(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラインセンサと、ウエハを乗せ得るウエハ座と、そのウエハ座を少なくとも一次元方向に移動させ得るとともに所定の回転軸線周りに回転させ得るウエハ座駆動手段と、演算手段とを備え、前記ウエハ座の回転角度とそのウエハ座に乗せられた円形のウエハの外周縁の前記ラインセンサでの検出結果とに基づく前記演算手段でのウエハの中心点位置の算出工程を経て、前記ウエハ座駆動手段で前記ウエハの中心点を所定位置に移動させて前記ウエハを位置決めするウエハ位置決め装置において、前記算出工程に先立ち前記ウエハ座の回転軸線を前記ラインセンサの中心部を通ってその延在方向に延在する第１の直線上に位置決めするに際し、
前記ウエハ座駆動手段が、基準板が乗せられた前記ウエハ座を、前記第１の直線と直交する第２の直線上で、前記ラインセンサが前記第１の直線方向の前記基準板の最外外周縁を検出するときの前記ウエハ座の回転軸線の位置を跨ぐ２点間をその回転軸線が折り返して２回以上通過するように回転させることなく移動させるとともに、前記２点の一方又は双方、又は前記２点の外側の点で折り返させるときに前記ウエハ座を前記回転軸線周りに、３６０°とその倍数とを除く任意の角度回転させ、
前記演算手段が、前記ウエハ座の折り返し移動によって前記基準板が前記ラインセンサを非回転状態で２回以上通過するときにそのラインセンサが得たデータと前記回転角とに基づいて幾何学的に、前記第２の直線と前記第１の直線との交点の位置を算出し、
前記ウエハ座駆動手段が、前記算出した交点の位置に前記回転軸線を移動させて前記第１の直線上に前記回転軸線を位置決めすることを特徴とする、ウエハ位置決め装置のウエハ座回転軸線位置決め方法。
【請求項２】
前記基準板が円盤であることを特徴とする、請求項１記載のウエハ位置決め装置のウエハ座回転軸線位置決め方法。
【請求項３】
前記演算手段が、前記ウエハ座の折り返し移動によって前記円盤が前記ラインセンサを通過するときにそのラインセンサが得たデータと前記回転角とに基づいて幾何学的に前記交点の位置を算出する際、前記ラインセンサの定点が横切る前記円盤の外周縁の２点間を結ぶ直線の垂直２等分線上にその円盤の最外外周縁があるものとして、前記ラインセンサが前記第１の直線方向の前記基準板の最外外周縁を検出するときの前記ウエハ座の回転軸線の位置を求めることを特徴とする、請求項２記載のウエハ位置決め装置のウエハ座回転軸線位置決め方法。
【請求項４】
前記ウエハ座駆動手段が前記ウエハ座を折り返させるときに回転させる角度が９０°または１８０°であることを特徴とする、請求項２または３記載のウエハ位置決め装置のウエハ座回転軸線位置決め方法。
【請求項５】
ラインセンサと、ウエハを乗せ得るウエハ座と、そのウエハ座を少なくとも一次元方向に移動させ得るとともに所定の回転軸線周りに回転させ得るウエハ座駆動手段と、演算手段とを備え、前記ウエハ座の回転角度とそのウエハ座に乗せられた円形のウエハの外周縁の前記ラインセンサでの検出結果とに基づく前記演算手段でのウエハの中心点位置の算出工程を経て、前記ウエハ座駆動手段で前記ウエハの中心点を所定位置に移動させて前記ウエハを位置決めするウエハ位置決め装置において、
前記ウエハ座駆動手段が、基準板が乗せられた前記ウエハ座を、前記ラインセンサの中心部を通ってその延在方向に延在する第１の直線と直交する第２の直線上で、前記ラインセンサが前記第１の直線方向の前記基準板の最外外周縁を検出するときの前記ウエハ座の回転軸線の位置を跨ぐ２点間をその回転軸線が折り返して２回以上通過するように回転させることなく移動させるとともに、前記２点の一方又は双方、又は前記２点の外側の点で折り返させるときに前記ウエハ座を前記回転軸線周りに、３６０°とその倍数とを除く任意の角度回転させ、さらに、前記演算手段が算出する前記第２の直線と前記第１の直線との交点の位置に前記回転軸線を移動させて前記第１の直線上に前記回転軸線を位置決めし、
前記演算手段が、前記ウエハ座の折り返し移動によって前記基準板が前記ラインセンサを非回転状態で２回以上通過するときにそのラインセンサが得たデータと前記回転角とに基づいて幾何学的に、前記第２の直線と前記第１の直線との交点の位置を算出することを特徴とする、ウエハ位置決め装置。
【請求項６】
