(57)【要約】【課題】半導体ウェハの位置を調整するプリアライナーにおいて、その駆動部から発生するパーティクルがウェハに付着する事を防止する【解決手段】ウェハステージ２７を回転させる駆動部と、駆動部を収納する機枠２１を備えるプリアライナー装置において、一端がウェハステージ２７に連結され、他端が駆動部に接続され、機枠２１の上板に回転可能に支持されたシャフト２４と、機枠２１の内部においてシャフト２４に設けられた羽車１１と、を備え、シャフト２４が駆動部によって回転したときに、ウェハステージ２７から遠ざかる方向に気流が発生するよう羽車１１を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハが搭載されるウェハステージと、前記ウェハステージを回転させる駆動部と、前記駆動部を収納する機枠と、前記駆動部によって回転する前記半導体ウェハの外周部分を検知するセンサと、を備え、前記センサによって検知された前記外周部分の情報に応じて前記半導体ウェハを所望の位置へ回転させるプリアライナー装置において、
一端が前記ウェハステージに連結され、他端が前記駆動部に接続され、前記機枠の上板に回転可能に支持されたシャフトと、前記機枠の内部において前記シャフトに設けられた羽車と、を備え、
前記シャフトが前記駆動部によって回転したときに、前記ウェハステージから遠ざかる方向に気流が発生するよう前記羽車が設けられたことを特徴とするプリアライナー装置。
【請求項２】
前記羽車は、前記機枠の上板と前記シャフトとの隙間の直下と前記駆動部との間に位置するよう前記シャフトに設けられ、前記シャフトが前記駆動部によって回転したときに、前記隙間から前記上板上部の気体を取り込みながら前記機枠内部の下方に向かって前記気流を発生させるよう設けられたことを特徴とする請求項１記載のプリアライナー。
【請求項３】
前記駆動部は、前記機枠に固定されたモータと、前記モータの回転軸に設けられた駆動プーリと、前記シャフトの他端に接続された従動プーリと、前記駆動プーリと前記従動プーリとに巻装されたベルトと、からなり、前記羽車が、少なくとも前記従動プーリの上部にあって、前記受動プーリの直径と同等かそれ以上の回転径を有するものであることを特徴とする請求項２記載のプリアライナー。
【請求項４】
前記機枠の下面の少なくとも前記シャフトの下方にあたる部分が、前記気流を排出可能なパンチングメタルで構成されていることを特徴とする請求項１記載のプリアライナー装置。
【請求項５】
前記機枠は、前記機枠の上板において前記シャフトを回転可能に支持する箇所の隙間以外に、前記上板及び前記機枠の側面が密閉されて構成されていることを特徴とする請求項１記載のプリアライナー装置。
【請求項６】
請求項１記載のプリアライナー装置と、
前記半導体ウェハを搬送するロボットと、
前記ロボットと前記プリアライナー装置を収容し、上部にフィルタが設けられて清浄な気流を前記ロボットと前記プリアライナー装置とにダウンフローさせる局所クリーンの筐体と、を備えたことを特徴とするウェハ搬送システム。
【請求項７】
請求項６記載のウェハ搬送システムを備えたことを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハの位置を調整するプリアライナーに関し、特にその駆動機構から発生するパーティクルがウェハに付着する事を防止する機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置等において、プリアライナー装置は主にウェハハンドリング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ェハを把持（グリップ）し、ウェ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し、これをもとに所定の角度方向へアライメントさせたり、ウェハ自体の中心位置を決定（センタリング）する装置である。このプリアライナー装置は、昨今の半導体製造装置では粉塵（パーティクル）を嫌う半導体製造工程において、フィルタを通過したダウンフローの気流を備えた箱体内、即ち、局所クリーン化された筐体内に、ウェハハンドリングロボットとともに設置される。