JP4230740B2

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Publication number: JP4230740B2
Application number: JP2002250820A
Authority: JP
Inventors: 大介佐渡; 幸紀子松廣
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2022-08-29
Also published as: JP2004095600A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本願発明は、半導体ウエハ等の円板状のワークの中心位置が所定の位置をとるように位置決めを行なうためのアライメント装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造においては、ウエハの状態において、このウエハ上に区画された複数の領域に対して順次一括して各種の工程処理を施した上、このウエハを各領域ごとに分割してチップを得るという工程を経る。各工程処理装置間のウエハの移動は、マガジンに装填された状態での移動、マガジンから工程処理装置への移動、工程処理装置からマガジンへの移動等を伴い、通常、工程処理装置とマガジン間のウエハの移動は、搬送ロボットによって行なわれる。各工程処理においては、ウエハに対してきわめて微細なパターンに基づく処理が行なわれるが、これらの処理によってウエハ上に形成されるパターンは、正確に重ねられねばならない。それ故に、とりわけ、各工程処理装置への搬入の前段において、ウエハの中心の平面的な位置、あるいはこれに加えてウエハの回転方向の位置を正確に規定する位置決め処理を行なった上、こうして位置決め処理を行なったウエハを搬送ロボットによって各工程処理装置内に搬入するという手法が採用される。このような位置決め処理は、ウエハアライメントと呼ばれる。
【０００３】
ウエハアライメントを行なうために従来から用いられてきたウエハアライメント装置の一例を図１６および図１７に模式的に示す。
【０００４】
このウエハアライメント装置は、円板状のウエハWを、その周方向に等分された３箇所の周縁部下面において支持する支持部材２２０と、このウエハＷの周縁部を周方向に等分された３箇所において一斉に半径方向内方に押圧する位置決めピン２３０とを備える。各位置決めピン２３０は、図１７に良く表れているように、水平方向に延びるロッド５１０の先端に設けられており、このロッド５１０は、その基端方において、リンク機構５２０を介して垂直方向の駆動ロッド５３０に連結されている。駆動ロッド５３０を軸方向に往復駆動させると、各位置決めピン２３０は、ウエハＷの半径方向に往復移動する。
【０００５】
各位置決めピン２３０がその移動行程の外方端に位置させられた状態で、ウエハＷが、図示しない搬送ロボットのハンド等によって支持部材２２０上に載置される。次いで、各位置決めピン２３０が一斉に半径方向内方に向けて移動させられる。そうすることによって、ウエハＷは、その中心が所定の位置をとるように位置決めされる。位置決め後、各位置決めピン２３０は、元の半径方向外方位置に退避させられ、位置決めされたウエハＷは、図示しない搬送ロボットのハンド等によって次工程処理装置等に向けて搬出される。
【０００６】
位置決めピン２３０を一斉にウエハＷの半径方向に往復移動させる機構としては、図１８に模式的に示すように、外方端に位置決めピン２３０を設け、かつほぼウエハＷの半径方向に延出するロッド５１０の基端方の側面にラック５４０を形成し、各ラック５４０に対して共通に噛み合うピニオン５５０を設けて構成される場合もある。ピニオン５５０を正逆回転させることにより、各位置決めピン２３０は、一斉に半径方向に移動し、図１６および図１７に関して上記したのと同様にして、ウエハＷの位置決めを行なうことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１６および図１７に示したリンク機構５２０を用いて位置決めピン２３０を駆動させる場合、リンク機構５２０の円滑な作動を達成するためには、リンク機構５２０と駆動ロッド５３０、リンク機構５２０と水平方向ロッド５１０との間の連結部に所定のあそびを持たせる必要がある。そうすると、このようなあそびに起因して、各位置決めピン２３０が常に正確な行程を移動するとは限らず、ウエハＷの位置決め後の位置精度を高度に保証することが困難である。また、図１８に示したラック５４０とピニオン５５０とによって位置決めピン２３０を駆動させる場合についても、バックラッシに起因して、ウエハＷの位置決め後の位置精度を高度に保証することは困難である。
【０００８】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、ウエハ等の円板状ワークの板面方向の中心位置を、より精度よく位置決めすることができるアライメント装置を提供することをその課題とする。
【０００９】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の各技術的手段を採用した。
【００１０】
本願発明によって提供されるアライメント装置は、所定の外径をもつ円板状ワークを水平状態においてその板面方向の移動を許容しつつ載置支持する支持部材と、それぞれが上記円板状ワークの半径方向に往復移動可能にガイドされ、かつ常時上記円板状ワークの半径方向外方に向けて弾力付勢された複数の移動部材と、各移動部材の所定位置に設けられ、上記円板状ワークの外周縁を押圧しうる押圧面を有する押圧部材と、各移動部材に一端が連結され、可撓性を有する索体と、各索体の他端が共通に接続され、上記円板状ワークの中心位置において、垂直方向に移動可能な連結部材と、上記連結部材を垂直方向に往復駆動する駆動手段と、上記各索体の一端付近の配索方向が上記各移動部材の往復移動方向と一致または略一致し、他端付近の配索方向が上記連結部材の垂直往復駆動方向と一致または略一致するように、上記各索体の配索方向を変換する複数のプーリと、上記支持部材、上記各移動部材、上記連結部材、上記各索体、および上記各プーリを支持し、機枠に対して上記円板状ワークの中心を通る垂直軸線を中心として回転駆動可能かつ上記垂直軸線に沿って昇降可能に支持された回転体と、上記回転体における上記機枠に支持される部位と異なる部位を上記垂直軸線を回転中心として回転可能かつ上記垂直軸線方向に移動不能に支持する駆動ブラケットと、上記駆動ブラケットを垂直方向に昇降駆動する昇降機構と、を備える一方、上記連結部材を垂直方向に往復駆動する駆動手段は、上端に上記連結部材が設けられ、上記回転体を上記垂直軸線に沿って貫通して延びる駆動ロッドの下端を、上記駆動ブラケットに搭載したシリンダによって垂直方向に駆動するように構成されていることを特徴としている。
【００１１】