前記ウエハ座駆動手段が前記ウエハ座を折り返させるときに回転させる角度が９０°または１８０°であることを特徴とする、請求項５記載のウエハ位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハの検査、加工、移送工程等の前段階で使用され、ウエハを定められた向きおよび位置に正確に位置させる位置決め装置において、前準備としてウエハ座の回転軸線をラインセンサの中心部を通ってその延在方向に延在する直線上に位置決めする方法および、その方法を用いたウエハ位置決め装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウエハがクリーンルーム内で、図１に示すような複数の棚段を備えたカセット２０に複数枚収納されて運搬される。また最近は、ウエハ上の微細な電気回路の短絡に繋がる異物が付着するのを高度に防止するため、ウエハが、密閉式の清浄容器の中に収納されて運搬され、高清浄クリーンブースの中でその清浄容器から取り出されて、検査、加工等種々の処理を受ける。そしてその後、カセットまたは清浄容器へウエハをロボット等の搬送装置を用いて戻す際には、ウエハをカセットの壁等に当ててウエハを傷つけたり落下させたりする等の不具合が生ずるのを防止するため、そのカセット等への収納作業開始前に、ロボットのフィンガの中心位置にウエハの中心点を合わせる必要がある。
【０００３】
また、例えばパターニング等の加工、各種の検査等の、ウエハの位置情報が必須な工程においては、オリエンテーションフラットやノッチ等のウエハ外周縁の切り欠き部とウエハ中心点とを常に所定位置に正確に位置させることは、重要な作業である。そのため、上記工程に移る前に、一般にアライナと呼ばれるウエハ位置決め装置にウエハを乗せて切り欠き部の方向とウエハの中心点の位置とを検出し、ウエハを正しい位置に正確に移動させる工程が必要となる。
【０００４】
上記ウエハ位置決め装置は通常、ウエハが置ける程度の大きさのスピンドルと呼ばれる小さな円形台をウエハ座として回転軸上に備え、そのスピンドルをその上に置かれたウエハとともに上記回転軸の回転によって回転させて、その回転軸ひいてはスピンドルの回転軸線からウエハ外周縁までの偏芯半径と回転角度とをラインセンサとエンコーダ等の角度センサとで検知し、円形のウエハの中心点の位置と切り欠き部の位置とを算出する。そしてその後、ウエハを、Ｘ軸およびＹ軸にそれぞれ沿う方向に上記算出した距離だけ移動させ、さらに上記算出した角度だけ回転させて、正確な向きおよび位置に位置させる。このような位置決め装置は従来、例えば特開昭５９−１４７４４４号公報、特開平５−３４３５０１号公報、特開平６−２２４２８５号公報等で提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようにウエハを回転させてウエハの中心点の位置を算出するには、出発点において、スピンドルの回転軸線を、スピンドルの移動方向の直線（通常は位置決め装置のＸ軸）とラインセンサの中心部を通ってその延在方向に延在する直線（通常は位置決め装置のＹ軸に平行な直線）とが直交する点に正確に位置させていなければ、スピンドルの回転軸線からウエハ外周縁までの正しい偏芯半径を測定することはできない。このため上記文献で提案されている従来の位置決め装置では何れも、ラインセンサとスピンドルの回転軸線とが上記の位置関係に機械的に固定されており、その位置関係は長期にわたって変化がないという前提に立っている。
【０００６】
しかしながら現実には、位置決め装置の組立時、半導体工場における据付時、事故でラインセンサに物が当たって位置ずれを起こした時、或いはラインセンサを交換した時等には、センサ位置の微妙な調整をする必要があり、そのメンテナンス作業には熟練した技術者が多大に時間を費やしている。また、センサ位置がずれたまま位置決め操作を行った場合、一定の許容範囲を超えると警報を発してこの操作を中断する等の処置を取るが、許容範囲内であれば偏芯を残したままウエハ位置決め操作を続行し、結果として精度の低い位置決めとなることが多かった。
【０００７】
このような現状に鑑み、本発明は、ウエハ位置検出作業に取りかかる前にウエハ位置決め装置が自動的に、回転軸線をＸ軸に直交するラインセンサ中心線上に正確に位置決めして、その後のウエハ位置検出作業に基づくウエハの位置決め精度を向上させ、併せて、ウエハ位置決め装置のメンテナンスフリー化を図ることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
