JP2002043393A - ノッチ合わせ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ウェハのノッチ位置を、正確にしかも短時間で
検出して位置合わせできるノッチ合わせ装置を提供する
こと。 【解決手段】ウェハ３の外周面を把持する３個のクラン
プレバー２３は、一端に把持部２３ａが形成され他端に
ローラ２４を装着している。ローラ２４は、回転中心位
置にあるレバー作動ピン２２のテーパ面２２ａに、コイ
ルばね２８の付勢力で押圧され、レバー作動ピン２２の
上下動により、クランプレバー２３が放射線方向に沿っ
て移動する。ウェハ３の上方に配置されたクランプレバ
ー２３の回転中心側への移動により、把持部２３ａがウ
ェハ３を把持するとともに、ウェハ３の回転中、ウェハ
３の下方から２か所に配置されたセンサ４１でウェハ３
のノッチ位置を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、大型化されたウ
ェハに好適なノッチ合わせ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、シリコンウェハには、ウ
ェハの円周方向における基準回転位置を表す目印とし
て、弦状にきりかかれたオリフラやＶ字状またはＵ字状
に切り欠かれたノッチ等が外周部に形成されている。そ
して、ウェハに対し半導体のゲート形成等の処理を行な
う際、個々のウェハは、そのオリフラ又はノッチの位置
が基準回転位置と常に一致している状態の下で処理ステ
ージにセットされることが要求されていた。

【０００３】カセットには通常ランダムな状態で複数枚
のウェハが上下方向に配置されて収納されている。この
ため、搬送ロボットによってカセットからウェハを取り
出し、直接、処理ステージにセットすることは、オリフ
ラ又はノッチの位置が基準回転位置と一致しない状態で
ウェハが処理ステージに設置されることになり、ウェハ
に対して所望の処理を行なえなくなっていた。

【０００４】そのため、カセットから取り出されたウェ
ハをオリフラ合わせ装置又はノッチ合わせ装置に搬入
し、このオリフラ合わせ装置又はノッチ合わせ装置によ
ってそのオリフラ又はノッチの位置を回転基準に一致さ
せた後、ウェハを処理ステージにセットする方法が取ら
れていた。

【０００５】従来のノッチ合わせ装置は、ウェハを、ウ
ェハの裏面で吸着するように支持したり、又はウェハを
落し込んでウェハの裏面外周面を支持するように構成さ
れていた。例えば、図８に示すノッチ合わせ装置５０の
場合、ウェハ３の外周面を支持する受け部５２ａを有し
て形成される固定ステージ５１と、固定ステージ５１の
下方で上下移動及び回転可能な回転ステージ５３とが、
機台５５上に配置されている（特開２０００−２１９５
６号公報参照）。

【０００６】固定ステージ５１は、回転中心位置を基準
として等間隔に延設された３個のアームを５２有して、
ロボットのハンドで保持されたウェハ３を、ハンドの下
降移動によって受け部５２ａの上方位置から下降させて
保持するように形成され、回転ステージ５３は、回転中
心位置を基準として等間隔に延設された３個のアーム５
４を有して固定ステージ５１に支持されているウェハ３
を持ち上げた後、１回転することによって、ノッチ位置
を検出可能としている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のよう
に、ウェハの裏面を吸着して支持する場合、ウェハの裏
面に傷をつけたりパーティクルが付着することから、ウ
ェハの裏面を吸着する方法が回避される傾向にあった。
また、上記の公報に示されるノッチ合わせ装置５０は、
ウェハ３裏面の外周面を支持することで、ウェハ３を傷
つけたりパーティクルの発生を極力少なくしているもの
の、回転ステージ５３で支持されたウェハ３が、回転ス
テージ５３の１回転でノッチの位置が検出される際、基
準位置に配置されたノッチの位置が、固定ステージ５１
の各アーム５２と回転ステージ５３のアーム５４とが重
なり合った場合、あるいは、回転ステージ５３のアーム
５４にノッチ位置が重なったときには、ウェハ３を固定
ステージ５１に再度支持させて、固定ステージ５１のア
ーム５２を、回転ステージ５３のアーム５４と干渉しな
い位置に回転させたり、ノッチ位置を回転ステージ５３
のアーム５４から重ならない位置に移動させなければな
らないことから、ノッチ合わせに要する時間を長くして
いた。

