(57)【要約】【課題】作業性を向上させることができるとともに、短時間でウエハの並べ替えを行い、処理効率の向上を図ることができるウエハ並べ替え装置を提供する。【解決手段】複数のウエハ２が収容されるカセット１を載置可能な複数のカセットステージ１０と、ウエハ２の識別情報を認識する識別手段３を有する識別ステージ３０とを平面視円弧状に並べて一列に設置するとともに、各ステージの半径方向外方及び上方を開放状態とし、その半径方向内方位置に、旋回アーム４０の先端に１ウエハを一枚ずつ支持して各ステージ間を移送する移送手段４を設けた。【選択図】      図１
2012023302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のウエハが収容されるカセットを載置可能な複数のカセットステージと、前記ウエハの識別情報を認識する識別手段を有する識別ステージとが平面視円弧状に並んで一列に設置されているとともに、各ステージの半径方向外方及び上方が開放状態とされ、その半径方向内方位置には、旋回アームの先端に前記ウエハを一枚ずつ支持して各ステージ間を移送する移送手段が設けられていることを特徴とするウエハ並べ替え装置。
【請求項２】
前記カセットステージの載置面上には、前記カセットを位置合わせする位置合わせ部が形成され、前記位置合わせ部は、所定の間隔に並列して配置された一対の凸部の間に前記カセットの下面に形成されたリブ部を嵌合する溝部と、この溝部に設けられ、前記カセットのリブ部を検出する着座センサとで構成されていることを特徴とする請求項１記載のウエハ並べ替え装置。
【請求項３】
前記識別手段は、円周方向に間隔をおいて垂直に立設する複数の回転ピンの先端に前記ウエハの周縁部を当接させた状態で載置し、前記回転ピンを回転させることにより、前記ウエハを所定の方向に位置合わせを行い、そのウエハ上の所定位置に設けられた前記識別情報を識別する識別手段であって、前記回転ピンの先端部分には、前記ウエハの周縁部を載置する円錐状傾斜面と、その先端から上方に延びる小径突出部とが形成されており、前記小径突出部の外周面は軸方向に対する傾斜角度が前記円錐状傾斜面よりも小さい角度で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のウエハ並べ替え装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カセットに収容されているウエハを１枚ずつ取り出して所定の配置に並べ替えるウエハ並べ替え装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスを製造する工場内においては、基板製造装置や基板検査装置等の処理装置間の搬送等の際には、ウエハを複数枚ずつカセットに収容して取扱われる。
また、各ウエハには工程管理のための識別情報が付されて管理されるが、各ウエハ処理工程においては、必ずしもウエハの識別情報（識別番号）の順に処理されるわけではない。そのため、種々の処理の後にはウエハの順序がバラバラになる場合があり、改めて識別番号順に並べ替える作業が必要となる。
このようなウエハの並べ替えを行うウエハ並べ替え装置として、特許文献１及び特許文献２に開示の装置がある。これらは、搬送ロボットでカセットからウエハを取り出しながら、ウエハの識別情報をアライナーで読み取り、その識別情報に基づき、識別番号順にカセットに収容し直すようにしており、その際に、一つ又は複数のカセットに分割、統合することも行われる。
【０００３】
特許文献１では、アンローダ側の複数のカセットを上下に並べて配置し、これらのカセットを一体で上下動可能な構成とされており、ローダ側カセットからアンローダ側カセットへのウエハの移送は、アンローダ側カセットをローダ側カセットと同一面に移動させて行う。特許文献２では、ローダ側カセットとアンローダ側カセットとを隣り合わせて配置しており、これらのカセットとは離れた位置にウエハ識別用のステージを備え、全ての工程を同一水平面で行っている。
【０００４】
また、ウエハ上の識別情報を自動的に認識するアライナー等の手段としては、例えば、特許文献３に開示されるような位置合わせ機構がウエハ並べ替え装置内に設けられて利用される。
この位置合わせ機構は、先端が円錐状とされた６本の回転ピンを、ほぼ等間隔でウエハの外周部に当接する位置に配置して構成されており、ウエハの位置合わせを行う際には、カセット内に収容されたウエハを一枚ずつ取り出して、回転ピンの円錐面にウエハの周縁部を当接させて載置し、その状態で回転ピンを回転させることによりウエハを回転させて、オリエンテーションフラット（オリフラ）の方向を所定の方向に合わせることができる。
