２】
本発明の請求項６に記載の基板搬送装置は、前記搬送前の前記基板の回転位置検出及び回転位置調整を行うアライメント部と、前記回転ステージと前記基板との相対回転位置関係を記憶する記憶部を更に有することを特徴とする。【００１３】
本発明の請求項７に記載の観察装置は、基板の表面を観察する装置であって、前記基板を収容する基板収容部と、前記基板の表面を観察する観察部と、前記基板収容部と前記観察部との間で前記基板を搬送する請求項１乃至６の何れか一項に記載の基板搬送装置と、を備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、基板を所定の向きに揃えて基板を基板収容部に戻すための時間を短縮してスループット性を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の基板搬送装置を装備した観察装置の一実施形態を示す一部省略して示した平面図である。
【図２】図１の基板搬送装置３０の回転ステージ３３、位置決め部材３４、回転情報検出部３５の部分を示す一部省略して示した拡大平面図である。
【図３】図２の回転ステージ３３の部分を示す図で、図３（ａ）は一部省略して示した側面図、図３（ｂ）は裏面図である。
【図４】図２の回転ステージ３３、位置決め部材３４、回転情報検出部３５の部分を示す一部省略して示した側面図である。
【符号の説明】
【００１６】
１０            ウェハ
１１            カセット
２０            観察部
２１            顕微鏡
２３            スライド部材
２４，２５      ガイド板
３０            基板搬送装置
３２            受け渡し位置
３３            回転ステージ
３４            位置決め部材
３５            回転情報検出部
３６            移載部
３７            回転軸
３８            ステージ
３９            ベアリング
４０            遮光板
４１            カム
４２，４３      フォトセンサ
４５            メモリ
４６            アーム
４７            アライメント部
４８，４９      入れ替え用アーム
５０            演算処理部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下本発明の基板搬送装置及びこの基板搬送装置を装備した観察装置の一実施形態について図１乃至図４を参照して説明する。【００１８】
本発明の基板搬送装置は基板受け渡し位置と所定位置との間で基板を搬送する装置であり、図１はこの基板搬送装置を装備した観察装置の一実施形態を示す主要部について示す平面図である。【００１９】
本実施形態の観察装置は、図１に示すように、基板としての半導体ウェハ（以下ウェハと記す）１０を収容する基板収容部を構成するカセット１１と、ウェハ１０の表面をミクロ観察する顕微鏡２１を備えた観察部２０と、カセット１１と観察部２０との間でウェハ１０を搬送する基板搬送装置３０とを備える。【００２０】
カセット１１は、上下方向に所定の間隔をあけて配置した不図示の複数の棚にそれぞれウェハ１０を収容するもので、基板搬送装置３０に配置したエレベータ３１を有して構成される。このエレベータ３１は、カセット１１内に収容されたウェハ１０を上下搬送するもので、上下方向におけるウエハ収容間隔（ウエハ収容棚の間隔）に相当するピッチずつカセット１１を上下方向に移動させるように構成されている。例えば、カセット１１内の最下段の棚にあるウェハ１０を取り出し、あるいは観察後にこの最下段の棚にウェハを戻す際には、エレベータ３１によってカセット１１の最下段の棚がウェハの取り出し高さ位置や収容高さ位置になるように、カセット１１を上下動させる。【００２１】
基板搬送装置３０は、図１，２及び図４に示すように、ウェハ１０を載置して受け渡し位置３２と顕微鏡２１に対向する位置との間で往復移動される回転可能な回転ステージ３３と、顕微鏡２１に対向する位置から受け渡し位置３２に移動する回転ステージ３３を所定の回転位置に位置決めする位置決め部材３４と、を備える。【００２２】