【０００８】この発明は、上述の課題を解決するもので
あり、ウェハに傷をつけたりパーティクルを発生させ
ず、また、容易な構成でノッチ合わせ時間を短縮できる
ノッチ合わせ装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明にかかわるノッ
チ合わせ装置では、上記の課題を解決するために、以下
のように構成するものである。即ち、ノッチが形成され
たウェハを保持する保持手段と、前記保持手段を回転す
る回転駆動手段と、前記ウェハの回転中にノッチ位置を
検出する検出手段と、を備え、前記ウェハのノッチ位置
を基準回転位置に一致させるように構成されたノッチ合
わせ装置において、前記保持手段は、搬送された前記ウ
ェハの上方に配置されるとともに前記ウェハの外周面を
把持可能に構成され、前記検出手段が前記ウェハの下方
に配置されていることを特徴とするものである。

【００１０】また好ましくは、前記保持手段が、回転中
心から放射線方向に配設される少なくとも３個のクラン
プレバーを有し、前記各クランプレバーが、前記ウェハ
の外周面を把持する把持部を有するとともに、回転中心
位置に配置されて軸心方向にテーパ面を有するレバー作
動ピンの上下動により、放射線方向に沿って同時に移動
可能に構成されているものであればよい。

【００１１】さらに、前記クランプレバーのうち、２個
のクランプレバーは、メカニカルストッパにより、前記
クランプレバーのウェハ把持方向への移動を規制され、
残りの少なくとも１個のクランプレバーの把持部が、移
動を規制された前記２個のクランプレバーの把持部に向
かって前記ウェハを移動させることによって前記ウェハ
を設定された回転中心位置で把持するように構成されて
いればなおよい。

【００１２】

【発明の効果】本発明のノッチ合わせ装置は、ロボット
のハンドで搬送されてきたウェハを、ハンドの上方から
把持するように構成され、把持したハンドを回転させる
ことによって、ウェハの下方の位置に配置された検出手
段で、ウェハのノッチ位置を検出し、ノッチ位置を基準
回転位置に合わせている。このノッチ合わせ装置では、
ウェハを回転させる前の固定ステージが配置されず、ウ
ェハを保持手段のみで把持して回転できることから、保
持手段が他の要素で干渉されずに回転されたウェハのノ
ッチ位置を直接検出手段で検出することができる。従っ
て、ノッチ位置がどの位置にあっても、一旦把持された
ウェハは、再把持を行なわずにノッチ位置を検出し、基
準回転位置に合わせることができ、ノッチ位置の位置合
わせを短時間で行なうことが可能である。しかも、ハン
ドから受け渡された保持手段が、それ自身でノッチを検
出するためのウェハの回転を行なうことができることか
ら、容易な構成で装置を提供できるとともにウェハの裏
面を吸着して保持することがないためにパーティクルを
付着させることもない。

【００１３】また、保持手段として形成される少なくと
も３個のクランプレバーは、軸心方向にテーパ面を有す
るレバー作動ピンの上下動によって、同時に放射線方向
に沿って移動されることから、把持されたウェハの回転
中心位置と回転されるクランプレバーの回転中心位置は
一致して、ウェハのノッチ位置を正確に検出させること
ができる。しかも、レバー作動ピンの駆動で少なくとも
３個のクランプレバーを移動させる構成は、部品点数を
少なくできることから、廉価な装置を提供することがで
きる。