それぞれが押圧部材を有する各移動部材は、常時円板状ワークの半径方向外方に向けて弾力付勢されているので、これら移動部材と上記連結部材との間をつなぐ各索体には、一定の張力が常時作用する。連結部材には、各移動部材に一端が連結された各索体の他端が共通に接続されているので、この連結部材が往復駆動させられると、各移動部材は互いの移動態様にずれを生じることなく、一斉に円板状ワークの半径方向に往復移動させられる。各索体は、プーリによってその配索方向が転換されているが、上記したように、各索体には張力が作用しており、また、各索体の両端部は、移動部材および連結部材に直接的に連結されている。したがって、上記のように、連結部材の往復運動が各索体を介して各移動部材に伝達されるに際し、リンク機構やラック・ピニオン機構に見られるようなあそびは生じない。
【００１４】
好ましい実施の形態においては、上記回転体は、機枠に対して上記回転中心をもって回転可能に支持された垂直軸と、この垂直軸の上端に連結されたボス部と、このボス部から水平方向に放射状に延出する複数のアーム部とを備えている。
【００１５】
好ましい実施の形態においてはさらに、上記支持部材および上記移動部材は、上記各アーム部に設けられている一方、
上記垂直軸は、軸方向貫通孔を有する中空軸とされているとともに、上記軸方向貫通孔には上記駆動ロッドが挿通されており、上記ボス部内において、上記駆動ロッドの上端に上記連結部材が設けられている。
【００１６】
好ましい実施の形態においてはまた、上記支持部材は、上記各アームの先端部において上方に突出するようにして形成されており、かつ、円板状ワークの中心に向かうほど低位となる傾斜状の支持面を備えている。
【００１７】
好ましい実施の形態においてはさらに、上記支持部材には、長軸が上記円板状ワークの半径方向に延びる長穴状の貫通穴が設けられており、上記押圧部材は、この貫通穴から上記傾斜状の支持面上に突出させられている。
【００１８】
好ましい実施の形態においてはまた、上記垂直軸は、ロータリ・ボールスプライン機構を介することにより、上記機枠に対して回転可能かつ昇降可能に支持されている。
【００１９】
好ましい実施の形態においてはさらに、上記機枠には、上記円板状ワークをその周縁部において載置保持する仮保持部材が設けられている。
【００２２】
本願発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行なう詳細な説明から、より明らかとなろう。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態につき、図１〜図１３を参照しつつ、具体的に説明する。なお、図１４および図１５は本願発明の参考例を示す。
【００２４】
図１は実施形態に係るアライメント装置の全体斜視図、図２は同平面図、図３は同側面外観図、図４はアーム部を上部カバーを一部取り除いて示した拡大平面図、図５は図４のV-V線断面図、図６は図４のVI-VI線断面図、図７は図４のVII-VII線断面図、図８は図４のVIII-VIII線断面図、図９は図５のIX-IX線断面図、図１０はアーム部を上部カバーを取り除いて示した斜視図、図１１は図２のXI-XI線断面図、図１２は図１１のXII-XII線断面図、図１３は図１２のXIII-XIII線断面図である。
【００２５】
このアライメント装置は、円板状ワークＷとして、半導体ウエハを選択し、この半導体ウエハＷの水平面内での位置決めおよび回転方向の位置決めを行なうように構成されたものである。ボックス状の機体１００の上面には、水平なテーブル１１０が設けられており、このテーブル１１０上において、１２０°ごとの中心角をもって放射状に延びる３本のアーム部２１０を有する回転体２００が、垂直軸Ｌを中心として回転駆動可能かつ垂直方向に昇降可能となるように構成されている。
【００２６】
各アーム部２１０の先端部上面には、上記ウエハＷをその周縁部において載置支持し、かつこのウエハＷをその面方向の若干の移動を許容するように支持する支持部材２２０が設けられている。この実施形態において支持部材２２０は、図1および図2に良く表れているように、アーム部２１０の幅と同等の幅を有するブロック状に形成されており、その上面に形成される支持面２２２は、図3および図5に良く表れているように、ウエハＷの中心方向に向かうほど低位となる傾斜状としてある。
【００２７】
各支持部材２２０にはまた、図2および図5に表れているように、アーム部２１０の軸線方向、すなわち、ウエハＷの半径方向に長軸を有する長穴状の垂直貫通孔２２４が形成されており、この貫通孔２２４内を挿通しつつ、傾斜状の支持面２２２からさらに上方に突出するように、押圧部材２３０が配置されている。この押圧部材２３０は、後述するように、ウエハＷの半径方向に一斉に往復移動させられる部材であり、その内側面には、ウエハＷの外周縁を押圧しうる押圧面２３２が形成されている。この押圧部材２３０は、ウエハＷに対する衝撃緩和等を考慮して、好ましくは樹脂によって形成される。
【００２８】
各アーム部２１０には、図４、図６〜図８および図１０に示されているように、その軸線方向に延びる凹溝２１５が形成されており、この凹溝２１５内には、長矩形状の断面を有するロッド状をした移動部材２４０が、凹溝２１５の長手方向、すなわち、ウエハＷの半径方向に往復移動するようにガイドされながら、かつ常時ウエハＷの半径方向外方に弾力付勢されながら、装填されている。より詳細には、上記ロッド状の移動部材２４０は、その長手方向の２箇所において、ガイド部材２５０ａ，２５０ｂに拘束されている。ガイド部材２５０ａ，２５０ｂは、移動部材２４０の断面と対応する矩形断面のガイド溝２５２を有し、このガイド溝２５２が下向きとなるようにして、かつこのガイド溝２５２内に上記移動部材２４０をスライド可能に抱持しながら、上記凹溝２１５内に固定されている。また、移動部材２４０の中間部には、左右一対の耳片にバネ受け軸２４４を設けたバネ受け部材２４２が固定されており、各バネ受け軸２４４に套挿した圧縮コイルバネ２４６の一端を上記した２箇所のガイド部材２５０ａ，２５０ｂのうちのウエハＷの半径方向内方側に位置するガイド部材２５０ａに当接させている。これにより、ロッド状の移動部材２４０は、常時ウエハＷの半径方向外方に向けて弾力付勢されることになる。
【００２９】
図５に表れているように、上記移動部材２４０の先端部には、取付けブラケット２４７を介して、上記の押圧部材２３０の下端部が固定されている。このようにして、各押圧部材２３０は、上記移動部材２４０の移動にともなって、ウエハＷの半径方向に往復移動することができる。また、上記移動部材２４０のウエハＷ半径方向内端部には、ワイヤ等の可撓性を有する索体２５０の一端が固定連結されている。
【００３０】