受け渡し位置３２は、カセット１１と観察部２０との間のウェハ１０の搬送経路上に位置する。この受け渡し位置３２には移載部３６が設けられており、移載部３６において、カセット１１から取り出されたウェハ１０を回転ステージ３３上に移載し、また回転ステージ３３から観察後のウェハ１０を受け渡し位置３２に戻すようになってする。移載部３６には、回転ステージ３３の回転位置情報を検出する回転位置情報検出部３５を有する。【００２３】
回転ステージ３３は、顕微鏡２１の観察台を構成するＸＹステージ２２上に配置した図２の矢印Ａ方向に移動可能なスライド部材２３に、回転可能に且つ図２における左側端部位置（移載部３６側の端部箇所）位置して配置されている。回転ステージ３３は、スライド部材２３のスライド移動に応じて、ウェハ１０を載置した状態でウェハ１０が顕微鏡２１の真下に対向する位置（顕微鏡２１の対物レンズ下）まで搬送される。そして、この位置でウェハ１０を回転させながら、所定の観察を行った後、上記と逆の搬送作動が行われて、ウェハ１０を移載部３６まで搬送するようになっている。【００２４】
回転ステージ３３は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、スライド部材２３（図３において図示省略）に回転可能に取り付けられた回転軸３７と、該回転軸３７の上端に固定されて回転軸３７とともに回転する円盤状のステージ３８とを備えている。さらに、ステージ３８の裏面には、位置決め部材３４を構成するカムフロアーとしてのベアリング３９が同一円周上の周方向に沿って９０°間隔で４個配置されている。ステージ３８の裏面にはさらに、周縁部から突出するようにして遮光板４０が図示（特に、図３（ｂ）参照）のように位置して４枚配置されている。これら遮光板４０は、後述するように回転情報検出部３５によって検出されるもので、これによって回転ステージ３３の回転位置情報が検出される。なお、スライド部材２３は、下面に突出して設けられたハンドル２３ａを掴んで手動で図２の矢印Ａ方向にスライド操作される。【００２５】
位置決め部材３４は、上述したカムフロアーとしてのベアリング３９と、スライド部材２３を両側から挟むようにして、図２の矢印Ａ方向にガイドする一対のガイド板２４，２５のうち、一方のガイド板２４の上面に配置されたカム４１と、を備える。【００２６】
カム４１は図示のようなカム面４１ａを有しており、スライド部材２３によって回転ステージ３３が顕微鏡２１の真下に対向する位置から移載部３６に移動する過程でいずれか一つのカムフロアーとしてのベアリング３９（カム４１に最も近いベアリング３９）がカム４１に接触するように構成されている。このため、このベアリング３９がカム面４１ａと接触すると、ベアリング３９はカム面４１ａに接触しながらこの面上を転がってカム面４１ａに倣って移動し、この結果回転ステージ３３が回転軸３７を中心としてスライド部材２３上で回転する。ここでベアリング３９は同一円周上に９０°間隔で設けられているため、回転ステージ３３を配置したスライド部材２３が最も移載部３６に近ずく位置（図２に示す位置）まで移動すると、回転ステージ３３は基準位置に対して０°、９０°、１８０°、２７０°の何れかの回転角度位置に位置決めされる。【００２７】
回転情報検出部３５は位置決め部材３４で位置決めされた回転ステージ３３の回転位置情報（０°、９０°、１８０°、２７０°）を検出するもので、移載部３６に図２に示すように一組のフォトセンサ４２，４３を備えて構成される。【００２８】
フォトセンサ４２，４３は、発光ダイオードとこの発光ダイオードからの光を検出するフォトダイオードの組み合わせによって構成される。ステージ３８の裏面に図３（ｂ）に示すように固定された遮光板４０が発光ダイオードとフォトダイオードとの間に位置して発光ダイオードからの光を遮断したとき（図４参照）、フォトセンサ４２，４３は遮光板４０を検出する。【００２９】