かかる目的を達成する本発明のウエハ位置決め装置のウエハ座回転軸線位置決め方法は、ラインセンサと、ウエハを乗せ得るウエハ座と、そのウエハ座を少なくとも一次元方向すなわち一次元（例えばＸ軸）、二次元（例えばＸ軸およびＹ軸）または、三次元（例えばＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸）方向に移動させ得るとともに所定の回転軸線（例えばθ軸）周りに回転させ得るウエハ座駆動手段と、演算手段とを備え、前記ウエハ座の回転角度とそのウエハ座に乗せられた円形のウエハの外周縁の前記ラインセンサでの検出結果とに基づく前記演算手段でのウエハの中心点位置の算出工程を経て、前記ウエハ座駆動手段で前記ウエハの中心点を所定位置に移動させて前記ウエハを位置決めするウエハ位置決め装置において、前記算出工程に先立ち前記ウエハ座の回転軸線を前記ラインセンサの中心部を通ってその延在方向に延在する第１の直線（例えばＹ軸と平行な直線）上に位置決めするに際し、前記ウエハ座駆動手段が、基準板が乗せられた前記ウエハ座を、前記第１の直線と直交する第２の直線（例えばＸ軸）上で、前記ラインセンサが前記第１の直線方向の前記基準板の最外外周縁を検出するときの前記ウエハ座の回転軸線の位置を跨ぐ２点間をその回転軸線が折り返して２回以上通過するように回転させることなく移動させるとともに、前記２点の一方又は双方、又は前記２点の外側の点で折り返させるときに前記ウエハ座を前記回転軸線周りに、３６０°とその倍数とを除く任意の角度回転させ、前記演算手段が、前記ウエハ座の折り返し移動によって前記基準板が前記ラインセンサを非回転状態で２回以上通過するときにそのラインセンサが得たデータと前記回転角とに基づいて幾何学的に、前記第２の直線と前記第１の直線との交点の位置を算出し、前記ウエハ座駆動手段が、前記算出した交点の位置に前記回転軸線を移動させて前記第１の直線上に前記回転軸線を位置決めすることを特徴とするものである。
【０００９】
かかる本発明の方法によれば、基準板がラインセンサを非回転状態で２回以上通過してラインセンサが前記第１の直線方向の基準板の最外外周縁を検出するときのそれぞれのウエハ座の回転軸線の位置と、折り返し時のウエハ座の回転軸線周りの回転角度とに基づく幾何学的関係から、ウエハ位置決め装置が自動的に前記第１の直線上に前記回転軸線を位置決めするので、ウエハ座の回転軸線をラインセンサ中心線上に正確に位置決めし得て、その後のウエハ位置検出作業に基づくウエハの位置決め精度を向上させることができるとともに、ウエハ位置決め装置のメンテナンスフリー化を図ることができる。
【００１０】
なお、前記基準板としては、円形、六角形、正方形、長方形、三角形等、形状および寸法が既知のものであればいかなる外周形状の板を用いてもよいが、計算が簡単で、演算手段への負荷が少なく、計算速度が速くなる円盤が好ましい。また、前記２点間を通過させるのは、本来は往復の２回で足りるが、ラインセンサでの検知が不充分で再度データを採取する必要がある等の場合には、３回以上通過させても良い。
【００１１】
また本発明の方法においては、前記基準板が乗せられた前記ウエハ座を第２の直線上の折り返し点で前記回転軸線周りに、ラインセンサが基準板の最外外周縁を検出する際ウエハ座の回転軸線の位置が変化しない３６０°とその倍数とを除いて、任意の角度回転させるが、その角度は９０°または１８０°とすることが好ましい。すなわち９０°および１８０°の場合は、後述のように三角関数の計算が不要になるため、計算が簡単で演算手段への負荷が少なく、計算速度が速くなるので好ましく、これらのうち特に１８０°の場合は、後述のようにラインセンサで検知した最外外周縁の位置差の計算も不要になるので、最も計算式が単純で同じ効果が得られ、最も好ましい。
【００１２】
ここで、前記基準板を円形ウエハ等の既知の円盤とした場合、ラインセンサが第１の直線方向のその円盤の最外外周縁を検出する際の、その円盤の最外外周縁の位置は、図１２に示すように、前記ラインセンサの１つの定点が横切る円盤外周縁の２点ＡＢ間又はＣＤ間の線分の垂直２等分線ＥＦ上にあるとして定めても良い。そして、測定誤差を最小限に抑えるためには、前記定点を２以上設定してそれぞれから求まる垂直２等分線の位置を平均化しても良く、さらに、ウエハ最外外周縁を直接検出した結果から求めた中心線の位置を前記平均化に加えてもよい。
【００１３】
円形ウエハを基準板として用いる場合は、オリエンテーションフラットやノッチ等の切り欠き部をラインセンサが最外外周縁として検出しないようにする必要があり、第２の直線上での円形ウエハの移動時に切り欠き部を最外外周縁として検出したことがラインセンサの検出結果の滑らかでない変化状態や目視等により判明した場合は、位置決め装置上でウエハを適当な角度回転させる等の公知の方法により、切り欠き部を、最外外周縁として検出しないようラインセンサから外れる向き等に自動的あるいは人為的に移動させる。
【００１４】