したがって、常に同じ位置にウエハ上の識別情報を配置して認識することができるとともに、他方のカセットに移載する際にはウエハの方向を揃えて移載することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２８８３５３号公報
【特許文献２】特開２００２−３６７８７１号公報
【特許文献３】特開２００８−３１１３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１のような従来のウエハ並べ替え装置においては、箱状のハウジングにより全体が覆われており、そのハウジング内に近接させてカセットを載置するような構成とされている。そのため、作業者は限られたスペースでカセットを載置し、取り出す作業を行わなければならず、作業時にカセットを装置の一部に接触させてしまうなど、作業性が悪いという問題がある。
また、この特許文献１の装置においては、カセットの載置及び取り出し作業時に、作業台をハウジングの外側に引き出してカセットの載置及び取り出しが可能となっており、作業性改善のための工夫がなされてはいるが、工程毎にアンローダ側のカセットを上下動し、かつ、カセットをステージ毎引き出す動作を行う必要があり、効率的ではなかった。
さらに、特許文献２の装置においては、搬送ロボットがウエハ識別ステージを経由してローダ側からアンローダ側のカセットにウエハを移送する際に、前後方向及び左右方向に移動するので、移送に時間がかかり効率的でなかった。
また、特許文献３のウエハの位置合わせ機構を構成した場合には、回転ピンを回転させてウエハを所定の方向に配置する際に、回転ピンの回転に伴って、ウエハの周縁部（エッジ）が上方に滑ることがあり、この場合、ウエハが大きく傾いてしまい、識別情報を認識できないという欠点を有していた。
さらに、従来のウエハ並べ替え装置においては、カセットがカセットステージの決められた位置に確実に完全な姿勢にて着座されないことが多々見られていた。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、作業性を向上させることができるとともに、短時間でウエハの並べ替えを行い、処理効率の向上を図ることができるウエハ並べ替え装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のウエハ並べ替え装置は、複数のウエハが収容されるカセットを載置可能な複数のカセットステージと、前記ウエハの識別情報を認識する識別手段を有する識別ステージとが平面視円弧状に並んで一列に設置されているとともに、各ステージの半径方向外方及び上方が開放状態とされ、その半径方向内方位置には、旋回アームの先端に前記ウエハを一枚ずつ支持して各ステージ間を移送する移送手段が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
このウエハ並べ替え装置においては、各ステージが円弧状に設置されるとともに、これらステージの半径方向外方及び上方が開放状態とされ、その半径方向外方及び上方に作業スペースが確保されている。この場合、円弧状に並べられたステージは、円弧の内周側においては隣り合うステージが近接する配置となるが、外周側では離れた配置となっており、この外周側に十分な作業スペースを確保することができる。
そして、移送手段はウエハを一枚ずつ支持して、半径方向内方位置で旋回アームを旋回させながら、識別手段及び少なくとも二つのカセット間でウエハを移送する構成とされていることから、旋回アームの可動範囲を小さくすることができ、その分、処理スピードを速くして短時間でウエハの並べ替えをすることが可能となっており、処理効率を向上させることができる。
【００１０】
また、本発明のウエハ並べ替え装置において、前記カセットステージの載置面上には、前記カセットを位置合わせする位置合わせ部が形成され、前記位置合わせ部は、所定の間隔に並列して配置された一対の凸部の間に前記カセットの下面に形成されたリブ部を嵌合する溝部と、この溝部に設けられ、前記カセットのリブ部を検出する着座センサとで構成されているとよい。
この場合、カセットステージの上方からカセットのリブ部と溝部とを嵌合させることにより、カセットを傾斜させるなど不完全な姿勢とすることなく確実に着座させることができ、その着座をセンサで検出して誤動作を防止することができる。
【００１１】
