(57)【要約】【課題】  ウエハのセンタリングや、基板の一部に形成されたノッチ、オリフラ等の効率よく高速に検出する。【解決手段】  グリップチャックアームによって保持されたウエハ１のノッチ位置を透過して検知する光線束の光軸Ｌ1、光軸Ｌ2を、グリップチャックアームが横切る位置に発光部２０Ａと受光部２０Ｂとが配置された位置検知センサを備えたアライナー装置において、発光部２０Ａと受光部２０Ｂの間に、異なる光軸角に設定された少なくとも２本の光線束を生成する発光素子２２，２３と、各光線束を受光検知する受光素子２６，２７とを配列した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ把持手段によって保持されたウエハのノッチ位置を透過して検知する光線束の光軸を、前記把持手段が横切る位置に発光部と受光部とが配置された位置検知センサを備えたアライナー装置において、
前記位置検知センサは、前記発光部と受光部との間に、異なる光軸角に設定された少なくとも２本の光線束を生成する発光素子と、各光線束を受光検知する受光素子とを配列したことを特徴とするアライナー装置。
【請求項２】
１個の発光素子で生成させた光線束を、経路中に設けた光学素子により、異なる光軸角に設定された２本の光線束に分離し、各光線束を２個の受光素子で検知するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のアライナー装置。
【請求項３】
１個の発光素子で生成させた光線束を、経路中に設けた光学素子により、２本の光線束に分離し、該２本の光線束の光軸を交差させ、さらに一方の光線束の光軸を偏向して、１個の受光素子で２本の光線束を検知するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のアライナー装置。
【請求項４】
把持するウエハの直径に応じて複数の把持手段が設けられ、該把持手段の近傍に発光部と受光部とが配置された位置検出センサが設けられたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のアライナー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアライナー装置に係り、半導体製造装置や基板検査装置においてウエハのセンタリングや、基板の一部に形成されたノッチ、オリフラ等の高速検出を行えるようにしたアライナー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造装置や基板検査装置においては、プロセス間のウエハの受け渡しにおいて、その角度方向及び位置決めを精度よく行うためにアライナー装置が用いられている。従来、アライナー装置ではウエハの保持方式として裏面吸着式がとられてきたが、適用規格によりエッジグリップ方式に変更される傾向にある。エッジグリップ方式の場合、ウエハ保持機構にセンタリング機能を持たせているため、ウエハを把持した時点で位置決めが完了する。さらにこの状態でウエハ縁部に形成されたノッチやオリフラにより、ウエハの角度方向の検出を行っていた。そのためにアライナー装置にはノッチサーチのための各種センサが設けられており、このノッチサーチの速さがアライナー装置におけるタクトタイムを左右していた。
【０００３】
図９（ａ），（ｂ）は、従来のアライナー装置の一例を示した平面図、側面図である。同図に示したアライナー装置５０では、ウエハ５２の縁部が装置の中心回転軸回りに旋回可能に支持されたグリップチャックアーム５３に把持された状態が示されている。この状態でノッチサーチによってウエハの適正角度方向が検知され、位置調整を経て正規に位置決めされるようになっている。このとき、グリップチャックアーム５３に把持されたウエハ５２の角度を検知するために、位置検知センサ５５が設けられている。この位置検知センサ５５は、アライナー装置本体５０上部に突設された略コ字形のフレーム５６に組み込まれている。この位置検知センサ５５は、フレーム上部５６ａに発光部５５Ａが設けられ、本体から延設された支持アームの先端に受光部５５Ｂが設けられた光電センサからなり、発光部５５Ａから発せられた所定スポット径の検知ビームの光軸Ｌが回転するウエハ縁部に形成されたノッチ（図示せず）を横切って位置検知が行われる。
【０００４】
ところで、図９に示した従来のアライナー装置５０では、センサの光軸Ｌが旋回するグリップチャックアーム５３によって遮られる位置があり、その位置ではノッチサーチができない。このため、ウエハーを把持する位置を変更してノッチサーチを行わなければならない。
【０００５】
