(57)【要約】【課題】ウエハの公差、偏心に対するノッチ検出ミスを無くし、確実にノッチを検出することができ、センサ位置調整が簡単なプリアライナ装置を提供する。【解決手段】ウエハＷをテーブル１に把持して回転させるウエハ把持回転機構と、ウエハＷの周縁部に投光する投光器５ａとウエハＷのノッチ位置で光を受光する受光器５ｂとよりなるノッチ検出センサ５を備えたプリアライナ装置において、受光器５ｂの光芒径をノッチ開口部の幅寸法より小さくし、前記ウエハ把持回転機構とは別体に配置されてノッチ検出センサ５を固定するセンサ固定台６と、ノッチ検出センサ５をウエハＷの径方向に直線移動させるリニアモータ７と、前記ウエハ把持回転機構及びリニアモータ７をコントロールし、ノッチ検出センサ５の信号からノッチの回転位置を計算し、ノッチ８を所定の位置に配置するノッチ位置決め機能を有するプリアライメントコントローラ９とを備えた。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円形のウエハを垂直方向の回転軸を持つテーブルに把持して回転させることができるウエハ把持回転機構と、前記ウエハの周縁部に投光する投光器と前記ウエハのノッチ位置で光を受光する受光器とより構成されるノッチ検出センサを備えたプリアライナ装置において、
前記受光器の光芒径がノッチ開口部の幅寸法より小さく設定されており、
前記ウエハ把持回転機構とは別体に配置されると共に、前記ノッチ検出センサを固定するためのセンサ固定台と、
前記ノッチ検出センサをウエハの径方向に直線往復移動を行うための直動移動装置と、
前記ウエハ把持回転機構および前記直動移動装置の動作をコントロールすると共に前記ノッチ検出センサの信号からノッチの回転位置を計算し、ノッチを所定の位置に配置するノッチ位置決め機能を有するプリアライメントコントローラと、を備えたことを特徴とするプリアライナ装置。
【請求項２】
前記プリアライメントコントローラは、前記ノッチ検出センサの信号が出力されない場合は、該センサ信号が出力されるまでセンサ位置をウエハの径方向に移動させるように、該直動移動装置に指令を送る手段を有する請求項１記載のプリアライナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、略円形の半導体ウエハのノッチを検出、位置決めするプリアライナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、略円形の半導体ウエハのノッチを検出、位置決めするプリアライナ装置としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。以下、該装置を図６、図７を用いて説明する。
【０００３】
図６は従来のプリアライナ装置の一部を切り欠いて示す平面図である。図６において、ウエハＷのプリアライナ装置は、図示しない筐体にアーム等を介して保持されているリング１０に対して回転可能であり、ウエハＷの面を同一の平面上を回転可能な回転板ＳＢと、上記回転板ＳＢを回転駆動させる回転板駆動手段と、上記ウエハＷの中心に向かって上記ウエハＷの端面を押圧可能であり、上記回転板ＳＢに載置されているチャックピース４１〜４５と、上記ウエハＷの中心に向かって上記チャックピース４１〜４５を直線往復運動させる、図示しないチャックピース駆動手段とを有するものである、
ここで、回転板駆動手段は、回転板ＳＢを回転駆動させる手段であり、自転モータ２１と、第１軸２２と、第１軸２２と連動する第１駆動伝達ギア２３と、第１軸２２と連動する第２軸２４と、第２軸２４の先端に設けられている第１回転駆動ローラ２５と、ギア２３と噛み合う第２駆動伝達ギア（不図示）と、前記第２駆動伝達ギアと連動する第３軸（不図示）と、前記第３軸の先端に設けられている第２回転駆動ローラ（不図示）とを有する。前記２つの回転駆動ローラは、自転モータ２１の回転力を回転板ＳＢに伝達するものである。
図６はこのような構成において、ウエハ把持装置を構成するチャックピース４１〜４５のうちで、チャックピース４１、４３、４４のみがウエハＷの端面を把持している状態となっている。センサＳＥは、投光器ＳＥ１と、図示しない受光器ＳＥ２とによって構成され、ウエハＷのノッチ（ウエハＷの端面における切り込み）が通過する位置に設置されている投受光装置である。前記センサＳＥは、図示しないアームに固定されている。
【０００４】
図７は、従来のプリアライナ装置の一部を切り欠いて示す平面図であって、チャックピース４１、４３がウエハＷの端面から離れ、チャックピース４２、４４、４５がウエハＷの端面を把持している状態を示す図である。このチャックピース４１〜４５は、ウエハＷの中心に向かってウエハＷの端面を押圧可能であり、このうち３つのチャックピースがウエハＷの端面に押圧を加えることにより、ウエハＷの重心位置がウエハ把持装置の中心位置と一致させるものである。