このアライメント装置は、上記のような３つのアーム部２１０が、回転体２００を回転させることによって所望の回転位置をとることができ、そして、３つのアーム部２１０を含め、回転体２００の全体が昇降できるようになっている。このように回転体２００が回転可能かつ昇降可能でありながら、各アーム部２１０の押圧部材２３０が移動部材２４０の移動を介してウエハＷの半径方向に往復移動可能となっているのであり、以下、このような作動を実現するための具体的構成について説明する。
【００３１】
図５、図１１および図１２に表れているように、上記の３つのアーム部２１０の基端部は、一体となって、円筒状の内部空間を有するボス部２６０に一体連結されている。このボス部２６０は、円筒状の側面壁２６２と、水平な底面壁２６４とを有している。底面壁２６４の中心には、垂直方向に延びるスプライン軸２７０の上端が貫通連結されている。そして、このスプライン軸２７０は、ロータリ・ボールスプライン機構２７４を介して、機枠１２０に対し、垂直軸Ｌを中心として回転可能、かつ、昇降可能に支持されている。すなわち、上記スプライン軸２７０を相対回転不能かつ軸方向相対移動可能に保持するボールスプライン装置２７５のハウジング２７６が、機枠１２０に設けたボス部２６０に内挿された状態において、ベアリング２７７を介して回転可能に支持されている。
【００３２】
上記スプライン軸２７０は、軸方向貫通孔２７１を有する中空軸となっており、この軸方向貫通孔２７１には、スプライン軸２７０に対して軸方向に相対移動可能な駆動ロッド２８０が挿通されている。この駆動ロッド２８０の上端は、上記ボス部２６０内に延入しており、かつ、これには、図９に良く表れているように平面視において略三角形状をした連結部材２８２が固定されている（図参照）。この連結部材２８２の略三角形の辺に相当する部位には、上記のように一端が各移動部材２４０に固定連結された索体２５０の他端がそれぞれ固定連結されている。この連結部材２８２の略三角形の頂点に相当する部位には、二股ホーク２８２ａが形成されており、この二股ホーク２８２ａには、上記ボス部２６０の底面壁２６４から垂直状に立設されたガイドピン２６６が係合させられている。これにより、上記駆動ロッド２８０の軸方向駆動に伴って連結部材２８２が垂直方向に駆動されたとしても、この連結部材２８２の上記ボス部２６０に対する回転方向の相対位置関係は変化しないようになっている。
【００３３】
各索体２５０は、図５に良く表れているように、その一端側が上記移動部材２４０の移動方向、すなわち、ウエハＷの半径方向に延び、その他端側が上記連結部材２８２の駆動方向、すなわち、垂直方向に延びるように、上記ボス部２６０に形成したブラケットを介して回転可能に支持されたプーリ２９０によって、配索方向が９０°変換されている。
【００３４】
図５、図１１および図１２に表れているように、上記ボールスプライン装置２７５のハウジング２７６には、被動側ベルトプーリ２７８が一体的に取付けられている。また、機枠１２０には、図１２に示されるように、減速機付きのステッピングモータ１２２が支持されており、このステッピングモータ１２２の出力軸には、駆動側ベルトプーリ１２４が取付けられている。そして、各ベルトプーリ１２４，２７８間には無端歯付きベルト１２６が掛け回されており、これにより、上記スプライン軸２７０、ボス部２６０ないし３つのアーム部２１０からなる回転体２００は、上記ステッピングモータ１２２の回転により、ボールスプライン装置２７５のハウジング２７６の回転を介して、垂直軸Ｌ周りに回転させられる。
【００３５】
図１１および図１２に示すように、上記スプライン軸２７０の下端部は、駆動ブラケット３００に対してベアリング３１０を介して相対回転可能に支持されている。そして、この駆動ブラケット３００は、垂直方向の軸線をもつ被動ナット３２０を保持しており、この被動ナット３２０には、機枠１２０に対してベアリング３２５を介して回転可能に支持された垂直方向のねじ軸１２８が螺合している。図１２および図１３に表れているように、このねじ軸１２８の上端には被動プーリ１３０が設けられているとともに、機枠１２０に支持したモータ１４０の出力軸には駆動プーリ１４２が設けられており、これらプーリ１３０，１４２間に無端歯付きベルト１４４が掛け回されている。これにより、モータ１４０を回転させてねじ軸１２８を軸転させることができ、これによって上記被動ナット３２０が垂直方向にねじ送りされる。その結果、上記駆動ブラケット３００もまた垂直方向に昇降させられるのであり、これにより、上記スプライン軸２７０、上記ボス部２６０ないし３つのアーム部２１０を含む回転体２００は、上記のように垂直軸Ｌ周りに回転可能でありつつ、垂直方向に昇降させられることが可能となる。
【００３６】
図１１に示されているように、上記駆動ブラケット３００にはまた、流体圧駆動の低速シリンダ３４０が保持されている。このシリンダ３４０のピストンロッドの先端には、駆動プレート３５０が取付けられており、この駆動プレート３５０には、上記スプライン軸２７０に挿通される駆動ロッド２８０の下端部が、ベアリング３６０を介して相対回転可能に連結されている。これにより、上記駆動ロッド２８０が上記スプライン軸２７０をはじめとする回転体２００の回転に伴って回転することを許容しつつも、上記シリンダ３４０を作動させることにより、上記駆動ロッド２８０ないし上記連結部材２８２を、上記スプライン軸２７０ないし上記ボス部２６０に対して相対的に垂直方向に駆動させることが可能となる。なお、駆動ロッド２８０が上記スプライン軸２７０をはじめとする回転体２００の回転に伴って回転するのは、上記したように、駆動ロッド２８０の上端に取付けられた連結部材２８２の二股ホーク２８２ａが上記ボス部２６０の底面壁２６４に立設したガイドピン２６６に係合させられているからである（図５、図９参照）。
【００３７】
なお、図５および図１１において、被動側ベルトプーリ２７８に取付けられた遮光プレート３７０と、この遮光プレート３７０の移動軌跡を挟むように配置された発光素子と受光素子とをもつフォトカプラとからなる回転体２００の原点検出センサ３８０が設けられている。
【００３８】
また、図１、図２等に表れているように、機枠のテーブル１１０上には、ウエハＷの周縁部を３箇所において載置保持するための仮保持部材１５０が設けられている。この仮保持部材１５０は、図１２に示されるように、上記回転体２００がその上下方向移動行程の最下位置をとる場合に各アーム部２１０の先端の支持部材２２０の支持面２２２より高位となり、上記回転体２００がその上下移動行程の最高位置をとる場合に各アーム部２１０の先端の支持部材２２０の支持面２２２より低位となるように、その高さ位置が設定されている。そして、これらの仮保持部材１５０の１つに近接するようにして、発光素子が発した光ビームを上下方向に投射し、半導体ウエハＷがこの光ビームを遮ったことをもってウエハＷの存在を検出するウエハセンサ１６０と、同様な構成により、ウエハＷの周部に通常１箇所設けられるノッチＷｎが光ビームを通過したことをもってウエハＷのノッチＷｎの位置、すなわちウエハＷの回転姿勢を検出するノッチセンサ１７０とが設けられている。
【００３９】