筐体の側面には、ウェハを収納したカセット（ＦＯＵＰなど）を開閉するカセットオープナ（ＰＯＤオープナやＦＯＵＰオープナという）が設けられており、このオープナによって、筐体外の清浄でない雰囲気を筐体内に侵入させることなくカセットなどを開閉させている。そして、ウェハハンドリングロボットがカセット内のウェハをプリアライナーに載置し、アライメントが終了したウェハを、筐体に隣接して設置されている処理装置へと搬送する。処理装置では、例えばＣＶＤ、エッチング、露光などといった所定の処理が行われる。そして、処理装置で処理が終わったウェハはウェハハンドリングロボットによって再びカセットに収納される。このような機器を収容する筐体はフロントエンド装置や搬送システムと呼ばれている。また、筐体の側面に、上記のカセットオープナが複数設けられ、これら複数のカセットオープナ上の複数のカセット間で、ウェハハンドリングロボットがプリアライナーでアライメントを行いながらウェハを移し変える筐体も開発されている。この筐体はソーターなどと呼ばれる搬送装置である。
【０００３】
このように、プリアライナーはロボットと共にウェハを処理装置へと搬入或いは搬出したり、ウェハを移し変えたりするので、頻繁な動作が発生する。動作が発生すればその駆動機構からパーティクルが発生し、ウェハに載ると半導体製造において悪影響を及ぼすため、これを防ぐ目的で、上記のように筐体内にはフィルタが備えられ、それを通過した清浄な気流下にプリアライナーやロボットが存在するように構成されている。この気流によって、プリアライナーなどの駆動機構で発生したパーティクルが筐体の下部へと流され、パーティクルがウェハに載らないよう構成されている。
【０００４】
上記で説明したプリアライナーの構成について、図２、図３、図４を使用して説明する。図２乃至４は、従来のプリアライナーの駆動機構を示す側面の断面図である。図３、４は、図２の駆動機構に後述するパーティクル飛散防止手段を設けた駆動機構を示す断面図である。
図２において、２１はプリアライナーの機枠であり、２２は、機枠２１に固定された駆動モータ。２３は、駆動モータ２２の回転軸に固定された駆動プーリ、２４は、機枠２１に設けた図示しない軸受けに挿入されて回転可能に支持したシャフトであり、下端に駆動プーリ２３の回転力をタイミングベルト２６を介して回転する従動プーリ５を備え、もう一端（上端）には、ウェハを搭載するためのウェハステージ２７を備えている。ウェハステージ２７には、ウェハ２８を真空吸着するための図示しないウェハ吸着装置、或いは、ウェハ２８の外周部を把持するための図示しないウェハ把持手段を設けており、シャフト２４が回転動作すると、ウェハ２８が同時に回転するように構成している。
【０００５】
次に上記従来のプリアライナー駆動機構の動作について説明する。
アライメントを必要とするウェハ２８は、図示しないウェハ搬送装置（ウェハハンドリングロボット）によって、ウェハステージ２７に搭載される。搭載されたウェハ２８は、図示しないウェハ吸着装置、或いは、ウェハ外周部を把持するための図示しないウェハ把持手段によって、ウェハステージ２７上に搭載位置がずれないように固定される。図示しないプリアライナー制御装置からモータ２２に動作指令が与えられ、モータ２２が回転すると、モータ２２の回転力は、駆動プーリ２３、ベルト２６、従動プーリ２５を介して、シャフト２４に伝達される。シャフト２４が回転すると、ウェハステージ２７が回転し、ウェハステージ２７に搭載したウェハ２８が回転する。ウェハ２８が所定量回転する時に、センサー２９は、ウェハ２８外周部の位置を検出して、ウェハ２８の中心位置の基準軸に対するずれ量とウェハ外周部に設けてあるノッチやオリエンタルフラット（オリフラ）の位置を検出する。検出されたウェハ２８の中心位置ずれ量とノッチ位置の情報は、図示しないプリアライナー制御装置に伝達される。プリアライナー制御装置は、前述の情報を処理し、図示しないウェハ搬送装置の制御装置に上記ずれ量を通知する。また、プリアライナー制御装置は、モータ２２を回転させ、ウェハ２８のノッチを所定位置に移動させる。図示しないウェハ搬送装置の制御装置は、搬送装置に指令して搬送装置の駆動機構を動作させ、ウェハ２８の中心位置と搬送装置のハンドの基準軸とが一致して搬送装置がウェハ２８をウェハステージ２７から受け取るよう動作させる。このとき、図示しないウェハ搬送装置がウェハステージ２７からウェハ２８を受け取る前に、ウェハステージ２７上の搭載位置がずれないように設けた、図示しないウェハ吸着装置、或いは、ウェハ外周部を把持するための図示しないウェハ把持手段は、解鍵（非把持の状態）されている。以上のような手段でウェハのアライメント動作を行う。