また、自転モータ２１を駆動することによりウエハＷが自転する過程で、そのウエハＷの縁部に設けられているノッチも回動し、このノッチが回動する軌跡を挟むように、センサＳＥを構成する投光器ＳＥ１と受光器ＳＥ２に向かう光線の光路を横切るようにノッチが通過し、ノッチをセンサＳＥが検出するものである。
このように、従来のウエハプリアライナ装置は、ウエハＷをチャックピースで把持して、ウエハＷの重心位置がウエハ把持装置の中心位置と一致させるとともに、ウエハＷの縁部に設けられているノッチが通過する位置にセンサＳＥを設置し、自転モータでウエハを自転させることによりノッチを検出するのである。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２６９３１２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のプリアライナ装置では、ノッチを検出するセンサの位置は固定となっており、ウエハ中心方向およびウエハ中心から外側方向にセンサ位置を自動に調整することができないので、ウエハ径寸法の公差、またはウエハを把持するためのチャックピース個々の押圧の違いによりウエハが偏心するような場合は、ウエハ縁部のノッチを検出することができなくなるというような問題があった。また、ノッチサイズが１ｍｍ程度であるためプリアライナ装置組立時のノッチ検出センサ位置決めが難しいという問題も抱えていた。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、ウエハの公差、偏心に対するノッチ検出ミスを無くし、確実にウエハのノッチを検出することができ、さらにセンサ位置調整が簡単であるプリアライナ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、請求項１の本発明は、略円形のウエハを垂直方向の回転軸を持つテーブルに把持して回転させることができるウエハ把持回転機構と、前記ウエハの周縁部に投光する投光器と前記ウエハのノッチ位置で光を受光する受光器とより構成されるノッチ検出センサを備えたプリアライナ装置において、前記受光器の光芒径がノッチ開口部の幅寸法より小さく設定されており、前記ウエハ把持回転機構とは別体に配置されると共に、前記ノッチ検出センサを固定するためのセンサ固定台と、前記ノッチ検出センサをウエハの径方向に直線往復移動を行うための直動移動装置と、前記ウエハ把持回転機構および前記直動移動装置の動作をコントロールすると共に前記ノッチ検出センサの信号からノッチの回転位置を計算し、ノッチを所定の位置に配置するノッチ位置決め機能を有するプリアライメントコントローラと、を備えたものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１記載のプリアライナ装置において、前記プリアライメントコントローラは、前記ノッチ検出センサの信号が出力されない場合は、該センサ信号が出力されるまでセンサ位置をウエハの径方向に移動させるように、該直動移動装置に指令を送る手段を有するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて具体的に説明する。
図１は、本発明の実施例を示すプリアライナ装置の全体斜視図である。
図１において、１は垂直方向の回転軸を持つ、ウエハＷおよびウエハチャック機構２を有するテーブル、２はウエハ端を把持しさらに把持したウエハＷを上下方向に移動可能なウエハチャック機構、３は前記テーブル１およびウエハＷを把持したウエハチャック機構２を回転させるモータ、４は前記モータ３の回転角度を検出するエンコーダであり、テーブル１と、ウエハチャック機構２、モータ３、エンコーダ４とでウェハ把持回転機構を構成している。また、５はウエハノッチ８を検出するノッチ検出センサ、６は前記ウエハ把持回転機構とは別体に配置されると共に、ノッチ検出センサ５を固定するセンサ固定台、７は前記ノッチ検出センサ５とセンサ固定台６をウエハＷの径方向に往復移動可能な直線移動装置であるリニアモータ、９は前記モータ３およびリニアモータ７の動作をコントロールし、さらに前記ノッチ検出センサ５の信号からノッチ８の回転位置を計算し、ノッチ８を所定の位置に配置するノッチ位置決め機能を有するプリアライメントコントローラである。
【００１１】
図２は図１におけるノッチ検出センサの詳細な説明図である。
５ａはウエハの周縁部に投光するための投光器、５ｂはウエハのノッチ位置で光を受光する受光器、５ｃは投光器５ａおよび受光器５ｂに電源を供給すると共に受光信号からノッチ８の有無を出力するセンサアンプである。なお、投光器５ａおよび受光器５ｂを光ファイバで構成し、センサアンプ５ｃに光源、受光センサを設けてもよい。