【００１４】さらに、ウェハを把持する際に、少なくと
も３個のうちの２個のクランプレバーはメカニカルスト
ッパで移動規制されている。このメカニカルストッパで
移動規制された位置が、ウェハ中心位置を回転中心位置
に一致するように設定されていれば、停止されている２
個のクランプレバーの把持部に向かって、残りの少なく
とも１個のクランプレバーの把持部が、ウェハの外周面
を把持してウェハを移動させることによって、少なくと
も３個のクランプレバーの把持部で把持されたウェハ
は、その中心位置が回転中心位置と一致することから、
検出されるノッチ位置を正確に検出して、位置合わせを
行なうことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態を図
面に基づいて説明する。本形態のノッチ合わせ装置１
は、ウェハ３に形成されたノッチを検出して基準回転位
置に位置合わせするものであり、図１〜２に示すよう
に、機台１０と、機台１０の中心位置で回動可能なクラ
ンパー部２０と、クランパー部２０でウェハ３を把持し
て回転させるクランパー駆動部３０と、前記クランパー
部２０の下方で機台１０に配置された一対の検出部４０
とを有して構成されている。

【００１６】機台１０は、ロボットのハンド５で搬送さ
れたウェハ３を内部に収納するために、ウェハ３外径よ
り長尺状に形成された上壁部１１と、ウェハ３を収納す
るためのスペースを確保できる高さに形成された両側壁
部１２、１２とを有して門形状に形成されている。上壁
部１１上の左右方向及び前後方向の中心位置には、軸受
ユニット１３が嵌入される孔１１ａが形成され、孔１１
ａの上方には、軸受ユニット１３を覆うソレノイドブラ
ケット１４が、上方に突出するようにコ字形に形成され
て取り付けられている。

【００１７】ソレノイドブラケット１４には、上壁部１
１の孔１１ａと略同心上の孔１４ａが形成され、孔１４
ａにソレノイドシリンダ２１を支持するカップ状の支持
部材１５を取り付けている。さらに、上壁部１１にはソ
レノイドブラケット１４と対向するように、略Ｌ字形の
モータブラケット１６が一方の端部を上壁部１１に固定
した状態で上方に突出するように装着されている。

【００１８】また機台１０の両側壁１２、１２の内面に
は、収納されるウェハ３の下方の位置でセンサブラケッ
ト１７、１７が、それぞれ内方に突出するように相対向
して配置されている。

【００１９】クランパー部２０は、ソレノイドブラケッ
ト１４内に収納されて配置されるソレノイドシリンダ２
１と、ソレノイドシリンダ２１の下方で駆動軸２１ａに
装着されたテーパ面２２ａを有するレバー作動ピン２２
と、レバー作動ピン２２のテーパ面２２ａに当接されて
回転中心から等間隔に３方向に延設する３個のクランプ
レバー２３と、を有して構成されている。

【００２０】各クランプレバー２３は、ウェハ３の外周
面を把持可能にするために、放射線方向に沿って、移動
可能に配置されていればよく、実施形態では、図１及び
３〜４に示すように、先端部に下方に屈折した把持部２
３ａを有し、元部には、凹状のローラ空間部２３ｂに装
着されて軸支されたローラ２４がレバー作動ピン２２に
当接可能に配置されている。また、中間部の上面には可
動部２５ａと固定部２５ｂからなるガイド部材２５のう
ちの可動部２５ａが装着されている。さらにクランプレ
バー２３の両側面には、それぞれ係止ピン２６が取り付
けられ、クランプレバー２３をレバー作動ピン２２側に
付勢するようにコイルばね２８の一端が掛着されてい
る。コイルばね２８の他端は後述のレバー支持部３４に
装着された係止ピン３７に掛着されている。

【００２１】なお、３個のクランプレバー２３のうち、
２個のクランプレバー２３・２３には、後述のレバー支
持部３４の先端部に当接可能なストッパピン２９がそれ
ぞれ上方に向かって装着されている。この２か所のスト
ッパピン２９の装着されている位置は、ストッパピン２
９がレバー支持部３４に当接した位置が、各クランプレ
バー２３の把持部２３ａで把持されるウェハ３の中心位
置と、回転中心位置とを一致するように設定されてい
る。