そこで、この種のアライナー装置の有する問題点を解決するために、出願人は図１０に概略構成を示したアライナー装置６０を開発している（特許文献１参照）。このアライナー装置６０は、本体に取り付けられたグリップチャックアーム６３と、このグリップチャックアーム６３に把持されるウエハ６２との間にセンサ６５Ｂ（発光部あるいは受光部）を支持するアーム６５を取り付けることで、グリップチャックアーム６３でウエハ６２をチャックした位置に関係なく、センサ６５Ｂで検知ビームを検知することができ、ウエハの位置検知を行うことができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２４３２９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述のアライナー装置では、グリップチャックアームの内側に受光部を設けるために、回転する可動部位と切り離してセンサのアームを取り付けなければならず、構造が複雑になるという問題がある。また、１台のアライナー装置で、複数のサイズの異なるウエハを取り扱うようにすると、大径ウエハと小径ウエハとを装置中心に対して同心に載置可能なグリップチャックアームを使用して対象のウエハの位置決めを行うが、小径ウエハを載置する際、大径用のセンサ素子をグリップチャックアームの内側に取り付ける支持部材を取り付けることができないという問題がある。そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、センサ部を支持する構造が簡単で、複数サイズのウエハに対しても対応可能な形状としたアライナー装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明はウエハ把持手段によって保持されたウエハのノッチ位置を透過して検知する光線束の光軸を、前記把持手段が横切る位置に発光部と受光部とが配置された位置検知センサを備えたアライナー装置において、前記位置検知センサは、前記発光部と受光部との間に、異なる光軸角に設定された少なくとも２本の光線束を生成する発光素子と、各光線束を受光検知する受光素子とを配列したことを特徴とする。
【０００９】
このとき、１個の発光素子で生成させた光線束を、経路中に設けた光学素子により、異なる光軸角に設定された２本の光線束に分離し、各光線束を２個の受光素子で検知するようにすることが可能である。
【００１０】
１個の発光素子で生成させた光線束を、経路中に設けた光学素子により、２本の光線束に分離し、該２本の光線束の光軸を交差させ、さらに一方の光線束の光軸を偏向して、１個の受光素子で２本の光線束を検知するようにしてもよい。
【００１１】
把持するウエハの直径に応じて複数の把持手段が設けられ、この把持手段の近傍に発光部と受光部とが配置された位置検出センサを設けることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
以上に述べたように、本発明によれば、ウエハ受け取り時のノッチの位置に関係なくノッチサーチが行え、安定したタクトタイムを実現でき、複数のサイズのウエハに対しても確実に迅速なノッチサーチを行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１（ａ）は、本発明のアライナー装置の全体平面を示した平面図である。同図では、構成の説明のためにアライナー装置１０に保持されたウエハの外形を仮想線（２点鎖線）で示している。アライナー装置１０は、図１に示したように、平面視して略正方形状の装置本体１１と、装置本体１１の上面に位置するウエハ１の直径より小さい直径の円筒状の回転ヘッド１２と、回転ヘッド１２の外周面から装置中心から放射状に等角の間隔をあけて取り付けられた３本のグリップチャックアーム１３と、装置本体の上端の１辺の中央位置に取り付けられ、グリップチャックアーム１３で把持したウエハ１のノッチを検出する位置検知センサ２０とから構成されている。
【００１５】
装置本体１１は、アルミニウム製のケーシングで覆われた駆動源収容部で、内部には図示しない回転ヘッド１２の昇降、回転機構、グリップチャックアーム１３の把持機構が備えられ、半導体製造装置内等の固定部に固定され使用される。
【００１６】
グリップチャックアーム１３は、図１（ａ），（ｂ）に示したように、本実施の形態では、装置本体１１の上面に装置の中心位置と同軸的に装備された回転ヘッド１２の外周面から装置中心から放射状に１２０°の等角の間隔をあけて取り付けられている。また、同図（ｂ）に示したように、水平なアーム部１３ｂと、側面視して略Ｕ字形に屈曲した把持部１３ａとから構成され、装置中心方向に向く端面に形成された把持溝（図示せず）にウエハ１の周縁を係止し、ウエハ１を装置中心軸に関して回転可能に保持するようになっている。３本のグリップチャックアーム１３は、装置本体１１内の電動モータ等（図示せず）を駆動源として回転可能な回転ヘッド１２の中心に向かう半径方向へ所定量の往復直線運動を行うリンク（図示せず）を備えている。これにより、アーム先端の把持部１３ｂで把持されたウエハ１は、回転ヘッド１２の回転動作により、所定方向、回転角を高精度で制御しながら旋回することができる。