なお、プリアライナー装置の制御装置とウェハ搬送装置の制御装置とが一体に構成されている場合もある。また、ウェハステージ２７に設けられた把持手段が、ウェハ２８を把持すると同時にその中心位置を合わせるように構成されている場合は、ウェハ搬送装置はプリアライナーにウェハ２８を授受する動作のみを行う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、図２のような従来のプリアライナーによると、ウェハ２８を回転させる時にモータ２２、ベルト２６、従動プーリ２５といった駆動部から発生したパーティクルが、機枠２１とシャフト２４との隙間１３から飛散し、ウェハ２８に付着することがあった。
そこで、駆動部から隙間１３を介して飛散するパーティクルがウェハ２８に付着する事を防止するために、図３に示すファン３０を機枠２１の下面に設け、機枠２１内部を負圧にする構造を用いたり、図４に示す磁性流体シール４１を設けて、パーティクルが機枠２１外部に飛散することを防止する構造を採用していた。ファン３０は機枠２１内部の気体を機枠２１の下面に向けて排出するよう設けられており、磁性流体シール４１は、機枠２１の上面に固定されてシャフト２４と同心上に設けられた公知のシールである。つまり、従来はこれらファンや磁性流体シールといったパーティクル飛散防止手段によってパーティクルの飛散を防止していた。
しかし、このファン３０や磁性流体シール４１は、一般的に高価であり、製品原価アップの原因となるとともに、組立工数アップ、駆動部の部品配置の自由度を阻害する要因となっていた。
また、ファン３０には常時電力が必要であり、そのための電気配線も配置するする必要があった。
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ウェハへのパーティクル付着を防止するとともに、部品点数を減らし、高信頼性、コンパクト化、低価格を実現することができるプリアライナー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】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１記載の発明は、半導体ウェハが搭載されるウェハステージと、前記ウェハステージを回転させる駆動部と、前記駆動部を収納する機枠と、前記駆動部によって回転する前記半導体ウェハの外周部分を検知するセンサと、を備え、前記センサによって検知された前記外周部分の情報に応じて前記半導体ウェハを所望の位置へ回転させるプリアライナー装置において、一端が前記ウェハステージに連結され、他端が前記駆動部に接続され、前記機枠の上板に回転可能に支持されたシャフトと、前記機枠の内部において前記シャフトに設けられた羽車と、を備え、前記シャフトが前記駆動部によって回転したときに、前記ウェハステージから遠ざかる方向に気流が発生するよう前記羽車が設けられたことを特徴とするプリアライナー装置とした。
請求項２記載の発明は、前記羽車は、前記機枠の上板と前記シャフトとの隙間の直下と前記駆動部との間に位置するよう前記シャフトに設けられ、前記シャフトが前記駆動部によって回転したときに、前記隙間から前記上板上部の気体を取り込みながら前記機枠内部の下方に向かって前記気流を発生させるよう設けられたことを特徴とする請求項１記載のプリアライナーとした。
請求項３記載の発明は、前記駆動部は、前記機枠に固定されたモータと、前記モータの回転軸に設けられた駆動プーリと、前記シャフトの他端に接続された従動プーリと、前記駆動プーリと前記従動プーリとに巻装されたベルトと、からなり、前記羽車が、少なくとも前記従動プーリの上部にあって、前記受動プーリの直径と同等かそれ以上の回転径を有するものであることを特徴とする請求項２記載のプリアライナーとした。