次に、以上の構成を備えるアライメント装置によるウエハＷのアライメント動作の一例について説明する。
【００４０】
ウエハＷは、図２に示すように、全体として円形を有しており、その周縁部には、通常、１箇所のノッチＷｎが形成されている。また、このウエハＷの周縁部の下面側は、通常、なめらかなラウンド状に面取りされている。このような面取りが施された周縁領域は、最終的な半導体チップとして利用されない余剰領域である。
【００４１】
アライメント装置は、上記原点検出センサ３８０と協働させつつ上記ステッピングモータ１２２を所定方向に回転させ、回転体２００すなわち３つのアーム部２１０に所定の回転位置をとる原点位置をとらせた上で、モータ１４０を一方向に回転させて回転体２００を上昇させ、３つのアーム部２１０に上昇位置をとらせてウエハＷの搬入を待つ。また、このとき、各アーム部２１０の先端部の押圧部材２３０は、上記シリンダ３４０を所定方向に作動させ、駆動ロッド２８０ないし連結部材２８２にそれらの移動行程の上位位置をとらせることにより、ウエハＷの半径方向外方に退避させられている（図１１には、退避位置にある押圧部材２３０が示されている）。
【００４２】
３つのアーム部２１０が所定の原点位置をとるとき、この３つのアーム部２１０の回転位置を、たとえば図２に表れているように、前工程からこのアライメント装置へウエハＷを搬入するためのロボットの二股ホーク状のハンドＨがテーブル１１０上に進出した場合に、上記３つのアーム部２１０の各支持部材２２０ないし各押圧部材２３０が上記のハンドＨに干渉しないようにする。
【００４３】
上記したように、アーム部２１０が上昇位置をとるとき、その先端部に形成した支持部材２２０はテーブル１１０上の仮保持部材１５０より上位にあることから、図２に示すように、搬送ロボットのハンドＨがウエハＷを載せながら３つのアーム部２１０の上方所定位置まで水平方向に移動した後、このハンドＨが下降することにより、ハンドＨ上のウエハＷは上記３つのアーム部２１０の先端の支持部材２２０上に受け渡される。上述したように、各支持部材２２０の支持面２２２は、ウエハＷの中心に向かうほど低位となる傾斜状となっているから、ウエハＷは、ラウンド状の面取り部が施された周縁部下面側のみが支持面２２２に線的に接触支持される。したがって、ウエハＷにおける半導体チップとなるべき領域の下面が支持部材２２０に接触してその汚れ等によって汚染されるということはない。
【００４４】
ウエハＷが３つのアーム部２１０の支持部材２２０に正常に支持されているかどうかは、上記したウエハセンサ１６０によって確認することができる。
【００４５】
次に、３つのアーム部２１０の上下方向の位置を上記のような上昇位置に維持したまま、上記シリンダ３４０を上記と逆方向に作動させ、駆動ロッド２８０ないし連結部材２８２に下降位置をとらせることにより、この動きを各索体２５０を介して各移動部材２４０に伝達し、各押圧部材２３０を一斉にウエハＷの半径方向内方に向けて移動させる（図５には、内方へ移動した押圧部材２３０が示されている）。そうすると、各押圧部材２３０は、それらの押圧面２３２の内接円を、その中心位置を変化させずに縮小させるようにして移動することとなり、やがて、３つの押圧部材２３０の押圧面２３２がすべてウエハＷの外周に当接し、ウエハＷを周面からクランプする状態を得る。この状態において、ウエハＷの水平面方向の一次的な位置決めが達成される。
【００４６】
すでに説明したように、各移動部材２４０は、常時ウエハＷの半径方向外方に向けて弾力付勢されているので、これら移動部材２４０と上記連結部材２８２との間をつなぐ各索体２５０には一定の張力が常時作用している。そして、連結部材２８２には、各移動部材２４０に一端が連結された各索体２５０の他端が共通に接続されているので、この連結部材２８２が往復駆動させられると、各移動部材２４０は互いの移動態様に相対的なずれを生じることなく、一斉にウエハＷの半径方向に往復移動させられる。各索体２５０は、プーリ２９０によってその配索方向が転換されているが、上記したように、各索体２５０には張力が作用しており、また、各索体２５０の両端部は移動部材２４０および連結部材２８２に直接的に連結されているので、連結部材２８２の往復運動が各索体２５０を介して移動部材２４０に伝達されるに際し、リンク機構やラック・ピニオン機構に見られるようなあそびは生じない。その結果、上記のようなウエハＷの水平面方向の一次的な位置決めは、常に精度よく行なわれる。
【００４７】
次に、上記ステッピングモータ１２２を一方向に回転させ、上記のノッチセンサ１７０がウエハＷのノッチＷｎを検出するまで、回転体２００、３つのアーム部２１０ないしクランプされた状態のウエハＷを一方向に回転させる。これにより、ウエハＷの周方向の位置決めが行なわれる。
【００４８】
このようにして、ウエハＷは、水平方向についての一次的な位置決めおよび周方向の位置決めが行なわれたことになるが、このウエハＷを次工程に移送するために、たとえば、次のようにしてロボットのハンドＨに受け渡される。
【００４９】
上記シリンダ３４０を一方向に作動させ、各押圧部材２３０にウエハＷの半径方向外方への退避位置をとらせ、ウエハＷに対するクランプを解除した上、モータ１４０を作動させて回転体２００全体を下降させ、各アーム部２１０の支持部材２２０の支持面２２２高さをテーブル１１０上の仮保持部材１５０よりも低位とすることにより、各アーム部２１０の支持部材２２０上に支持されていたウエハＷをテーブル１１０上の仮保持部材１５０上に移載する（図１２参照）。このような過程においても、ウエハＷの水平面方向および周方向の位置決め状態は、依然として維持されている。
【００５０】
次に、上記ステッピングモータ１２２を作動させて回転体２００全体を任意角度回転させる。これは、たとえば、３つのアーム部２１０の支持部材２２０ないし押圧部材２３０が、次工程へのウエハ搬出用ロボットのハンドＨの進入に際して干渉を起こさないようにするという意味合いをもつ。
【００５１】
この状態から回転体２００全体に上昇位置をとらせると、仮保持部材１５０上に保持されていたウエハＷは、再度、３つのアーム部２１０の各支持部材２２０上に移載される。
【００５２】
この状態においてもなお、ウエハＷの水平面方向および周方向の位置決め状態は維持されているが、このとき、再度シリンダ３４０を作動させて各押圧部材２３０をウエハＷの半径方向内方に移動させ、各押圧部材２３０の押圧面２３２がウエハＷの外周に接触するクランプ状態を得て、ウエハＷに対する水平面方向の二次的な位置決めを行なっても良い。
【００５３】
そうして、シリンダ３４０を逆方向に作動させて押圧部材２３０によるウエハＷのクランプ状態を解除した上、ロボットのハンドＨをテーブル１１０上に進入させ、そして、モータ１４０を作動させて回転体２００全体に下降位置をとらせることにより、３つのアーム部２１０上に支持されていたウエハＷは、上記のハンドＨに受け渡される。
【００５４】