【００２２】レバー作動ピン２２は、下窄まり状のテー
パ面２２ａを有して形成され、上部にソレノイドシリン
ダ２１のロッド２１ａに連結されている。クランプレバ
ー２３のローラ２４はレバー作動ピン２２のテーパ面２
２ａに係合され、ソレノイドシリンダ２１の作動により
レバー作動ピン２２が上下動することによって、コイル
ばね２８でレバー作動ピン２２側に付勢されたクランプ
レバー２３が、回転中心位置から放射線方向に沿って移
動することとなる。

【００２３】クランプレバー２３は、さらに、クランパ
ー駆動部３０に連結されている。クランパー駆動部３０
は、機台１０のモータブラケット１６に支持された駆動
モータ３１と軸受ユニット１３に回転可能に支持された
回転軸３２と、回転軸３２の下部に連結されてクランプ
レバー２３と対向して３方向に脚部３４ａを有するレバ
ー支持部３４とを有して構成されている。

【００２４】回転軸３２は、中央部にソレノイドシリン
ダ２１を配置させるために中空状に形成され上部に大ギ
ア３５が装着され、駆動モータ３１の駆動軸３１ａに装
着された小ギア３６に歯合され、駆動モータ３１の駆動
によりレバー支持部３４を回転させる。レバー支持部３
４の各脚部３４ａは、それぞれガイド部材２５の固定部
２５ｂに固着することによってクランプレバー２３を回
転可能に支持している。従って、回転軸３２の軸心がウ
ェハ３の回転中心位置となる。

【００２５】さらにレバー支持部３４の各脚部３４ａ両
側面には、コイルばね２８の他端を掛着するための係止
ピン３７が上端を耳部３４ｂに係合して装着されてい
る。

【００２６】検出部４０は、図１に示すように、回転さ
れているウェハ３の外周縁部を２か所で検出する一対の
センサ４１、４１を有し、それぞれのセンサ４１、４１
は機台１０の両側壁１２、１２に配置されたセンサブラ
ケット１７、１７に支持されている。実施形態のセンサ
４１は光学式のものが使用され、ウェハ３の外周縁部を
下方から上方に向かって光を投射することによって、ウ
ェハ３の外周縁部に形成された１か所のノッチ位置を検
出し、機台１０の上面に装着されている制御部４２（図
１参照）に検出結果を送っている。そして検出結果に基
づいてウェハ３のノッチ位置を基準回転位置に一致させ
るように、ウェハ３を回転させる。

【００２７】次に、上記のように構成されたノッチ合わ
せ装置１の動作について、主に、図５〜７に基づいて説
明する。

【００２８】実施形態のノッチ合わせ装置１に対するウ
ェハ３の搬入及び搬出は、搬送ロボットのハンド５によ
って行なわれ、ハンド５は、図６における機台１０の長
手方向に対して直交する方向から出入することになる。

【００２９】ウェハ３が搬入される前においては、各ク
ランプレバー２３は、ソレノイドシリンダ２１のロッド
２１ａが伸長してレバー作動ピン２２を下方位置に移動
させることにより、回転中心位置より離れる方向に移動
されている。

【００３０】ウェハ３がハンド５によって機台１０内に
搬入される際、図５に示すように、ウェハ３は、クラン
プレバー２３の把持部２３ａと干渉しないように、クラ
ンプレバー２３の把持部２３ａの下端部とセンサ４１と
の間（搬入位置Ｓ１）に位置するように挿入される。

【００３１】ウェハ３が、図６に示すように、ウェハの
中心位置と機台１０の３個のクランプレバー２３の把持
部２３ａ内に収納するようにハンド５で移動されると、
図５に示すように、ハンド５が僅かに上昇してウェハ３
を、クランプレバー２３の搬入位置Ｓ１から把持位置Ｓ
２（実線で示す）に移動させる。

【００３２】ウェハ３が把持位置Ｓ２に達すると、ソレ
ノイドシリンダ２１が作動してレバー作動ピン２２を上
昇させる。レバー作動ピン２２の上昇によって、テーパ
面２２ａに当接している各クランプレバー２３のローラ
２４は、レバー作動ピン２２側に付勢するコイルばね２
８により、縮径されたテーパ面２２ａに沿って移動する
ことになり、クランプレバー２３自体を回転中心に向か
って移動させる。