請求項４記載の発明は、前記機枠の下面の少なくとも前記シャフトの下方にあたる部分が、前記気流を排出可能なパンチングメタルで構成されていることを特徴とする請求項１記載のプリアライナー装置とした。
請求項５記載の発明は、前記機枠は、前記機枠の上板において前記シャフトを回転可能に支持する箇所の隙間以外に、前記上板及び前記機枠の側面が密閉されて構成されていることを特徴とする請求項１記載のプリアライナー装置とした。
請求項６記載の発明は、請求項１記載のプリアライナー装置と、前記半導体ウェハを搬送するロボットと、前記ロボットと前記プリアライナー装置を収容し、上部にフィルタが設けられて清浄な気流を前記ロボットと前記プリアライナー装置とにダウンフローさせる局所クリーンの筐体と、を備えたことを特徴とするウェハ搬送システとした。
請求項７記載の発明は、請求項６記載のウェハ搬送システムを備えたことを特徴とする半導体製造装置とした。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、ウェハ搭載部（ウェハステージ）を取り付けた回転軸に羽車を取り付けることによって、ウェハを回転させる時に羽車も同期して回転するよう構成し、回転軸の回りの空気をウェハと反対方向（遠ざかる方向）に流すようにしたので、回転軸の駆動部から発生するパーティクルをウェハに付着させないという効果がある。従って、機枠内部を負圧にするための電動式のファンや、機枠外にパーティクルが飛散することを防止するための磁性流体シールを設けること無くウェハへのパーティクル付着を防止することができるので、低コストでコンパクトな構成とすることができる。
請求項２記載の発明によれば、機枠上板の上部の気体を取り込みながら駆動部のパーティクルをウェハから遠ざけることができるので、上から下への気流の流れが妨げられることが無く、効果的にパーティクルを遠ざけることができる。
請求項３記載の発明は、ウェハに最も近く、パーティクルがウェハに付着しやすい従動プーリの動作に対して効果的にパーティクルをウェハから遠ざけることができる。
請求項４記載の発明は、機枠の下面において、シャフトの下方にあたる部分を少なくともパンチングメタルで形成しているので、羽車による気流はパンチングメタルで整流されながらプリアライナー装置の下方に排出されて、ウェハからパーティクルを確実に遠ざけることができる。また、少なくともシャフトの下方にあたる部分だけをパンチングメタルで形成すれば、機枠としての剛性を確保しつつ、上記の効果が得られる。
請求項５記載の発明は、機枠の上板及び側面において、シャフトの回転に必要な隙間以外を密閉しているので、気流によって遠ざかったパーティクルが再びウェハに付着することを防いでくれる。
請求項６記載の発明は、ダウンフローのある局所クリーンの筐体内に請求項１のプリアライナーを設置すれば、少なくともプリアライナー装置でウェハにパーティクルを付着させることがなくなり、高クリーンなウェハ搬送システムを構成できる。
請求項７記載の発明は、請求項６記載のウェハ搬送システムを使ってウェハを搬送する半導体製造装置なので、ウェハにパーティクルが付着しにくくなり、半導体製造における歩留まりを向上させる装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１０】
以下、本発明の具体的実施例を図１に基づいて説明する。
図１は、本発明を実施したプリアライナーの駆動機構を示す側面の断面図である。従来と同じ機構については図２と同番号を付している。
２１は、プリアライナーの機枠であって、箱体形状となっている。２２は、機枠２１内部に固定された駆動モータ。２３は、駆動モータ２２の回転軸に固定された駆動プーリ、２４は、機枠２１の上板に設けた図示しない軸受けによって回転可能に支持されて機枠２１の内部に貫通するシャフトであり、下端に駆動プーリ２３の回転力をタイミングベルト２６を介して回転する従動プーリ２５を設け、もう一端には、ウェハ２８を搭載するためのウェハステージ２７を設けている。ウェハステージ２７には、ウェハ２８を真空吸着するための図示しないウェハ吸着装置、或いは、ウェハ２８の外周部を把持するための図示しないウェハ把持手段を設けており、シャフト２４が回転動作すると、ウェハ２８が同時に回転するように構成している。２９は回転するウェハ２８の外周部分の形状を検知していくセンサである。