図１４および図１５は、本願発明の参考例に係るアライメント装置を示している。
【００５５】
このアライメント装置は、搬送ロボット等のハンドＨに適用したものである。すなわち、図１４に示すように、全体として水平方向に延びる薄板状をしており、かつ平面視において二股ホーク状をしたハンド部材４００の上面には、４つの移動部材２４０が、それぞれ、このハンド部材４００の平面視における略中心を中心とする仮想円Ｃの半径方向に往復移動可能にガイドされながら、設けられている。これらの移動部材２４０はまた、圧縮コイルバネ２４６等によって、常時上記仮想円Ｃの半径方向外方に向けて付勢されている。各移動部材２４０の適部には、上記仮想円Ｃの中心方向を向く押圧面２３２をもつ押圧部材２３０が突出状に形成されている。
【００５６】
各移動部材２４０の上記仮想円Ｃの半径方向内方の端部には、可撓性を有する索体２５０としてのワイヤの一端が固定連結されている。これらの４本の索体２５０の一端の配索方向は、各移動部材２４０の往復移動方向、すなわち、上記仮想円Ｃの半径方向と一致させられているが、中間部は、複数個のプーリ２９０によって一定の水平面内において配索方向が変換されている。これら４本の索体２５０の他端部は、ハンド部材４００の基端方において、それぞれこのハンド部材４００の軸線方向を向くようにして平行状に集められた上、連結部材２８２に共通に固定連結されている。この連結部材２８２は、ハンド部材４００の基端方に配置されたシリンダ３４０等の駆動手段により、このハンド部材４００の軸線方向に往復駆動させられる。
【００５７】
ハンド部材４００の適部にはまた、ほぼ上記仮想円Ｃと対応するようにしてウエハＷ等の円板状ワークＷが導入された場合に、この円板状ワークＷの周縁部下面を支持することができる支持部材２２０が、好ましくは、上記仮想円Ｃの半径方向内方に向かうほど低位となる傾斜面状に設けられている（図１５参照）。なお、この支持部材２２０は、上記移動部材２４０と一体的に、押圧部材２３０の裾部に傾斜状の支持面を設けるなどして形成してもよい。
【００５８】
次に、上記構成を備えるアライメント装置によるアライメント動作の一例について説明する。
【００５９】
各移動部材２４０は、その往復移動行程の最外方に位置していて、円板状ワークＷの導入を待ち受ける。このとき、連結部材２８２は、シリンダ３４０の作動により、その移動行程におけるハンド部材４００の先端方に位置している。各移動部材２４０は、実質的には圧縮コイルバネ２４６の弾力によってその移動行程の最外方に位置しており、索体２５０には、一定の張力が作用している。
【００６０】
適当な搬送手段により、ウエハ等の円板状ワークＷが、上記ハンド部材４００の上面上に、ほぼ上記仮想円Ｃと対応するようにしながら導入され、この円板状ワークＷは、各支持部材２２０により、周縁部において支持される。
【００６１】
次いで、シリンダ３４０の作動により、連結部材２８２をハンド部材４００の基端方に移動させる。そうすると、４本の索体２５０が牽引されることにより、各移動部材２４０および押圧部材２３０は、一斉に円板状ワークＷの半径方向内方に向けて移動し、やがてすべての押圧部材２３０の押圧面２３２が円板状ワークＷの周縁部に当接する。これによって円板状ワークＷは各押圧部材２３０によってクランプされた状態が生まれ、円板状ワークＷは、その中心が上記仮想円Ｃの中心と一致するように位置決めされる。
【００６２】
こうして押圧部材２３０によってクランプされた状態を維持すれば、このハンドＨによる円板状ワークＷの搬送を高速で行なうことができる。このハンドＨがワークＷの搬送先付近に到達した時点で各押圧部材２３０を退避させれば上記のクランプ状態が解除され、搬送先へのワークＷの移載が可能となる。
【００６３】
このアライメント装置においても、各移動部材２４０と連結部材２８２とが、プーリ２９０によって配索方向が転換された可撓性を有する索体２５０によって連結されている点は上記した実施形態と同様である。したがって、連結部材２８２の往復運動が各索体２５０を介して移動部材２４０に伝達されるに際し、リンク機構やラック・ピニオン機構に見られるようなあそびが生じることがなく、その結果、上記のようなウエハＷの水平面方向の位置決めは、常に精度よく行なわれることになる。
【００６４】
もちろん、この発明の範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した事項の範囲内でのあらゆる変更は、すべて本願発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るアライメント装置の全体斜視図である。
【図２】図１に示したアライメント装置の平面図である。
【図３】図１に示したアライメント装置の側面外観図である。
【図４】アーム部を上部カバーを一部取り除いて示した拡大平面図である。
【図５】図４のV-V線に沿う断面図である。
【図６】図４のVI-VI線に沿う断面図である。
【図７】図４のVII-VII線に沿う断面図である。
【図８】図4のVIII-VIII線に沿う断面図である。
【図９】図９は図５のIX-IX線に沿う断面図である。
【図１０】アーム部を上部カバーを取り除いて示した斜視図である。
【図１１】図２のXI-XI線に沿う断面図である。
【図１２】図１１のXII-XII線に沿う断面図である。
【図１３】図１２のXIII-XIII線に沿う断面図である。
【図１４】参考例に係るアライメント装置の模式的平面図である。
【図１５】図１４に示されるアライメント装置の要部斜視図である。
【図１６】従来例の模式的平面図である。
【図１７】図１６のXVII-XVII線に沿う断面図である。
【図１８】他の従来例の模式的平面図である。
１００機体
１１０テーブル
１２０機枠
１２２ステッピングモータ
１２４被動側ベルトプーリ
１２６無端歯付きベルト
１２８ねじ軸
１３０被動プーリ
１４０モータ
１４２駆動プーリ
１４４無端歯付きベルト
１５０仮保持部材
１６０ウエハセンサ
１７０ノッチセンサ
２００回転体
２１０アーム部
２２０支持部材
２２２支持面
２３０押圧部材
２３２押圧面
２４０移動部材
２４６圧縮コイルバネ
２５０索体（ワイヤ）
２６０ボス部
２７０スプライン軸
２７４ロータリ・ボールスプライン機構
２８０駆動ロッド
２８２連結部材
２９０プーリ
３００駆動ブラケット
３２０被動ナット
３４０シリンダ
３５０駆動プレート
４００ハンド部材
Ｗ円板状ワーク（ウエハ）
Ｈハンド
Ｃ仮想円[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to an alignment apparatus for positioning so that a center position of a disk-shaped workpiece such as a semiconductor wafer takes a predetermined position.