【００３３】このクランプレバー２３の移動の際、図７
における２個のクランプレバー２３（２３Ａ、２３Ｂ）
は、ストッパピン２９が装着されているため、ストッパ
ピン２９がレバー支持部３４の各脚部３４ａの先端部に
当接すると２個のクランプレバー２３（２３Ａ、２３
Ｂ）の移動が停止される。この停止位置はウェハ３の中
心位置を回転中心位置と一致するように設定されている
ため、基準位置として設定される。残りの１個のクラン
プレバー２３（２３Ｃ）は、コイルばね２８の付勢力で
移動が行なわれている。そして移動しているクランプレ
バー２３（２３Ｃ）の把持部２３ａがウェハ３の一端に
当接すると、さらに移動してウェハ３を他の２個のクラ
ンプレバー２３（２３Ａ、２３Ｂ）の把持部２３ａ、２
３ａに当接させた位置で移動が停止される。これによっ
て、３個のクランプレバー２３がウェハ３を把持するこ
ととなる。

【００３４】従って３個のクランプレバー２３で把持さ
れたウェハ３は、その中心位置と回転中心位置とが一致
することとなる。

【００３５】ウェハ３がクランプレバー２３で把持され
ると、ハンド５は僅かに下降してその位置で待機するこ
とになる。

【００３６】その後、駆動モータ３１が作動して、図２
に示すように、回転軸３２を半回転させる。回転軸３２
の下方でレバー支持部３４ガイド部材２５を介して支持
されているウェハ３は、回転軸３２の半回転に伴って機
台１０に対して半回転する。ウェハ３の径方向に対して
両側の縁部を下方から検出するセンサ４１、４１は、ウ
ェハ３の回転と同時にウェハ３の縁部に向かって投光す
ることによりウェハ３のノッチ位置を検出する。

【００３７】このセンサ４１からの投光は、クランプレ
バー２３の把持部２３ａがウェハ３の外周面を把持して
いるため、回転しているウェハ３の裏面側には妨げるも
のがなく、ノッチ位置の検出は、ウェハ３の半回転でい
ずれかのセンサ４１、４１で必ず検出することができ
る。

【００３８】ノッチ位置が検出されたウェハ３は、ノッ
チ位置を回転基準位置として一致するために半回転した
位置から、制御部４２で演算されて駆動された駆動モー
タ３１により所定の角度回転してノッチ位置を基準回転
位置に合わせる。

【００３９】ノッチ位置が位置合わせされると、ハンド
５が再び上昇してウェハ３を保持する。そして、クラン
プレバー２３は、ソレノイドシリンダ２１の作動によ
り、再び回転中心位置から離れた位置に移動され、ウェ
ハ３がハンド５によって搬出される。これによって、１
サイクルが終了する。

【００４０】上述のように、本形態のノッチ合わせ装置
１は、ロボットのハンド５で搬送されてきたウェハ３
を、ハンド５の上方から把持するように構成され、把持
したウェハ３を半回転、回転させることによって、ウェ
ハ３の下方の位置に配置されたセンサ４１、４１で、ウ
ェハ３のノッチ位置を検出している。このノッチ合わせ
装置１では、ウェハ３を回転させる前の固定ステージが
配置されず、ウェハ３をクランプレバー２３のみで把持
して回転できることから、クランプレバー２３が他の要
素で干渉されずに、回転されたウェハ３のノッチ位置を
直接、センサ４１、４１で検出することができる。従っ
て、ノッチ位置がどの位置にあっても、一端、クランプ
レバー２３で把持されたウェハ３は、再把持を行なわず
にノッチ位置を検出して位置合わせすることができ、ノ
ッチ位置の位置合わせを短時間で行なうことが可能であ
る。しかも、ハンド５から受け渡されたクランプレバー
２３が、それ自身でノッチを検出するためのウェハ３の
回転を行なうことができることから、容易な構成で装置
を提供できるとともにウェハ３の裏面を吸着して保持す
ることがないためにパーティクルを付着させることもな
い。