そして、本発明のウエハ並べ替え装置において、前記識別手段は、円周方向に間隔をおいて垂直に立設する複数の回転ピンの先端に前記ウエハの周縁部を当接させた状態で載置し、前記回転ピンを回転させることにより、前記ウエハを所定の方向に位置合わせを行い、そのウエハ上の所定位置に設けられた前記識別情報を識別する識別手段であって、前記回転ピンの先端部分には、前記ウエハの周縁部を載置する円錐状傾斜面と、その先端から上方に延びる小径突出部とが形成されており、前記小径突出部の外周面は軸方向に対する傾斜角度が前記円錐状傾斜面よりも小さい角度で構成されているとよい。
【００１２】
前述した特許文献３のように、ウエハの位置合わせ機構を構成した場合には、回転ピンを回転させてウエハを所定の方向に配置する際に、回転ピンの回転に伴って、ウエハの周縁部（エッジ）が上方に滑ることがあり、この場合、ウエハが大きく傾いてしまい、識別情報を認識できないことがあった。
しかし、本発明のウエハ並べ替え装置においては、傾斜角度の小さい小径突出部の外周面が、円錐状傾斜面上に載置されているウエハの周縁部が上方に逃げるのを防止するので、ウエハが大きく傾くことを防止して、確実に識別情報を認識することができる。
また、ウエハを回転ピン上に載置する際に、小径突出部がウエハの周縁部を案内するガイドとなって、ウエハを確実に所定位置に載置することができ、作業効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、各ステージが並ぶ円弧の列の外側で、作業者がカセットの出し入れに必要な作業スペースを十分に確保することができるので、作業性を向上させることができる。さらに、円弧の中心に旋回アームによるウエハ移送手段を設けたので、移送手段の可動範囲を小さくすることができ、その分、処理スピードを速くして短時間でウエハの並べ替えを行え、処理効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態のウエハ並べ替え装置を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が上面図である。
【図２】カセットステージとカセットとの位置合わせ部を説明する図である。
【図３】識別ステージを説明する図である。
【図４】図３に示す識別ステージのＡ−Ａ断面図である。
【図５】回転ピンを説明する要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明のウエハ並べ替え装置の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
本発明のウエハ並べ替え装置１００は、カセット１に収容された複数のウエハ２を一枚ずつ取り出し、個々のウエハ２の識別情報に基づいて、所定の配置に並べ替えるものである。
【００１６】
ウエハ並べ替え装置１００は、図１に示すように、複数のウエハ２が収容されるカセット１を載置可能な四つのカセットステージ１０と、ウエハ２に付されている識別情報を認識する識別手段３を有する識別ステージ３０との五つのステージが平面視円弧状に並んで一列に設置されており、これらのステージの半径方向外方及び上方が開放状態に構成され、半径方向内方位置には、ウエハ２を一枚ずつ支持して各ステージ間を移送する移送手段４が設けられている。
【００１７】
このウエハ並べ替え装置１００においては、カセットステージ１０は、ウエハ２が並べ替えられる前の状態のカセット１を載置するローダ側のカセットステージと、識別後に所定の順序でウエハ２を収容するカセット１を載置するアンローダ側のカセットステージとにより構成されており、図１では、円弧の列の中央に識別ステージ１２が配置され、その識別ステージ１２の左側に配置されるカセットステージをローダ側カセットステージ１０ａとし、右側に配置されるカセットステージをアンローダ側カセットステージ１０ｂに設定している。
なお、並べ替え作業の都度、四つのステージのうちの一つ又は複数をローダ側カセットステージとして選択し、残りのステージのうちの一つ又は複数をアンローダ側カセットステージとして選択するようにしてもよい。
【００１８】
また、前述したように、各ステージは円弧状に並んで設置されていることから、円弧の内周側においては隣り合う各ステージが近接する配置とされ、外周側では図１（ｂ）にＸで示すように広い離間間隔をおいて離れた配置とされており、円弧の外周側に広い作業スペースが確保されている。
【００１９】