[0002]
[Prior art]
In the manufacture of semiconductor devices, in the state of a wafer, a plurality of regions partitioned on the wafer are sequentially subjected to various process treatments, and then the wafer is divided into regions to obtain chips. Go through the process of getting. Movement of wafers between process processing devices involves movement in a state in which they are loaded in a magazine, movement from a magazine to a process processing device, movement from a process processing device to a magazine, etc. The wafer is moved by a transfer robot. In each process, a process based on a very fine pattern is performed on the wafer, but the patterns formed on the wafer by these processes must be accurately superimposed. Therefore, in particular, the positioning process for accurately defining the planar position of the center of the wafer or the position in the rotational direction of the wafer in addition to the position in the rotation direction of the wafer is carried out before the loading into each process processing apparatus. A technique is adopted in which a processed wafer is carried into each process processing apparatus by a transfer robot. Such a positioning process is called wafer alignment.
[0003]
An example of a wafer alignment apparatus conventionally used for performing wafer alignment is schematically shown in FIGS.
[0004]
This wafer alignment apparatus has a support member 220 that supports a disc-shaped wafer W on the lower surface of three peripheral portions equally divided in the circumferential direction, and the peripheral portion of the wafer W is equally divided in the circumferential direction. Positioning pins 230 that press inward in the radial direction at the same time at three locations are provided. As shown in FIG. 17, each positioning pin 230 is provided at the distal end of a horizontally extending rod 510, and this rod 510 has a vertical direction via a link mechanism 520 at its proximal end. Connected to the drive rod 530. When the driving rod 530 is reciprocated in the axial direction, each positioning pin 230 reciprocates in the radial direction of the wafer W.
[0005]
With each positioning pin 230 positioned at the outer end of the moving stroke, the wafer W is placed on the support member 220 by a hand of a transfer robot (not shown) or the like. Next, the positioning pins 230 are moved inward in the radial direction all at once. By doing so, the wafer W is positioned so that the center thereof takes a predetermined position. After positioning, each positioning pin 230 is retracted to the original radially outward position, and the positioned wafer W is unloaded toward the next process processing apparatus or the like by a transfer robot hand or the like (not shown).
[0006]
As a mechanism for reciprocating the positioning pins 230 simultaneously in the radial direction of the wafer W, as schematically shown in FIG. 18, the positioning pins 230 are provided at the outer ends and extend substantially in the radial direction of the wafer W. A rack 540 may be formed on the side surface of the proximal end of the rod 510, and a pinion 550 that meshes with each rack 540 may be provided. By rotating the pinion 550 forward and backward, the positioning pins 230 move in the radial direction all at once, and the wafer W can be positioned in the same manner as described above with reference to FIGS.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
When the positioning pin 230 is driven using the link mechanism 520 shown in FIGS. 16 and 17, in order to achieve smooth operation of the link mechanism 520, the link mechanism 520 and the drive rod 530, and the link mechanism 520 and the horizontal direction It is necessary to give a predetermined play to the connecting portion between the rod 510 and the rod 510. Then, due to such play, each positioning pin 230 does not always move in an accurate stroke, and it is difficult to highly guarantee the positional accuracy of the wafer W after positioning. Also, in the case where the positioning pins 230 are driven by the rack 540 and the pinion 550 shown in FIG. 18, it is difficult to highly guarantee the positional accuracy of the wafer W after positioning due to backlash.
[0008]
The present invention has been conceived under the circumstances described above, and provides an alignment apparatus capable of positioning the center position in the plate surface direction of a disk-shaped workpiece such as a wafer with higher accuracy. Is the subject.
[0009]
DISCLOSURE OF THE INVENTION
In order to solve the above problems, the present invention employs the following technical means.