【００４１】また、クランパー装置として形成される少
なくとも３個のクランプレバーは、軸心方向にテーパ面
２２ａを有するレバー作動ピン２２の上下動によって、
同時に放射線方向に沿って移動されることから、把持さ
れたウェハ３の回転中心位置と回転されるクランプレバ
ーの回転中心位置は一致して、ウェハ３のノッチ位置を
正確に検出して位置合わせすることができる。しかも、
レバー作動ピン２２の駆動で３個のクランプレバー２３
を移動させる構成は、部品点数を少なくできることか
ら、廉価な装置を提供することができる。

【００４２】さらに、ウェハ３を把持する際に、少なく
とも３個のうちの２個のクランプレバー２３はメカニカ
ルストッパ２９で移動規制されている。このメカニカル
ストッパ２９で移動規制された位置が、ウェハ３の中心
位置を回転中心位置に一致するように設定されていれ
ば、停止されている２個のクランプレバー２３の把持部
２３ａに向かって、残りの少なくとも１個のクランプレ
バー２３の把持部２３ａが、ウェハ３の外周面を把持し
てウェハ３を移動させることによって、少なくとも３個
のクランプレバー２３の把持部２３ａで把持されたウェ
ハ３は、その中心位置が回転中心位置と一致することか
ら、検出されるノッチ位置を正確に検出して位置合わせ
することができる。

【００４３】なお、本発明のノッチ合わせ装置１は、ウ
ェハ３の外周面を上方に配置されたクランプレバー２３
で把持して、ウェハ３の下方からセンサ４１で検出する
ように構成されていれば、機台１０やクランパー部２０
またはクランパー駆動部３０の構成は上記に限るもので
はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一形態によるノッチ合わせ装置を示す
一部正面断面図である。

【図２】同平面図である。

【図３】図１におけるクランプレバーを示す概略平面図
である。

【図４】図３におけるIV−IV断面図である。

【図５】ウェハがハンドで搬入位置から把持位置に上昇
する作用を示す図である。

【図６】同平面図である。

【図７】ウェハがクランプレバーで把持される作用を示
す平面図である。

【図８】従来のノッチ合わせ装置を示す斜視図

【符号の説明】

１…ノッチ合わせ装置 ３…ウェハ １０…機台 ２０…クランパー部 ２１…ソレノイドシリンダ ２２…レバー作動ピン ２３…クランプレバー ２３ａ…把持部 ２４…ローラ ２９…メカニカルストッパ ３０…クランパー駆動部 ３１…駆動モータ ３２…回転軸 ３４…レバー支持部 ４１…センサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノッチが形成されたウェハを保持する保
   持手段と、前記保持手段を回転する回転駆動手段と、前
   記ウェハの回転中にノッチ位置を検出する検出手段と、
   を備え、前記ウェハのノッチ位置を基準回転位置に一致
   させるように構成されたノッチ合わせ装置において、 前記保持手段は、搬送された前記ウェハの上方に配置さ
   れるとともに前記ウェハの外周面を把持可能に構成さ
   れ、前記検出手段が前記ウェハの下方に配置されている
   ことを特徴とするノッチ合わせ装置。
2. 【請求項２】 前記保持手段が、回転中心から放射線方
   向に配設される少なくとも３個のクランプレバーを有
   し、前記各クランプレバーが、前記ウェハの外周面を把
   持する把持部を有するとともに、回転中心位置に配置さ
   れて軸心方向にテーパ面を有するレバー作動ピンの上下
   動により、放射線方向に沿って同時に移動可能に構成さ
   れていることを特徴とする請求項１記載のノッチ合わせ
   装置。
3. 【請求項３】 前記クランプレバーのうち、２個のクラ
   ンプレバーは、メカニカルストッパにより、前記クラン
   プレバーのウェハ把持方向への移動を規制され、残りの
   少なくとも１個のクランプレバーの把持部が、移動を規
   制された前記２個のクランプレバーの把持部に向かって
   前記ウェハを移動させることによって前記ウェハを設定
   された回転中心位置で把持するように構成されているこ
   とを特徴とする請求項２記載のノッチ合わせ装置。