移送手段４は、ウエハ２を一枚ずつ支持して、カセットステージ１０及び識別ステージ３０の各ステージ間を移送する搬送ロボットであり、円弧の中心位置で旋回する旋回アーム４０により構成されている。この旋回アーム４０には、ウエハ２をカセット１から出し入れする水平移動可能なスライダが設けられており、このスライダの水平移動並びに各ステージ間を移送するアームの旋回移動、ウエハ２をカセット１の所定位置に配置する上下移動の動きが、３軸のサーボモータ及びＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）によって制御されている。また、旋回アーム４０の先端部でウエハ２を真空吸着によって支持し、各ステージ間を移送する構成とされている。
【００２０】
カセットステージ１０のカセット載置面には、カセット１との位置合わせをする位置合わせ部１１が設けられている。カセット１は、この位置合わせ部１１によって、カセットステージ１０に着脱可能に保持される。
図２は、カセット１の下面側を示す。図２に示すように、カセット１の下面には、Ｈ字状のリブ部１５が突出して形成されている。
位置合わせ部１１は、所定の間隔に並列して配置された一対の凸部１２の間にカセット１のリブ部１５を嵌合する溝部１３と、この溝部１３に設けられる着座センサ１４とで構成されている。
【００２１】
両凸部１２は棒状に形成され、平行に配置されていることにより、両凸部１２の間に直線状に溝部１３が形成される。そして、その溝部１３に、カセット１のＨ字状のリブ部１５のうち中央の連結部分を嵌合するようになっている。
着座センサ１４は、溝部１３の長さ方向の中間位置に接触子を上方に突出させて設けられており、カセット１のリブ部１５が溝部１３の底面まで嵌合することにより、接触子が押し込まれ、カセット１の着座が検知される。
【００２２】
識別ステージ３０は、ウエハ２に付された識別情報を認識する識別手段３を備えている。この識別手段３は、ウエハ２を所定の方向に位置合わせするアライメント機構３１と、位置合わせされたウエハ２上の識別情報を読み取るためのカメラ３２とで構成されている。
アライメント機構３１は、図３及び図４に示すように、円周方向に間隔をおいて垂直に立設し、回転可能に支持された６本の回転ピン３３と、ウエハ２のオリエンテーションフラット（オリフラ）を検出する検出部３４とにより構成される。
【００２３】
回転ピン３３の先端部分には、図５に示すように、ウエハ２の周縁部（エッジ）を載置する円錐状傾斜面３５と、この円錐状傾斜面３５から上方に延びる小径突出部３６とが形成されており、小径突出部３６の外周面の方が円錐状傾斜面３５よりも回転ピン３３の軸方向に対する傾斜角度が小さい角度で構成されている。この場合、具体的な傾斜角度は特に限定されるものではないが、例えば小径突出部３６の外周面の傾斜角度θ１は１５°、円錐状傾斜面３５の傾斜角度θ２は７５°に設定されている。なお、回転ピン３３には、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）樹脂等の耐衝撃性や機械的強度特性に優れた材料を用いることが好ましい。
【００２４】
また、各回転ピン３３は、図示はしないが、例えばタイミングベルトを介して駆動モータによって同じ速度で回転可能に構成されている。ウエハ２を回転ピン３３の円錐状傾斜面３５に当接させて載置した状態で、回転ピン３３を回転させることにより、ウエハ２を回転させ、そのウエハ２のオリフラ位置を検出部３４で検出し、ウエハ２を所定の方向に位置合わせすることができる。
【００２５】
本実施形態のウエハ並べ替え装置１００においては、各ステージ及び旋回アーム４０の下方がハウジング１０１により覆われ、各駆動機構の大部分がハウジング１０１内に収容されている。このハウジング１０１は、前面が各ステージ配列に沿う円弧面に形成され、後面が平坦面に形成されており、後面を建屋の壁面に沿って配置できる構成となっている。
ハウジング１０１の上面には、各ステージ１０，３０及び旋回アーム４０が設置され、旋回アーム４０の上方を覆うように屋根部１０２が設けられており、各ステージ１０，３０の上方は開放状態とされている。また、ハウジング１０１は、その内部空間の雰囲気を吸引して減圧する減圧手段により、装置下部の排気ダクト１０３から強制的に内部空間内の吸引が行われるようになっている。
なお、旋回アーム４０のスライダにも、摺動により発生するパーティクル等の飛散を防止するため、吸引機構が接続されている。また、ハウジング１０１の前面には、操作パネル１０４が設けられており、この操作パネル１０４からウエハ２の並べ替え操作の設定を入力することにより、並べ替えが行われる。
このように、本実施形態のウエハ並べ替え装置１００は、ウエハ２の並べ替えにより生じるパーティクル等を装置外に飛散させない構造となっている。
【００２６】