[0010]
  An alignment apparatus provided by the present invention includes a support member for mounting and supporting a disk-shaped workpiece having a predetermined outer diameter while allowing movement in the plate surface direction in a horizontal state, and each of the above-described disk-shaped workpieces. A plurality of moving members that are guided so as to be reciprocally movable in the radial direction and are always elastically biased outward in the radial direction of the disk-shaped workpiece, and are provided at predetermined positions of the moving members. A pressing member having a pressing surface capable of pressing the outer peripheral edge of the workpiece, one end connected to each moving member, a flexible cable body, and the other end of each cable body connected in common, the disc shape At the center position of the workpiece, a connecting member movable in the vertical direction, driving means for reciprocating the connecting member in the vertical direction, and a routing direction in the vicinity of one end of each cable body is the reciprocating direction of each moving member. Match or approximately match with the other end A plurality of pulleys that change the routing direction of each cable body, and the support member, each moving member, and the connecting member such that the routing direction of the connecting member matches or substantially matches the vertical reciprocating drive direction of the connecting member. Supports each cable body and each pulley, and can be driven to rotate around a vertical axis passing through the center of the disk-shaped workpiece with respect to the machine frame.And supported up and down along the vertical axis.Rotating body and the rotating bodyA part different from the part supported by the machine frame inIs supported around the vertical axis as a center of rotation and immovable in the vertical axis direction.Drive bracketAnd aboveDrive bracketA driving mechanism for vertically driving the connecting member, and a driving means for reciprocating the connecting member in the vertical direction is provided with the connecting member at an upper end and penetrates the rotating body along the vertical axis. The lower end of the drive rodDrive bracketIt is characterized by being configured to be driven in a vertical direction by a cylinder mounted on the.
[0011]
Each moving member, each having a pressing member, is always elastically biased outward in the radial direction of the disk-shaped workpiece, so that each cable body connecting between the moving member and the connecting member, A constant tension always works. Since the other end of each cable body whose one end is connected to each moving member is connected to the connecting member in common, when the connecting member is driven to reciprocate, each moving member shifts to the mutual movement mode. Without being generated, they can be reciprocated in the radial direction of the disk-shaped workpiece all at once. Each cable body has its routing direction changed by a pulley, but as described above, each cable body is under tension, and both ends of each cable body are provided with a moving member and a connecting member. Directly linked to Therefore, as described above, when the reciprocating motion of the connecting member is transmitted to each moving member via each cable body, there is no play as seen in the link mechanism or the rack and pinion mechanism.
[0014]
  In a preferred embodimentIsThe rotating body includes a vertical shaft rotatably supported at the rotation center with respect to the machine frame, a boss portion connected to an upper end of the vertical shaft, and a plurality of radiating portions extending radially from the boss portion in the horizontal direction. Arm part.
[0015]
  In a preferred embodiment, the support member and the moving member are further provided on each arm part,
  The vertical shaft is a hollow shaft having an axial through hole, and the axial through holethe aboveA drive rod is inserted, and the connecting member is provided at the upper end of the drive rod in the boss portion.HaveThe
[0016]
In a preferred embodiment, the support member is formed so as to protrude upward at the tip of each arm, and has an inclined support that becomes lower toward the center of the disk-shaped workpiece. It has a surface.
[0017]
In a preferred embodiment, the support member is further provided with a long hole-like through hole whose long axis extends in the radial direction of the disk-shaped workpiece, and the pressing member is inclined from the through hole. It protrudes on the support surface.
[0018]
  In a preferred embodiment also,UpThe vertical shaft is supported so as to be rotatable and movable up and down with respect to the machine frame through a rotary ball spline mechanism.
[0019]
In a preferred embodiment, the machine frame is further provided with a temporary holding member for placing and holding the disk-shaped work at the peripheral edge thereof.
[0022]
Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the drawings.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.13This will be specifically described with reference to FIG. In additionThe figure14 and FIG.Reference example of the present inventionIndicates.
[0024]
  Figure1Is real2 is an overall perspective view of the alignment apparatus according to the embodiment, FIG. 2 is a plan view thereof, FIG. 3 is an external view of the side surface thereof, FIG. 4 is an enlarged plan view showing the arm portion with a part of the upper cover removed, and FIG. 6 is a sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 4, FIG. 7 is a sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 4, FIG. 8 is a sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG. 10 is a perspective view showing the arm portion with the upper cover removed, FIG. 11 is a sectional view taken along the line XI-XI in FIG. 2, and FIG. 12 is a sectional view taken along the line XII-XII in FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII in FIG.
[0025]
This alignment apparatus is configured to select a semiconductor wafer as the disk-shaped workpiece W, and to position the semiconductor wafer W in the horizontal plane and in the rotational direction. A horizontal table 110 is provided on the upper surface of the box-shaped body 100, and a rotary body 200 having three arm portions 210 extending radially at a central angle of every 120 ° is vertically arranged on the table 110. It is configured such that it can be driven to rotate about the axis L and can be raised and lowered in the vertical direction.
[0026]
A support member 220 is provided on the upper surface of the distal end of each arm unit 210 to support the wafer W on the periphery thereof and to support the wafer W so as to allow slight movement in the surface direction. Yes. In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the support member 220 is formed in a block shape having a width equivalent to the width of the arm portion 210, and the support surface 222 formed on the upper surface thereof. As shown well in FIG. 3 and FIG. 5, the slope is inclined so as to become lower toward the center of the wafer W.
[0027]
As shown in FIGS. 2 and 5, each support member 220 is also formed with a long hole-like vertical through hole 224 having a long axis in the axial direction of the arm portion 210, that is, in the radial direction of the wafer W. The pressing member 230 is disposed so as to protrude further upward from the inclined support surface 222 while being inserted through the through hole 224. As will be described later, the pressing member 230 is a member that can be reciprocated simultaneously in the radial direction of the wafer W, and a pressing surface 232 that can press the outer peripheral edge of the wafer W is formed on the inner surface thereof. . The pressing member 230 is preferably formed of a resin in consideration of impact relaxation on the wafer W and the like.
[0028]
As shown in FIGS. 4, 6 to 8, and 10, each arm part 210 is formed with a groove 215 extending in the axial direction, and the groove 215 has a long rectangular shape. The rod-shaped moving member 240 having the cross section of FIG. 4 is elastically biased outwardly in the radial direction of the wafer W while being guided so as to reciprocate in the longitudinal direction of the concave groove 215, that is, in the radial direction of the wafer W. While being loaded. More specifically, the rod-shaped moving member 240 is restrained by the guide members 250a and 250b at two locations in the longitudinal direction. The guide members 250a and 250b have a guide groove 252 having a rectangular cross section corresponding to the cross section of the moving member 240. The guide member 252 slides in the guide groove 252 so that the guide groove 252 faces downward. It is fixed in the concave groove 215 while holding it as possible. Further, a spring receiving member 242 provided with a spring receiving shaft 244 on a pair of left and right ear pieces is fixed to an intermediate portion of the moving member 240, and one end of the compression coil spring 246 inserted into each spring receiving shaft 244 is connected to the above. Of the two guide members 250a and 250b, the guide member 250a located on the radially inner side of the wafer W is brought into contact. Thereby, the rod-shaped moving member 240 is always elastically biased outward in the radial direction of the wafer W.