【００１７】
図２（ｃ）の部分拡大図に示したように、グリップチャックアーム１３は把持部１３ａに形成された把持溝１３ｃがウエハ縁部１ａにわずかに係止することでウエハ１を支持できる。このとき上述したノッチセンサの検知ビームの光軸Ｌはウエハ縁部１ａに形成されたノッチ１ｂを通過する程度のスポット径に設定されている。したがって、グリップチャックアーム１３が旋回した状態で検知ビームの光軸Ｌによってウエハ縁部１ａのノッチサーチが可能となる。
【００１８】
さらに装置本体の上辺の１辺の中心位置には、位置検知センサとしてのノッチセンサ２０が取り付けられている。ノッチセンサ２０は、発光部２０Ａと受光部２０Ｂの２部品から構成され、本実施の形態では、図１（ｂ），（ｃ）に示したように、装置本体１１に固着された支持板２１に発光部２０Ａが組み込まれ、発光部２０Ａの上方のウエハ縁部を挟んださらに上方位置に受光部２０Ｂが設けられている。受光部２０Ｂは装置本体１１に固着された側面視して略コ字形をなす支持アーム２５の上端アーム２５ａの先端に組み込まれている。これら発光部２０Ａ、受光部２０Ｂのセンサ用配線ケーブル（図示せず）は支持板２１、支持アーム２５に沿って装置本体１１内の制御部（図示せず）まで導かれている。
【００１９】
ここで、ノッチセンサ２０の発光部２０Ａ、受光部２０Ｂの構成について、図１，図２を参照して説明する。発光部２０Ａの支持板２１、受光部２０Ｂの支持アーム２５は図１（ａ），（ｃ）及び図２に示したように、所定のオフセットをとって装置本体１１に固着されている。詳細には、図２（ａ）に示したように、各発光部２０Ａ、受光部２０Ｂにはそれぞれ水平方向に所定の離れで２個の発光素子２２，２３、受光素子２６，２７が並列して取り付けられており、そのうちの一方の発光素子２２からの検知ビームの光軸Ｌ1上に受光素子２６が位置し、他方の発光素子２３から検知ビームの光軸Ｌ1に対して所定角度だけ傾いた光軸Ｌ2上に受光素子２７の取り付け位置が決定されている。たとえばウエハ１が把持されているときは、通常、発光素子２２，２３からの検知ビームはウエハ縁部１ａで遮断されるが、図２（ａ），（ｃ）に示したように、ノッチ１ｂが光軸Ｌ1か光軸Ｌ2のいずれかを横切ると、検知ビームが受光素子２６，２７まで到達し、ウエハ１のノッチ位置を検出することができる。
【００２０】
ところで、ウエハ１を把持するグリップチャックアーム１３の一部がこの検知ビームを遮断する位置関係がある。すなわち、図２（ａ）に示したように、グリップチャックアーム１３の把持部１３ａとノッチとが光軸Ｌ1上で１列となるようにウエハ１が保持された場合、検知ビームの光軸Ｌ1はグリップチャックアーム１３の下面に当たって遮断されてしまう。しかし発光素子２３からの検知ビームの光軸Ｌ2が受光素子２７に到達してノッチを検出することができる。一方、図２（ｂ）に示したように、グリップチャックアーム１３とノッチとが光軸Ｌ2上で１列をなすようにウエハが把持される場合がある。この場合、光軸Ｌ2はグリップチャックアーム１３の下面に当たって遮断されてしまうが、発光素子２２からの検知ビームの光軸Ｌ1が受光素子２６に到達してノッチを検出することができる。
【００２１】
ところで、図２各図では一方の光軸Ｌ1が鉛直をなすように設定された実施例を示したが、光軸Ｌ1、光軸Ｌ2は図３に示したように、任意の異なる設定角度にでき、そのときの検知ビームの光軸Ｌ1と光軸Ｌ2がノッチ位置で交差するように設定することも好ましい。
【実施例２】
【００２２】
図４各図は、他の実施例として、検知ビームの光軸Ｌ1、光軸Ｌ2が所定の角度をなして傾いて設定され、各検知ビームを受光する受光素子２６，２７がウエハ１のノッチ１ｂが別々の位置にある場合を検知するようにした例を示している。たとえば図４（ａ）の場合のように、発光素子２３からの検知ビームの光軸Ｌ2がグリップチャックアーム１３で遮られるような位置にウエハ１が把持されたとすると、グリップチャックアーム１３を旋回させてウエハ１を図４（ｂ）に示す位置まで回転させたときに、検知ビームの光軸Ｌ1がウエハ１のノッチ１ｂ部分を通過して受光素子２６に到着でき、ノッチ位置を検出することができる。このとき光軸Ｌ1と光軸Ｌ2とがノッチ１ｂを検知する位置が異なるが、その位置のずれは、あらかじめ測定して図示しない制御部に記憶させておいて、位置検出の際に自動補正することにより、光軸Ｌ1と光軸Ｌ2のいずれの光軸で検知しても正確なノッチ位置を知ることができる。なお、図４各図に示した例では、検知ビームの光軸Ｌ1、光軸Ｌ2は発光素子、受光素子の間で交差しないように設定されていたが、検知ビームの光軸Ｌ1、光軸Ｌ2がノッチ位置以外（図３に示した位置以外）で交差するようにすることもできる。