本発明に用いるラインセンサは、透過型であっても反射型であってもよいが、微細な電気部品である半導体ウエハに対して悪影響を及ぼさないようにするために、電磁式ではなく光学式であることが好ましい。この光学式ラインセンサとしては、受光素子の受光窓をスリット状にしたもの、発光素子または受光素子に蒲鉾型レンズを取り付けて集光するもの、レーザ光を用いるもの、赤外光を用いるもの、ＣＣＤ受光素子を用いるもの等の公知のラインセンサを使用することができる。本発明におけるラインセンサの光線は、基準板に対して直角に照射させても良いが、透過型センサを用いる場合は、発光素子へ反射光が直接帰ってくると干渉が発生して光強度が変化する等の不安定さがある等の場合には直角から少しずらしてもよい。
【００１５】
また本発明では、基準板や位置決め対象としての円盤状ウエハの偏芯量と受光量とを高精度に対応させる校正手段を、前記演算手段等の、ラインセンサのデータ処理を行う手段に組み込んでもよく、さらに、前記回転軸線周りの基準板の回転角度を正確に検知するために、ロ−タリエンコーダ等の回転角度センサを用いてもよい。
【００１６】
本発明の位置決め方法は、毎回のウエハ位置決め時毎に実行する必要はなく、ウエハ位置決め装置の組み立て後やラインセンサの取り替え後等に実行するように、ウエハ位置決め装置中の制御装置にプログラムを組み込んでおけばよい。このようにすれば、事故によりラインセンサの検知線がずれた場合等であって異常停止せずそのまま運転が続行され、位置決め装置のウエハ座回転軸線の最終停止位置が一定基準内に納まらない場合等に、制御装置が自動的にウエハ座駆動手段と演算手段とに本発明の位置決め方法を実行させることができる。また、位置決め装置の異常発見後、復旧の第一工程として操作者等の指示で実行させることもできる。
【００１７】
この一方、本発明のウエハ位置決め装置は、ラインセンサと、ウエハを乗せ得るウエハ座と、そのウエハ座を少なくとも一次元方向すなわち一次元（例えばＸ軸）、二次元（例えばＸ軸およびＹ軸）または、三次元（例えばＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸）方向に移動させ得るとともに所定の回転軸線（例えばθ軸）周りに回転させ得るウエハ座駆動手段と、演算手段とを備え、前記ウエハ座の回転角度とそのウエハ座に乗せられた円形のウエハの外周縁の前記ラインセンサでの検出結果とに基づく前記演算手段でのウエハの中心点位置の算出工程を経て、前記ウエハ座駆動手段で前記ウエハの中心点を所定位置に移動させて前記ウエハを位置決めするウエハ位置決め装置において、前記ウエハ座駆動手段が、基準板が乗せられた前記ウエハ座を、前記ラインセンサの中心部を通ってその延在方向に延在する第１の直線（例えばＹ軸と平行な直線）と直交する第２の直線（例えばＸ軸）上で、前記ラインセンサが前記第１の直線方向の前記基準板の最外外周縁を検出するときの前記ウエハ座の回転軸線の位置を跨ぐ２点間をその回転軸線が折り返して２回以上通過するように回転させることなく移動させるとともに、前記２点の一方又は双方、又は前記２点の外側の点で折り返させるときに前記ウエハ座を前記回転軸線周りに、３６０°とその倍数とを除く任意の角度回転させ、さらに、前記演算手段が算出する前記第２の直線と前記第１の直線との交点の位置に前記回転軸線を移動させて前記第１の直線上に前記回転軸線を位置決めし、前記演算手段が、前記ウエハ座の折り返し移動によって前記基準板が前記ラインセンサを非回転状態で２回以上通過するときにそのラインセンサが得たデータと前記回転角とに基づいて幾何学的に、前記第２の直線と前記第１の直線との交点の位置を算出することを特徴とするものである。
【００１８】
かかる本発明のウエハ位置決め装置によれば、上述した本発明のウエハ座回転軸線位置決め方法を実行し得るので、ウエハ座の回転軸線をラインセンサ中心線上に正確に位置決めし得て、その後のウエハ位置検出作業に基づくウエハの位置決め精度を向上させることができるとともに、ウエハ位置決め装置のメンテナンスフリー化を図ることができる。
【００１９】
そして本発明のウエハ位置決め装置においても、前記ウエハ座駆動手段が前記回転させる角度を９０°または１８０°とすれば、後述のように三角関数の計算が不要になるとともに、特に１８０°の場合には最外外周縁の位置差の計算も不要になるため、計算が簡単で演算手段への負荷が少なく、計算速度が速くなるので、好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１は本発明のウエハ座回転軸線位置決め方法の一実施例を実行する、本発明のウエハ位置決め装置の一実施例を備えるウエハ処理システムを示す一部切り欠き斜視図である。図１に示すように、ここにおけるウエハ位置決め装置１は、工業用ロボット等からなる通常のウエハ搬送装置４０と、ウエハのエッチング処理等を行う通常のウエハ処理装置３０とに隣接して設けられてそれらとともにウエハ処理システム５０を構成し、ウエハ２１が棚段状に収納されている清浄容器であるウエハカセット２０内からウエハ搬送装置４０によりウエハ処理装置３０へウエハ２１を移送する際にウエハ２１の向きと中心点位置との位置決めを行うものである。