フォトセンサ４２，４３の出力はそれぞれメモリ４５に送られて記憶される。フォトセンサ４２，４３の出力から回転ステージ３３の回転位置情報（０°、９０°、１８０°、２７０°）が分かる。例えば、回転ステージ３３は、フォトセンサ４２，４３の出力が共にオン（共に遮光状態）のとき０°の回転位置にあり、フォトセンサ４２の出力がオン（遮光状態）で、フォトセンサ４３の出力がオフのとき１８０°の回転位置にあり、フォトセンサ４２の出力がオフで、フォトセンサ４３の出力がオンのときに９０°の回転位置にあり、フォトセンサ４２，４３が共にオフのとき２７０°の回転位置にある。【００３０】
移載部３６には、上述した回転情報検出部３５の他に、図１に示すように、カセット１１からウェハ１０を取り出し、カセット１１に収容するアーム４６と、取り出したウェハ１０の不図示のオリエンテーションフラットの向きを検出してウェハ１０の回転位置調整を行いオリエンテーションフラットの向きを揃えるアライメント部４７と、このアライメント部４７からウェハ１０を回転ステージ３３に搬送し、また回転ステージ３３からウェハ１０をアライメント部４７に戻す、入れ替え用アーム４８，４９が配置される。【００３１】
アライメント部４７では、上述のようにオリエンテーションフラットの向きを検出してウェハ１０の回転位置調整を行うが、この際ウェハ１０の回転位置も検出する。このウェハ１０の回転位置情報は、観察部２０に搬送する前のウェハ１０の回転位置情報としてメモリ４５に送られて記憶される。【００３２】
メモリ４５に記憶された回転ステージ３３の回転位置情報と、観察部２０に搬送する前のウェハ１０の回転位置情報は、それぞれ演算処理部５０に送られる。【００３３】
演算処理部５０は、観察部２０に搬送する前のウェハ１０の回転位置情報と、観察終了後のウェハ１０の回転位置情報である回転ステージ３３の回転位置情報とから、オリエンテーションフラットの向きを揃えてカセット１１内にウェハ１０を再び収容するためにアライメント部４７によって戻ってきたウェハ１０を何度回転させるかの回転量を演算する。【００３４】
観察後のウェハ１０がアライメント部４７に戻ってきたとき、演算処理部５０での演算結果に基づいてアライメント部４７が回転してウェハ１０のオリエンテーションフラットの向きを揃える。【００３５】
上記実施形態によれば、ウェハ１０を顕微鏡２１でマクロ検査する際には、アーム４６によってカセット１１から１番目のウェハ１０を取り出し、アライメント部４７に載置してウェハ１０のオリエンテーションフラットの向きを検出し、例えば顕微鏡２１での観察時にオリエンテーションフラットの向きが観察者側に向くようにアライメント部４７で回転させてウェハ１０の回転位置を調整する。このときのウェハ１０の回転位置はメモリ４５に記憶される。【００３６】
次いで、入れ替え用アーム４８，４９のうち、何れか一方の入れ替え用アームによってウェハ１０を移載部３６に搬送し、この移載部３６側で待機していた回転ステージ３３上にウェハ１０を載置する。【００３７】
次いで、スライド部材２３によってウェハ１０を載置した回転ステージ３３を顕微鏡２１の対物レンズの略真下位置に移送し、同位置で回転ステージ３３を回転させ、顕微鏡２１によって回転ステージ３３上のウェハ１０の表面を観察する。【００３８】
観察終了後は、スライド部材２３によって回転ステージ３３を移載部３６に移送する。回転ステージ３３が移載部３６側に接近すると、ステージ３８の裏面に配置した４個のベアリング３９のうち、いずかのベアリング３９がカム４１に接触し、スライド部材２３の移動に伴ってベアリング３９はカム４１上を転がってカム４１に倣って移動し、この結果回転ステージ３３がスライド部材２３に対して回転する。スライド部材２３の一端側が移載部３６にまで移動すると、回転ステージ３３は、０°、９０°、１８０°、２７０°の４つの回転角度位置の何れかの回転角度位置に位置決めされる。顕微鏡２１の対物レンズの略真下位置で回転ステージ３３を何度回転させたとしても、回転ステージ３３は、これら４つの回転角度位置の何れかの回転角度位置に位置決めされる。回転ステージ３３の回転位置（ウェハ１０の回転位置）はフォトセンサ４２，４３によって検出され、メモリ４５に送られる。【００３９】
メモリ４５には、１番目のウェハ１０の観察部２０に搬送する前の回転位置と、観察部２０で観察後のウェハ１０の回転位置とが記憶されており、演算処理部５０はこれら回転位置の情報をメモリ４５から入力し、オリエンテーションフラットの向きを揃えてウェハ１０をカセット１１に収容するための、ウェハ１０の回転量を算出する。【００４０】