【００２３】
ここで、発光部２０Ａ、受光部２０Ｂの変形例について図５各図，図６を参照して説明する。
［１発光素子２受光素子］
図５（ａ），（ｂ）は、図２各図の場合と同様のグリップチャックアーム１３の位置例におけるノッチサーチ状態を示した部分拡大図である。
【００２４】
本変形例では、装置本体１１側の発光部２０Ａの発光素子２２の前面に光学素子としてのビームスプリッタ３０を設けた。これにより、検知ビームは、ビームスプリッタ３０を透過する透過光としての鉛直光軸と、迂回光を構成する水平光軸とに分離した２本の光線束からなる光学系となる。したがって、ビームスプリッタを透過した透過光は、図２に示した場合と同様に、鉛直上方に位置する受光素子２６で直接受光される一方、ビームスプリッタ３０で水平方向に反射した迂回光は、水平光軸上に設けられたミラー３１によって反射して偏向され、異なる角度でノッチを通過する光軸となり、上方の受光素子２７で受光される。ビームスプリッタ３０による透過率、反射率は通常５０％ずつとなるように、透過光としての鉛直光軸と、反射光としての迂回光の光線束とすればよい。
［１発光素子１受光素子］
図６は図５で示した迂回光の光学系において、受光素子２７に代えてミラー３２を用い、鉛直光の受光素子２６位置まで迂回光を延伸させた変形例を示した部分拡大図である。この変形例によれば、発光素子、受光素子の配線等をともに省略できるため、構造の簡易化、コンパクト化を図ることができる。
【００２５】
上述した検知ビームを分離する光学素子としては、ビームスプリッタ（半透過鏡）の他、プリズムの組み合わせ等、コンパクトな部品として取り扱えるものであれば、公知のビーム分割手段を適宜使用することができる。
【実施例３】
【００２６】
次に、複数の異なる直径のウエハの位置決めを行うアライナー装置１０に適用させたノッチセンサ２０の実施例について、図７，図８を参照して説明する。
【００２７】
アライナー装置１０は、図７両図に示したように、１本のグリップチャックアーム１３に小径ウエハ１Ｓ用と大径ウエハ１Ｌ用の２個所の把持部１３ｂ，１３ｃが形成されており、各把持部１３ｂ，１３ｃにより直径の異なるウエハ１Ｌ，１Ｓが把持され、それぞれのアライメント調整が行えるようになっている。このとき各ウエハ１のアライメント調整のために用いられる発光部２０Ａ、受光部２０Ｂを支持する支持板２５と支持アーム２１とは、図７（ａ）で側面視したように、段部を有し、小径ウエハ１Ｓのノッチは支持板２５、支持アーム２１のそれぞれ上段に位置する発光部２０Ａと受光部２０Ｂとの間で検知され、大径ウエハ１Ｌのノッチはそれぞれ下段に位置する発光部２０Ａと受光部２０Ｂとの間で検知されるようになっている。図８は、それぞれの発光部２０Ａから受光部２０Ｂに至る検知ビームの光軸を模式的に示した拡大図である。同図に示したように、小径ウエハ１Ｓ、大径ウエハ１Ｌのそれぞれについて、２本の独立した光軸によって図２に示した場合と同様の作用を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のアライナー装置の一実施例を示した平面図、側面図。
【図２】図１に示したアライナー装置のノッチセンサの詳細を示した部分拡大図。
【図３】ノッチセンサの他の実施例を示した部分拡大図。
【図４】ノッチセンサの他の実施例を示した部分拡大図。
【図５】ノッチセンサの変形例を示した部分拡大図。
【図６】ノッチセンサの他の変形例を示した部分拡大図。
【図７】本発明のアライナー装置の他の実施例を示した側面図。
【図８】図７に示したアライナー装置のノッチセンサの詳細を示した部分拡大図。
【図９】従来のアライナー装置の一例を示した平面図、側面図。
【図１０】従来のアライナー装置の他の例を示した側面図。
【符号の説明】
【００２９】
１  ウエハ
１０  アライナー装置
１１  装置本体
１３  グリップチャックアーム
２０Ａ  発光部
２０Ｂ  受光部
２２，２３  発光素子
２６，２７  受光素子
３０  ビームスプリッタ
３１，３２  ミラー
【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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【図８】
2005101040.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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