【００２１】
これらウエハ搬送装置４０、ウエハ処理装置３０およびウエハ位置決め装置１はそれぞれ、例えばコンピュータを有する図示しない通常の制御装置を備えており、このウエハ処理システム５０は、それらの制御装置を制御してウエハ搬送装置４０とウエハ処理装置３０とウエハ位置決め装置１とを協調作動させるため、これも例えばコンピュータを有する図示しない上位の制御装置も備えている。なお、これらウエハ搬送装置４０、ウエハ処理装置３０およびウエハ位置決め装置１が置かれた領域をカバーで区切り、そのカバ−の天井部にファン・フィルタ・ユニットを設けることで、そのカバー内に一般にミニエンバイロンメントと呼ばれる高清浄領域を設けて、ウエハ上への異物の付着を防止することもできる。
【００２２】
上記実施例のウエハ位置決め装置１は、図２に示すように、その装置１の上部に、ウエハ仮置き台７が立設された上面プレ−ト１５を備えるとともに、その装置１の下部に、互いに直交する直線移動機構であるＸ軸移動機構２とＹ軸移動機構３とを備えており、それらＸ軸移動機構２およびＹ軸移動機構３によって、上面プレ−ト１５の下方に配置されたブラケット１８を水平なＸＹ平面上で移動可能としている。また上記実施例のウエハ位置決め装置１は、そのブラケット１８上に昇降機構９を介して支持された、ウエハを回転させるためのモ−タ８を備えており、そのモ−タ８の、回転軸線が垂直方向であるＺ軸方向に延在する出力軸は、ウエハを水平に乗せるウエハ座としてのスピンドル１６の下部に設けられた回転軸１９に直接的に結合されている。
【００２３】
Ｘ軸移動機構２は、ベース２２上に固定されたモータ１０と、図２では左奥から右手前にかけて軸線が延在する姿勢で両端部をベース２２に回転可能に支持されて、上記モータ１０により直接に回転駆動されるボールネジ軸１１と、そのネジ軸１１に螺合してそのネジ軸１１の回転により図２では左奥から右手前にかけて延在するＸ軸方向に移動するボールナット１２と、ベース２２上に固定されてそのＸ軸方向の直線移動を案内するスライドガイド１３と、そのスライドガイド１３に沿って滑動するスライド軸受１４と、前記ボールナット１２と前記スライド軸受１４とを固定された略直方体状の移動ブロックとから構成されている。
【００２４】
また、上記Ｘ軸方向と直交するＹ軸移動機構３は、Ｘ軸移動機構２と同様、上記移動ブロック上に固定されたモータ１０と、図２では左手前から右奥にかけて軸線が延在する姿勢で両端部を上記移動ブロックに回転可能に支持されて、上記モータ１０により直接に回転駆動されるボールネジ軸１１と、そのネジ軸１１に螺合してそのネジ軸１１の回転により図２では左手前から右奥にかけて延在するＹ軸方向に移動するボールナット１２と、上記移動ブロック上に固定されてそのＹ軸方向の直線移動を案内するスライドガイド１３と、そのスライドガイド１３に沿って滑動するスライド軸受１４と、前記ボールナット１２と前記スライド軸受１４とを固定された上記ブラケット１８略直方体状の移動ブロックとから構成されている。
【００２５】
そして昇降機構９は、上記Ｘ軸駆動機構２およびＹ軸駆動機構３と同様に構成されて、回転軸１９を介しスピンドル１６を支持するモータ８をＺ軸方向移動すなわち昇降させることができ、そのスピンドル１６は、そこに水平に置かれたウエハを吸着支持するための多数の真空孔１７を有している。従って、これらＸ軸駆動機構２、Ｙ軸駆動機構３、昇降機構９およびモ−タ８は、ウエハ座駆動手段を構成している。
【００２６】
図３は、上記実施例のウエハ位置決め装置１を上側から見た状態で示す平面図であり、図２および図３に示すようにこの実施例の装置１は、上面プレ−ト１５の切り欠かれた一部に、スピンドル１６上のウエハ２１の周辺部を上下から挟むようにラインセンサ４を備え、このラインセンサ４は、直線状の発光部を持つ投光器５と、直線状の受光部を持つ受光器６とを、ウエハ２１の下方と上方とに互いに対向する配置で有しており、その発光部および受光部の延在方向は、Ｘ軸方向移動機構２によるスピンドル１６ひいてはウエハ２１の移動方向に垂直になるよう設定されている。このラインセンサ４は、スピンドル１６の回転軸線に対するウエハ外周縁の偏芯量を、下方の投光器５から発光部に沿って照射されるレーザ、ＬＥＤ等の公知の光がウエハで遮光されるときの遮光長さ（１次元量）として、投光器５に対向して取り付けられた受光器６で測定するものであり、受光器５による測定値は、Ｘ軸移動機構２の下方に位置するベース２２内に収容された演算手段としての、この実施例の装置１の制御装置に信号として伝達される。