図２に示すように、受光器５ｂの光を受ける幅は一般に光芒径と呼ばれる。この光芒径がノッチ８の開口部の幅寸法より大きい場合、受光器５ｂへの回り込み光の影響によりノッチ検出幅がノッチの実際の幅より大きくなるためノッチ位置決め精度が悪くなる。このためセンサ５の光芒径はノッチ８の開口部の幅寸法より小さく設定されている。
【００１２】
図３は図１におけるセンサアンプの内部回路ブロック図である。
５１は投光素子、５２は受光素子、５３は電流指令器、５４は電流電圧変換器、５５はコンパレータ、５６は投光器ＯＮ−ＯＦＦ制御器である。
プリアライメントコントローラ９から投光器ＯＮ信号を投光器ＯＮ−ＯＦＦ制御器５６が受けとると電流指令器５３から投光素子５１へ電流が流れ投光素子５１から光が照射される。投光素子５１からの光を受光素子５１が受光すると電流電圧変換器５４で電圧信号に変換されコンパレータ５５でデジタル信号に変換されプリアライメントコントローラ９にセンサ出力信号が送られる。
【００１３】
図４はノッチ検出センサの出力信号を示す図である。
前記センサの出力信号は図４に示すようにノッチありの場合“Ｈ”、ノッチ無しの場合“Ｌ”が出力される。なお、ノッチありの場合“Ｌ”、ノッチ無しの場合“Ｈ”としてもよい。投光器５ａ、受光器５ｂを光ファイバで構成する場合、投光素子５１および受光素子５２はセンサアンプ５ｃ内部に構成される。
【００１４】
図５は本発明の実施例を示すプリアライナ装置による半導体ウェハのノッチ検出・位置決め方法のフローチャートである。なお、以下のフローチャートに示すステップ（手段）はプリアライメントコントローラ９により動作指令が出されるものとなっている。
まず、ステップＳＴ１において、ウエハＷを図示しないロボットハンド等によりテーブル１上に搬送せた後、ウエハチャック機構２でウエハＷのエッジを把持する。ウエハＷの上方向にあるウエハチャック機構２がウエハＷの方向に移動し、ウエハＷを把持する。そして、ロボットハンドが移動後ウエハチャック機構２は下方向に移動する。このときウエハＷの重心は、ほぼテーブル１の中心位置と一致する。
続いて、ステップＳＴ２において、センサ５の測定の準備を行う。
ステップＳＴ３において、モータ３によりテーブル１とウエハＷを把持したウエハチャック機構２を回転させ、エンコーダ４とノッチ検出センサ５よりノッチ８の回転方向の位置を計測する。
ステップＳＴ４において、ノッチ８の回転位置をノッチ検出センサ５で検出できたかの判断を行い、検出できた場合はステップＳＴ５へ進み、検出できない場合はステップＳＴ７へ進む。
ステップＳＴ４においてノッチ８の位置を検出できると、ステップＳＴ５において、ノッチ位置が所定の位置となるようにモータ３を回転させる。
ステップＳＴ６において、ウエハチャック機構２を上昇させた後、ロボットハンドにウエハＷを受け渡し、一連のプリアライメ動作は終了する。
次に、ステップＳＴ４でノッチ位置を検出できなかった場合は、ステップＳＴ７に進み、さらに、ステップＳＴ７において、センサ出力信号が“Ｈ”かまたは“Ｌ”かを判断し、センサ出力信号が“Ｈ”であればステップＳＴ８へ進み、センサ出力信号が“Ｌ”であればステップＳＴ１０へ進む。なお、センサ出力信号は、“Ｈ”で投光器５ａと受光器５ｂ間に何も遮光物体（ウェハＷ）がない場合、センサ出力信号“Ｌ”で、投光器５ａと受光器５ｂ間に遮光物体（ウェハＷ）があるとしている。
次に、ステップＳＴ８において、ステップＳＴ７でセンサ出力信号が“Ｈ”であれば、センサ固定台６をリニアモータ７によりノッチ８を検出できるウエハ径方向位置に向かって、センサ受光信号“Ｌ”が出力されるまでウエハＷの内周方向に移動させる。
それから、ステップＳＴ９において、リニアモータ７でノッチ奥行幅の１／２程度ウエハ内周方向にセンサ固定台６を移動して、ステップＳＴ２へ戻る。
また、ステップＳＴ７でセンサ出力信号が“Ｌ”であれば、ステップＳＴ１０において、センサ固定台６をリニアモータ７により、センサ受光信号  “Ｈ”が出力されるまでウエハの外周方向に移動させる。
それから、ステップＳＴ１１において、リニアモータ７で、ノッチ奥行幅の１／２程度ウエハ内周方向にセンサ固定台６を移動して、ステップＳＴ２へ戻る。なお、以上に述べた一連のプリアライナ動作はプリアライメントコントローラ９による指令および計算によって行われる。
【００１５】