【００１１】
そして、さらに本発明では、シャフト２４に羽車１１が設けられている。羽車１１はシャフト２４が回転すると同時に回転して、ウェハ２８の位置と逆方向に気流が発生するように、つまり、機枠２１の下面に向かって気流が発生するように羽車の角度を設定している。羽車１１には電力が供給されず、これにより羽車１１が自力で回転することは無い。羽車１１は、シャフト２４と機枠２１の上面との隙間１３のほぼ直下にくるように設けられていて、かつ、従動プーリ２５の上部に位置するように設けられている。また、本実施例では羽車１１は従動プーリ２５の直径と同じかやや大きい程度の回転径のものを使用している。
また、さらに本発明では、機枠２１の下面がパンチングメタル１２によって製作されている。パンチングメタル１２は、パンチングプレスの金型によって金属等の板に一定間隔で直径数ｍｍの孔（穴）を開けて加工した板である。本発明では鋼板・ステンレス板・アルミ板等の金属板で製作している。パンチングメタル１２の孔は機枠２１の内部に貫通している。図１ではパンチングメタル１２は機枠２１下面の全面に設けられているが、少なくとも羽車１１による気体の流れがプリアライナーの下部へと十分通過する程度の面積があればよい。また、パンチングメタル１２の孔は、羽車１１によって作り出した気流で一度機枠２１の下面外部に噴出させたパーティクルが再び、機枠２１内に侵入してこないように、孔径や孔の配置密度を設定している。
【００１２】
次に本発明のプリアライナー駆動機構の動作について、説明する。
アライメントを必要とするウェハ２８は、図示しない搬送装置（ウェハハンドリングロボット）によって、ウェハステージ２７に搭載される。搭載されたウェハ２８は、図示しないウェハ吸着装置、或いは、ウェハ外周部を把持するための図示しないウェハ把持手段によって、ウェハステージ２７上に搭載位置がずれないように固定される。そして、図示しないプリアライナーの制御装置からモータ２２に動作指令が与えられ、モータ２２が回転すると、モータ２２の回転力は、駆動プーリ２３、ベルト２６、従動プーリ２５を介して、シャフト２４に伝達される。そして、ウェハステージ２７が回転し、ウェハステージ２７に搭載したウェハ２８が回転する。
【００１３】
このとき（シャフト２４が回転したとき）、同時に羽車１１が回転し、隙間１３から外部の気体を取り込みながらシャフト２４周辺部にウェハステージ２７と逆方向（遠ざかる方向）の気流を発生させる。この気流の流れを図１に点線の矢印で示している。この気流は緩やかな層流となり、これにより、モータ２２、ベルト２６、駆動プーリ２３、従動プーリ２５といった駆動部から発生したパーティクルは機枠２１の下面へと誘導され、これらが隙間１３から飛散してウェハ２８に到達することを防止する。この作用から考慮すると、駆動部は羽車１１の下部に密集されて配置されたほうがよい。また、隙間１３以外からのパーティクルの飛散が無いよう機枠２１の上面と側面には隙間１３以外の隙間がないように形成している。
そして、誘導されたパーティクルは、機枠２１の下面に設けているパンチングメタル１２の孔から排出される。上記で説明したように、プリアライナーは通常、局所クリーンの筐体内に配置され、フィルターを通過し、天から地へと流れる清浄な気流の内部に配置されているため、パンチングメタル１２の孔から排出されたパーティクルは、そのままプリアライナーの下部へと誘導される。よってパンチングメタル１２から排出されたパーティクルが再びウェハステージ２７上のウェハ２８に付着することは無い。また、局所クリーンの筐体内でなくとも、通常の半導体製造工場内は、ある程度の清浄な気流が天から地へと流れる（ダウンフロー）よう構築されているので、このような環境内であれば、本発明のプリアライナーは上記効果を維持できる。また、機枠２１の下面を、パンチングメタル１２を使わず、必要な箇所のみ（例えば羽車１１の下方にあたる箇所のみ）に適当な穴を開けることも考えられるが、パンチングメタルのように、一定間隔で整然と孔が設けられた板を機枠２１の下面に使用するほうが、排出される気流がパンチングメタル１１の孔によって整流され、層流となるので、局所クリーンの筐体内のダウンフローの流れを乱す恐れが少なくなり、ウェハへのパーティクルの付着の恐れも少なくなる。