【００２７】
図４は、 ラインセンサ４が上面プレ−ト１５の側部に添設された、この発明のウエハ位置決め装置の他の一実施例を上側から見た状態で示す平面図である。図３または図４に示すウエハ位置決め装置１において、ウエハ２１は一般的には、スピンドル１６上にそのスピンドル１６の回転軸線に対し偏芯してウエハ搬送装置４０により戴置されるので、ウエハ位置決め装置１は、スピンドル１６上のウエハ２１を回転させて偏芯量を検出し、上記制御装置により、適切なウエハ中心点位置にウエハ２１の実際の中心点位置が位置するようにウエハ２１を水平移動させるとともに、適切な切り欠き部位置に実際の切り欠き部位置が位置するようにウエハ２１を回転させる。
【００２８】
ところで、ラインセンサ４の発光部および受光部の延在方向はＸ軸移動機構２によるスピンドル１６ひいてはウエハ２１の移動方向に原則として垂直になるよう設定されている。しかしながらラインセンサ４の交換後や移動機構２，３の故障修理後等の場合には、ラインセンサ４の発光部および受光部の延在方向や位置は本来の状態からずれている可能性があるので、位置決め精度を上げるために、上記のような場合には、スピンドル１６上に載置されたウエハ２１の位置決めを行う前に、上記実施例のウエハ座回転軸線位置決め方法で図１０のフローチャートに示す手順に従ってスピンドル１６の回転軸線の位置決め作業を行い、スピンドル１６の回転軸線を、ラインセンサ４の受光部の中心部を通ってその延在方向へ延在する、Ｘ軸への垂直線（Ｙ軸に平行な直線）上に正確に位置させる。
【００２９】
図１０に示す手順は、上記実施例のウエハ位置決め装置１の制御装置があらかじめ与えられたプログラムに基づき実行するもので、ここでは、僅かな切り欠き部を持つ実質上円盤であるウエハ２１が基準板として用いられ、先ずステップＳ１で、カセット２０からウエハ搬送装置４０により取り出されて移送されたウエハ２１が、スピンドル１６上に置かれ、そのスピンドル１６に吸着支持される。このとき、ウエハ位置決め装置１のＸ軸方向移動機構２、Ｙ軸方向移動機構３ともスピンドル１６の回転軸線を図５に示す座標系の原点であるＸ軸上のＸ０に位置させ、ここを始点Ｘ０（０，０）と表記する。スピンドル１６をＸ軸、Ｙ軸それぞれの方向に移動させる際、この始点を基準として距離を計測する。
【００３０】
その後、ステップＳ２で、ウエハ位置決め装置１の上記制御装置がＸ軸方向移動機構２を動作させることにより、ウエハ２１を回転させることなくＸ軸の正方向へ移動させ、ステップＳ３で、図５（Ａ）に示すあらかじめ決めておいた一つの点Ｘ１（Ｘ１，０）をスピンドル１６の回転軸線が通過した時点からラインセンサ４によりウエハ２１の外周縁のデータを取りながら、図５（Ｃ）に示すあらかじめ決めておいたもう一つの点Ｘ３（Ｘ３，０）まで移動させる。そしてその間、ステップＳ４で、スピンドル１６が吸着支持しているウエハ２１の外周縁がラインセンサ４の検出範囲内を通過することにより、図５（Ｂ）に示すラインセンサ４が最も遮光されるとき（最外外周縁検出時）のスピンドル１６の回転軸線位置Ｘ２（Ｘ２，０）を検出して一時的に記憶手段で記憶する。
【００３１】
そしてステップＳ５で、図５（Ｃ）に示す点Ｘ３（Ｘ３，０）の位置でスピンドル１６の移動は停止し、続くステップＳ６で、さらにウエハ２１を吸着支持したまま、図６（Ａ）に示すようにスピンドル１６をモータ８で、この実施例では１８０°回転させる。
【００３２】
次いでここでは、ステップＳ７で、スピンドル１６を上記点Ｘ３（Ｘ３，０）の位置から復路原点方向にＸ軸移動機構２により往路と同じ距離を移動させる。この間も往路同様、ステップＳ８で、ラインセンサ４が最も遮光されるとき（最外外周縁検出時）のスピンドル１６の回転軸線位置Ｘ４（Ｘ４，０）を検出して一時的に記憶手段で記憶する。そしてステップＳ９で、点Ｘ１（Ｘ１，０）をスピンドル１６の回転軸線が通過した時点でラインセンサ４によるウエハ２１の外周縁のデータ取りを終了し、続くステップＳ１１で、上記位置Ｘ２，Ｘ４の位置情報が得られたか否かを判断し、位置Ｘ２，Ｘ４の何れかの位置情報が得られていなかった場合にはステップＳ２へ戻り、位置Ｘ２，Ｘ４の位置情報が得られていた場合はそれらを当該ウエハ位置決め装置１の制御装置の内部の情報保存手段により保存し、続くステップＳ１１で、スピンドル１６の回転軸線を位置決めすべき図６（Ｃ）に示すラインセンサ４の受光部の中心部を通ってその延在方向へ延在する直線とＸ軸との交点Ｘ５を算出する際に利用する。