次に、このように構成されるウエハ並べ替え装置１００において、ローダ側のカセット１に収容された複数のウエハ２を、アンローダ側のカセット１に所定の配置で並べ替える動作について説明する。
まず、複数のウエハ２が収容されたカセット１を、ローダ側カセットステージ１０ａに載置するとともに、アンローダ側のカセットステージ１０ｂに空のカセット１を載置する。その際、各ステージの外側の半径方向外方及び上方は開放状態とされていることから、カセットステージ１０にカセット１を容易に載置することができる。
また、各カセット１の下面に形成されたリブ部１５と、カセットステージ１０の溝部１３とを嵌合させることにより、カセット１を傾斜させることなく確実に着座させることができる。そして、着座センサ１４の測定子がカセット１のリブ部１５によって押し込まれることで、カセット１の着座を確実に検知し、誤動作を防止することができる。
【００２７】
次に、ウエハ２の並べ替え動作を開始する。
旋回アーム４０が、ローダ側のカセット１に収容されたウエハ２を一枚ずつ取り出し、識別ステージ３０に移送する。ウエハ２は、識別ステージ３０の上方から回転ピン３３の小径突出部３６の外周面に案内され、円錐状傾斜面３５に載置される。そして、ウエハ２を円錐状傾斜面３５に載置した状態で、回転ピン３３を回転させて所定の方向に位置合わせした後、カメラ３２でウエハ２に付されている識別情報を読み取る。ウエハ２と円錐状傾斜面３５とは、ウエハ２の周縁部で当接しており、その周縁部が回転ピン３３の回転動作に伴って上方に逃げようとすると、傾斜角度の小さい小径突出部３６の外周面にウエハ２の周縁部が当接することから、ウエハ２が大きく傾くことがなく、確実に識別情報を読み取ることができる。
【００２８】
旋回アーム４０は、読み取ったウエハ２の識別情報に基づき、アンローダ側のカセット１の予め設定された位置にウエハ２を収容する。
ウエハ２をカセット１内に収容した後、続いてローダ側のカセット１から新たなウエハを取り出し、一連の並べ替え操作を繰り返して、ローダ側カセットステージ１０ａのカセット１に収容されたウエハ２を、アンローダ側ステージ１０ｂのカセット１に移送し、ウエハ２を所定の順序に並べ替えて収容する。全てのウエハ２をアンローダ側カセットステージ１０ｂ上のカセット１に移送し終えたら、各カセット１を各ステージから取り出し、次の工程に送る。
【００２９】
本実施形態のウエハ並べ替え装置１００によれば、各ステージが並ぶ円弧の列の半径方向外方及び上方が開放状態とされ、作業者がカセット１の出し入れに必要な作業スペースを十分に確保することができるので、作業性を向上させることができる。
さらに、ウエハ２を、各ステージ間を旋回させながら移送する構成としていることから、旋回アーム４０の可動範囲を小さくすることができ、その分、処理スピードを速くして短時間でウエハ２の並べ替えをすることが可能となっており、処理効率を向上させることができる。
【００３０】
また、本実施形態のウエハ並べ替え装置１００は、３軸のサーボモータやＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）等の汎用品を用いて構成することができるので、低コストで作製できるだけでなく、メンテナンス性にも優れている。また、各駆動機構をハウジング１０１内に収容して、ハウジング１０１内を負圧雰囲気としたので、クリーンルーム内等での設置も可能である。
【００３１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、カセットステージの数等は一例であり、使用状況に応じて変更可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１  カセット
２  ウエハ
３  識別手段
４  移送手段
１０  カセットステージ
１０ａ  ローダ側カセットステージ
１０ｂ  アンローダ側カセットステージ
１１  位置合わせ部
１２  凸部
１３  溝部
１４  着座センサ
１５  リブ部
３０  識別ステージ
３１  アライメント機構
３２  カメラ
３３  回転ピン
３４  検出部
３５  円錐状傾斜面
３６  小径突出部
４０  旋回アーム
１００  ウエハ並べ替え装置
１０１  ハウジング
１０２  屋根部
１０３  排気ダクト
１０４  操作パネル
【図１】
2012023302.tif 000003
【図２】
2012023302.tif 000004
【図３】
2012023302.tif 000005
【図４】
2012023302.tif 000006
【図５】
2012023302.tif 000007