【００１４】
そして、ウェハ２８が所定量回転する時に、センサ２９は、ウェハ２８外周部の位置を検出して、ウェハ２８の中心位置の基準軸に対するずれ量とウェハ外周部に設けてあるノッチやオリエンタルフラット（オリフラ）の位置を検出する。検出されたウェハ２８の中心位置ずれ量とノッチ位置の情報は、図示しないプリアライナー制御装置に伝達される。プリアライナー制御装置は、前述の情報を処理し、図示しないウェハ搬送装置の制御装置に上記ずれ量を通知する。また、プリアライナー制御装置は、モータ２２を回転させ、ウェハ２８のノッチを所定位置に移動させる。この時にも、羽車３１が回転し、シャフト２４周辺部にウェハ搭載部と逆方向の気流を発生させ、モータ２２、ベルト２６、その他の駆動部から発生したパーティクルがウェハに到達することを防止する。
そして、図示しないウェハ搬送装置の制御装置は、搬送装置に指令して搬送装置の駆動機構を動作させ、ウェハ２８の中心位置と搬送装置のハンドの基準軸とが一致して搬送装置がウェハ２８をウェハステージ２７から受け取るよう動作させる。このとき、図示しないウェハ搬送装置がウェハステージ２７からウェハ２８を受け取る前に、ウェハステージ２７上の搭載位置がずれないように設けた、図示しないウェハ吸着装置、或いは、ウェハ外周部を把持するための図示しないウェハ把持手段は、解鍵（非把持の状態）されている。以上のような手段でウェハのアライメント動作を行う。
【００１５】
なお、プリアライナー装置の制御装置とウェハ搬送装置の制御装置とが一体に構成されている場合もある。また、ウェハステージ２７に設けられた把持手段が、ウェハ２８を把持すると同時にその中心位置を合わせるように構成されている場合は、ウェハ搬送装置はプリアライナーにウェハ２８を授受する動作のみを行う。  
また、ウェハ２８の中心位置の基準軸とのずれ量を補正するための駆動機構を機枠２１内部に設けた構造のプリアライナー、すなわち、上記ずれ量をウェハ搬送装置（ウェハハンドリングロボット）が補正するものではなく、ウェハステージ２７及びシャフト２４を水平面方向に駆動して補正する機構を備えるプリアライナーであっても、シャフト２４と同期して回転する羽車３１を設ければよい。
【００１６】
以上述べたように、本発明のプリアライナーによれば、ウェハステージを取り付けた回転軸（シャフト）に羽車を取り付け、ウェハステージを回転させる時に、羽車も同期して回転させ、回転軸の回りの空気をウェハと反対方向に流すように構成することから、回転軸の駆動機構から発生するパーティクルをウェハに付着させないという効果がある。また、パンチングメタルを用いてプリアライナーの下面にパーティクルを排出するので、局所クリーン内のダウンフローを乱すことなくパーティクルを排出できる。
また、ウェハを水平面方向に移動させる手段を有したプリアライナーでも、本発明は簡単に適用できてパーティクルを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を実施したプリアライナーの駆動機構を示す側断面図
【図２】従来のプリアライナーの駆動機構を示す側断面図
【図３】図２の駆動機構にパーティクル飛散防止手段を設けた駆動機構を示す側断面図
【図４】図２の駆動機構にパーティクル飛散防止手段を設けた駆動機構を示す側断面図
【符号の説明】
【００１８】
１１：羽車
１２：パンチングメタル
１３：隙間
２１：プリアライナーの機枠
２２：駆動モータ
２３：駆動プーリ
２４：シャフト
２５：従動プーリ
２６：タイミングベルト
２７：ウェハステージ
２８：ウェハ
２９：センサ
３０：ファン
４１：磁性流体シール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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