移載部３６で観察後の１番目のウェハ１０は回転ステージ３３から例えば入れ替え用アーム４９に移載される。この際、カセット１１からは２番目のウェハ１０がアーム４６によって取り出されて、アライメント部４７でオリエンテーションフラットの向きが所定の向きになるようにウェハ１０の回転位置が調整され、アライメント部４７からウェハ１０が例えば別の入れ替え用アーム４８上に移されている。【００４１】
観察後の１番目のウェハ１０は入れ替え用アーム４９によってアライメント部４７に搬送され、また観察前の２番目のウェハ１０は入れ替え用アーム４８によって移載部３６側で待機している回転ステージ３３に搬送される。【００４２】
１番目のウェハ１０は、アライメント部４７で、演算処理部５０で算出された回転量にアライメント部４７を回転させることによって、回転位置が調整されてオリエンテーションフラットの向きが所定の向きに揃えられる。本実施形態では、ウェハ１０のオリエンテーションフラットの向きを揃えるのに、ウェハ１０を１回転させてオリエンテーションフラットを検出してそこから更に１回転以下回転（３６０°以上で７２０°以下回転）させる必要はなく、最大限１８０°回転させるだけで済む。次いで、ウェハ１０は、アーム４６によってアライメント部４７からカセット１１内に戻される。【００４３】
２番目のウェハ１０は、回転ステージ３３によって１番目のウェハ１０と同様に顕微鏡２１の対物レンズの略真下位置に移送されて観察され、観察後にオリエンテーションフラットの向きを１番目のウェハ１０のオリエンテーションフラットの向きと揃えてカセット１１内に戻される。【００４４】
上記操作をカセット１１内に収容された全てのウェハ１０について繰り返して行う。観察が終了したウェハ１０はカセット１１内でそのオリエンテーションフラットの向きが揃えられた状態で収容される。【００４５】
したがって、他の検査工程あるいはレジスト塗布工程、露光工程、現像工程などの各種処理工程に搬送されて検査や各種処理を施す際に、カセット１１内のウェハ１０のオリエンテーションフラットの向きが揃った状態なので、再度、ウェハ１０のオリエンテーションフラットの向きを揃える必要はない。【００４６】
また、オリエンテーションフラットの向きを揃えるのにウェハ１０を最大限１８０°まで回転させるだけで済み、スループット性を大幅に向上させることが可能である。【００４７】
本発明は上記実施形態に示したものに限定されるものではない。例えば、位置決め部材３４をカムフロアーとしてのベアリング３９とカム４１とによって構成した場合を示したが、これに限定されるものではない。【００４８】
上記実施形態のようにベアリング３９とカム４１を使用した場合には、装置の構造が極めて簡単となる。また、ベアリング３９の個数を例えば、６個にすることによって、回転ステージ３３を、０°、１２０°、１８０°、２４０°、３００°の何れかに位置決めすることが出来る。【００４９】
また、回転情報検出部３５を一組のフォトセンサ４２，４３と遮光板４０によって構成した場合を示したが、これに限定されるものではなく、エンコーダによって回転ステージ３３の回転位置を検出するようにしてもよい。【００５０】
また、カムフロアーとしてのベアリング３９とカム４１とによって構成される位置決め部材３４を用いず、これに代えて回転ステージ３３の回転位置を検出するエンコーダを設ける構成でも良い。この場合には、顕微鏡観察の後にウエハ１０を移載部３６に移載するときに、エンコーダにより検出したウエハ１０の回転位置情報を電気的通信手段等により演算処理部５０に送り、演算処理部５０はこの回転位置情報に基づいてウエハ１０の回転量を求める。【００５１】
さらに、顕微鏡観察後に、各ウエハ１０の回転位置をこれが収納されるカセット１１およびウエハ１０に対応付けして記憶し、ウエハ１０の回転位置を揃えずに対応するカセット１１に戻し、ウエハおよびカセットに関連付けた回転位置情報を次工程に伝達し、次工程のプリアラインメントを伝達された情報に基づいて行うようにしても良い。
【図１】
2009041421.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2009041421.tif 000007
2009041421.tif 000008