【００３３】
図７は、ラインセンサ４が往路上のウエハ２１で最も遮光されるとき（最外外周縁検出時）のＸ軸上の回転軸線位置Ｘ２でのそのウエハ２１の配置（図中実線で示す）と、スピンドル１６の回転軸線周りに任意の角度θだけ回転した後、ラインセンサ４が復路上のウエハ２１で最も遮光されるとき（最外外周縁検出時）のＸ軸上の回転軸線位置Ｘ４でのそのウエハ２１の配置（図中破線で示す）とを示しており、上記交点Ｘ５の算出方法を、この図７を用いて以下に説明する。
【００３４】
ここでは基準板を円盤であるウエハ２１としているので、ラインセンサ４を往路上で往路通過する際、Ｘ軸上のスピンドル回転軸線位置Ｘ２とウエハ２１の中心点Ｃとを通る直線（図７中実線矢印で示す）がＹ軸となす角度をφ、スピンドル回転軸線とウエハ２１の中心点との距離（偏芯量）をｄとし、折り返し点でスピンドル１６を角度θだけ回転させて、Ｘ軸上のスピンドル回転軸線位置Ｘ４とウエハ２１の中心点Ｃとを通る直線を図７中破線矢印で示すように位置させた場合、以下のような幾何学的関係になる。
Ｘ５−Ｘ２＝ｄsin φ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐（１）
Ｘ５−Ｘ２＝ｄsin(φ＋θ) ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐（２）
ｈ＝ｄcos(φ＋θ）−ｄcos φ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐（３）
但し、ｈは、回転軸線位置Ｘ２でのウエハ２１の外周縁（図中実線で示す）と回転軸線位置Ｘ４でのウエハ２１の外周縁（図中破線で示す）との、Ｙ軸方向の距離を示す。
【００３５】
式（２）を公式により分解すると、
Ｘ５−Ｘ４＝ｄ（sin φ・cos θ＋cos φ・sin θ）
＝ｄsin φ・cos θ＋ｄcos φ・sin θ‐‐‐‐‐‐‐（２')
式（３）を公式により分解すると、
ｈ＝ｄ（cos φ・cos θ−sin φ・sin θ）−ｄcos φ
＝ｄcos φ(cosθ−1)−ｄsin φ・sin θ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐（３')
式（２')に(cosθ−1)をかけた式から、式（３')にsin θをかけた式を引き、さらに式（１）を代入して整理すると、
（２Ｘ５−Ｘ２−Ｘ４）（１−cos θ）＝−ｈsin θ‐‐‐‐‐‐（４）
よって、
Ｘ5 ＝｛Ｘ２＋Ｘ４−ｈsin θ／（１−cos θ）｝／２‐‐‐‐‐（５）
従って、上記位置Ｘ５は、式（５）の一般式によって求められる。
【００３６】
ここで上記実施例の方法に則してθ＝１８０°とすると、sin θ／（１−cosθ）＝０だから、式（５）は以下のようになる。
Ｘ５＝（Ｘ２＋Ｘ４）／２‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐（６）
この式（６）には三角関数もｈもない。それゆえ、折り返し点で１８０°回転する場合は、三角関数の計算をする必要も、ラインセンサ４の受光量を距離ｈに変換する必要もないので、演算手段としての制御装置による上記位置Ｘ５の計算の速度が速くなり好ましい。
【００３７】
図１１は、この発明の他の一実施例のウエハ座回転軸線位置決め方法の手順を示すフローチャートであり、この実施例ではステップＳ６’で、先の実施例でのステップＳ６と異なり折り返し点でスピンドル１６をモータ８により９０°回転させて図８および図９に示すようにスピンドル１６ひいてはウエハ２１を往復移動させ、そしてステップＳ１１’で、先の実施例でのステップＳ１１と異なりθ＝９０°として、sin θ／（１−cos θ）＝１とする。これにより、式（５）は以下のようになる。
Ｘ５＝（Ｘ２＋Ｘ４−ｈ）／２‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐（７）
この実施例の方法では、ラインセンサ４の受光量を距離ｈに変換する必要はあるが三角関数の計算をする必要がないので、演算手段としての制御装置による上記位置Ｘ５の計算の速度が速くなり好ましい。
【００３８】
このようにして算出された位置Ｘ５のＸ軸上での座標は、上記制御装置の内部の情報保存手段により保存されて、次工程であるウエハ位置決め動作を行う際にスピンドル１６の回転軸線のＸ軸上における基準位置（位置決め位置）として用いられる。
【００３９】