したがって、本発明の実施例は、略円形のウエハＷを垂直方向の回転軸を持つテーブル１に把持して回転させることができるウエハ把持回転機構と、前記ウエハの周縁部に投光する投光器５ａとウエハＷのノッチ位置で光を受光する受光器５ｂとより構成されるノッチ検出センサ５を備えたプリアライナ装置において、受光器５ｂの光芒径がノッチ開口部の幅寸法より小さく設定されており、前記ウエハ把持回転機構とは別体に配置されると共に、ノッチ検出センサ５を固定するためのセンサ固定台６と、ノッチ検出センサ５をウエハＷの径方向に直線往復移動を行うためのリニアモータ７と、前記ウエハ把持回転機構およびリニアモータ７の動作をコントロールし、ノッチ検出センサ５の信号からノッチの回転位置を計算し、ノッチ８を所定の位置に配置するノッチ位置決め機能を有するプリアライメントコントローラ９と、を備えたので、ウエハ外形サイズの公差、把持したウェハの偏心に対するノッチ検出ミスを防止することができる。また、確実にウェハのノッチを検出することができ、しかもノッチ検出センサ位置を簡単に自動調整することができる、さらに、ノッチ検出センサ位置の初期設定を容易に行うことができる。
また、プリアライメントコントローラ９は、ノッチ検出センサ５の信号が出力されない場合は、該センサ信号が出力されるまでセンサ位置をウエハの径方向に移動させるように、リニアモータ７に指令を送る手段を有する構成にしたので、より確実にノッチ検出ミスをなくすことができる。
【００１６】
なお、リニアモータ７に替えて、ボールネジ機構と回転モータを用いセンサ固定台６を直線移動させるものでもよい。
また、図５に示したプリアライナ装置のフローチャートは、プリアライナ装置組立時のノッチ検出センサ５の位置決めを行う際にも適用可能である。
また、プリアライナ装置組立時のノッチ検出センサ５の位置決めを行う際にウエハＷをウエハチャック機構２で把持させて、リニアモータ７でノッチ８を検出できるウエハ径方向位置にセンサ固定台６を移動させることにより自動的にノッチ検出センサ５の位置決めを行うこともできる。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のプリアライナ装置によれば、略円形のウエハを垂直方向の回転軸を持つテーブルに把持して回転させることができるウエハ把持回転機構と、前記ウエハの周縁部に投光する投光器と前記ウエハのノッチ位置で光を受光する受光器とより構成されるノッチ検出センサを備えたプリアライナ装置において、前記受光器の光芒径がノッチ開口部の幅寸法より小さく設定されており、前記ウエハ把持回転機構とは別体に配置されると共に、前記ノッチ検出センサを固定するためのセンサ固定台と、前記ノッチ検出センサをウエハの径方向に直線往復移動を行うための直動移動装置と、前記ウエハ把持回転機構および前記直動移動装置に夫々設けられたモータの動作をコントロールし、前記ノッチ検出センサの信号からノッチの回転位置を計算し、ノッチを所定の位置に配置するノッチ位置決め機能を有するプリアライメントコントローラと、を備えたため、ウエハ外形サイズの公差、把持したウェハの偏心に対するノッチ検出ミスを防止することができる。また、確実にウェハのノッチを検出することができ、しかもノッチ検出センサ位置を簡単に自動調整することができる、さらに、ノッチ検出センサ位置の初期設定を容易に行うことができる。
また、プリアライメントコントローラは、前記ノッチ検出センサの信号が出力されない場合は、該センサ信号が出力されるまでセンサ位置をウエハの径方向に移動させるように、該直動移動装置に指令を送る手段を有したため、より確実にノッチ検出ミスをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すプリアライナ装置の全体斜視図
【図２】図１におけるノッチ検出センサの詳細な説明図
【図３】図１におけるセンサアンプ内部のブロック図
【図４】ノッチ検出センサの出力信号の説明図
【図５】本発明の実施例を示す半導体ウェハのノッチ検出・位置決め方法のフローチャート
【図６】従来のプリアライナ装置の一部を切り欠いて示す平面図
【図７】従来のプリアライナ装置の一部を切り欠いて示す平面図であって、チャックピース４１、４３がウエハＷの端面から離れ、チャックピース４２、４４、４５がウエハＷの端面を把持している状態を示すもの
【符号の説明】
１    テーブル
２  ウエハチャック機構
３  モータ
４  エンコーダ
５  ノッチ検出センサ
５ａ  投光器
５ｂ  受光器
５ｃ  センサアンプ
５１  投光素子
５２    受光素子
５３  電流指令器
５４  電流電圧変換器
５５  コンパレータ
５６  投光器ＯＮ−ＯＦＦ制御器
６  センサ固定台
７  リニアモータ（直線移動装置）
８  ノッチ
９  プリアライメントコントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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