かくして上記実施例のウエハ座回転軸線位置決め方法およびそれを用いた上記実施例のウエハ位置決め装置によれば、ウエハ位置決め装置のスピンドルの回転軸線が、ラインセンサの中央部を通る、Ｘ軸に対する垂直線上、すなわちラインセンサの正面に配置されるため、位置決めの精度を格段に高めることができる。そして、先の実施例のように折り返し点での回転を１８０°とすれば、計算速度が速いばかりでなく、センサ受光量の距離への変換がないため、ＣＣＤやレーザによる高精度のラインセンサの必要性はなく、安価なラインセンサを用いることができ、如何なる位置決め装置にも適用できるため、応用範囲が広く、且つ、低コストでウエハ位置決め装置を製造することができる。
【００４０】
なお、上記ウエハ座回転軸線位置決め作業は、ウエハ位置決め装置の設置直後等回転軸線の位置が一定範囲を超えて回転軸線位置決め作業が必要な時のみ実行される。回転軸線の位置が一定範囲内に位置する限り、日常のウエハ位置決め作業の直前に行う必要はないから、生産性を落とすものではない。また、事故等によって上記一定範囲を超えた場合は上記ウエハ座回転軸線位置決め作業を実行するように制御装置にプログラムを組み込んであるから、事故後の手間のかかる調整作業が省略でき、ウエハ位置決め装置がメンテナンスフリーとなるばかりでなく、メンテナンス費用の節減にもつながる。
【００４１】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載の範囲内で適宜変更し得るものであり、例えば、折り返し点でウエハ座は、その回転軸線周りに、１８０°や９０°でなくそれら以外の任意の角度回転させてもよい。但し、３６０°やその倍数の場合は、異なるデ−タが得られないため除く。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のウエハ座回転軸線位置決め方法の一実施例を実行する、本発明のウエハ位置決め装置の一実施例を備えたウエハ処理システムを示す一部切り欠き斜視図である。
【図２】  上記実施例のウエハ位置決め装置をカバ−を除いた状態で示す斜視図である。
【図３】  上記実施例のウエハ位置決め装置の平面図である。
【図４】  ラインセンサの配置が異なる、本発明のウエハ位置決め装置の他の一実施例の平面図である。
【図５】  上記実施例の装置における、回転角度が１８０°の場合の実施例の方法での動作状態を示す説明図である。
【図６】  上記実施例の装置における、回転角度が１８０°の場合の実施例の方法での動作状態を示す説明図である。
【図７】  折り返し点で任意の角度回転させた場合の、往復時のラインセンサが最も遮光される位置を示す説明図である。
【図８】  上記実施例の装置における、回転角度が９０°の場合の実施例の方法での動作状態を示す説明図である。
【図９】  上記実施例の装置における、回転角度が９０°の場合の実施例の方法での動作状態を示す説明図である。
【図１０】  上記実施例の装置における、回転角度が１８０°の場合の実施例の方法の手順を示すフロ−チャ−トである。
【図１１】  上記実施例の装置における、回転角度が９０°の場合の実施例の方法の手順を示すフロ−チャ−トである。
【図１２】  ラインセンサが第１の直線方向の円盤の最外外周縁を検出するための他の方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１  ウエハ位置決め装置
２  Ｘ軸移動機構
３  Ｙ軸移動機構
４  ラインセンサ
５  投光器
６  受光器
７  ウエハ仮置き台
８  モータ
９  昇降機構
１０  モータ
１１  ボールネジ軸
１２  ボールナット
１３  スライドガイド
１４  スライド軸受
１５  上面プレート
１６  スピンドル
１７  真空孔
１８  ブラケット
１９  回転軸
２０  清浄容器
２１  ウエハ
２２  制御装置を収容したベ−ス
３０  ウエハ処理装置
３１  ウエハ仮置き台
４０  ウエハ搬送装置
５０  ウエハ処理システム
【図１】
0004063526.tif 000002
【図２】
0004063526.tif 000003
【図３】
0004063526.tif 000004
【図４】
0004063526.tif 000005
【図５】
0004063526.tif 000006
【図６】
0004063526.tif 000007
【図７】
0004063526.tif 000008
【図８】
0004063526.tif 000009
【図９】
0004063526.tif 000010
【図１０】
0004063526.tif 000011
【図１１】
0004063526.tif 000012
【図１２】
0004063526.tif 000013