[0029]
As shown in FIG. 5, the lower end portion of the pressing member 230 is fixed to the distal end portion of the moving member 240 via a mounting bracket 247. In this manner, each pressing member 230 can reciprocate in the radial direction of the wafer W as the moving member 240 moves. One end of a flexible cable body 250 such as a wire is fixedly connected to the inner end of the moving member 240 in the radial direction of the wafer W.
[0030]
In this alignment apparatus, the three arm portions 210 as described above can take a desired rotational position by rotating the rotating body 200, and the entire rotating body 200 including the three arm portions 210 is configured. It can be moved up and down. Thus, while the rotating body 200 is rotatable and can be moved up and down, the pressing member 230 of each arm portion 210 can reciprocate in the radial direction of the wafer W through the movement of the moving member 240. A specific configuration for realizing such an operation will be described.
[0031]
  As shown in FIGS. 5, 11, and 12, the base end portions of the three arm portions 210 are integrally connected to a boss portion 260 having a cylindrical inner space. The boss 260 has a cylindrical side wall 262 and a horizontal bottom wall 264. The upper end of the spline shaft 270 extending in the vertical direction is connected through the center of the bottom wall 264. The spline shaft 270 is supported by the machine frame 120 via the rotary / ball spline mechanism 274 so as to be rotatable about the vertical axis L and capable of moving up and down. That is, the housing 276 of the ball spline device 275 that holds the spline shaft 270 so as not to rotate relative to the axis and to move in the axial direction is provided in the machine frame.120In the state inserted in the boss | hub part 260 provided in this, it is rotatably supported via the bearing 277.
[0032]
The spline shaft 270 is a hollow shaft having an axial through hole 271, and a drive rod 280 that is movable in the axial direction relative to the spline shaft 270 is inserted into the axial through hole 271. . The upper end of the drive rod 280 extends into the boss 260, and a connection member 282 having a substantially triangular shape in plan view is fixed to the boss 260 as shown in FIG. (See figure). As described above, the other end of the cable body 250 whose one end is fixedly connected to each moving member 240 is fixedly connected to a portion corresponding to the substantially triangular side of the connecting member 282. A bifurcated fork 282 a is formed at a portion corresponding to the apex of the substantially triangular shape of the connecting member 282, and the bifurcated fork 282 a is a guide pin erected vertically from the bottom wall 264 of the boss portion 260. 266 is engaged. As a result, even if the connecting member 282 is driven in the vertical direction as the drive rod 280 is driven in the axial direction, the relative positional relationship in the rotational direction of the connecting member 282 with respect to the boss portion 260 does not change. Yes.
[0033]
As shown in FIG. 5, each cord body 250 has one end side extending in the moving direction of the moving member 240, that is, the radial direction of the wafer W, and the other end side driving direction of the connecting member 282, that is, The routing direction is changed by 90 ° by a pulley 290 that is rotatably supported via a bracket formed on the boss 260 so as to extend in the vertical direction.
[0034]
As shown in FIGS. 5, 11, and 12, a driven belt pulley 278 is integrally attached to the housing 276 of the ball spline device 275. Further, as shown in FIG. 12, a stepping motor 122 with a speed reducer is supported on the machine frame 120, and a driving side belt pulley 124 is attached to the output shaft of the stepping motor 122. An endless toothed belt 126 is hung between the belt pulleys 124 and 278, so that the rotating body 200 including the spline shaft 270, the boss portion 260 and the three arm portions 210 is connected to the stepping motor. The rotation of 122 causes the ball spline device 275 to rotate around the vertical axis L via the rotation of the housing 276.
[0035]
As shown in FIGS. 11 and 12, the lower end portion of the spline shaft 270 is supported so as to be relatively rotatable with respect to the drive bracket 300 via a bearing 310. The drive bracket 300 holds a driven nut 320 having a vertical axis, and the driven nut 320 is supported in a vertical direction rotatably supported by a machine frame 120 via a bearing 325. The screw shaft 128 is screwed. As shown in FIGS. 12 and 13, a driven pulley 130 is provided at the upper end of the screw shaft 128, and a drive pulley 142 is provided on the output shaft of the motor 140 supported on the machine frame 120. An endless belt 144 is wound around the pulleys 130 and 142. As a result, the motor 140 can be rotated to rotate the screw shaft 128, whereby the driven nut 320 is screwed in the vertical direction. As a result, the drive bracket 300 is also moved up and down in the vertical direction. As a result, the rotating body 200 including the spline shaft 270 and the boss portion 260 or the three arm portions 210 can be While being able to rotate around, it is possible to move up and down in the vertical direction.
[0036]
As shown in FIG. 11, the drive bracket 300 also holds a fluid pressure driven low speed cylinder 340. A driving plate 350 is attached to the tip of the piston rod of the cylinder 340, and a lower end portion of the driving rod 280 inserted into the spline shaft 270 is relatively rotated via a bearing 360 on the driving plate 350. Connected as possible. Accordingly, the drive rod 280 or the connecting member is operated by operating the cylinder 340 while allowing the drive rod 280 to rotate with the rotation of the rotating body 200 including the spline shaft 270. 282 can be driven in the vertical direction relative to the spline shaft 270 or the boss 260. The drive rod 280 rotates with the rotation of the rotating body 200 including the spline shaft 270 as described above because the bifurcated fork 282a of the connecting member 282 attached to the upper end of the drive rod 280 This is because it is engaged with a guide pin 266 erected on the bottom wall 264 of the boss 260 (see FIGS. 5 and 9).
[0037]
5 and 11, the light shielding plate 370 attached to the driven belt pulley 278, and a photocoupler having a light emitting element and a light receiving element arranged so as to sandwich the movement locus of the light shielding plate 370 are included. An origin detection sensor 380 of the rotating body 200 is provided.
[0038]
  As shown in FIGS. 1 and 2, temporary holding members 150 for mounting and holding the peripheral edge of the wafer W at three positions are provided on the table 110 of the machine frame. As shown in FIG. 12, the temporary holding member 150 is higher than the support surface 222 of the support member 220 at the tip of each arm portion 210 when the rotating body 200 takes the lowest position in the vertical movement stroke. The height of the rotating body 200 is set to be lower than the support surface 222 of the support member 220 at the tip of each arm portion 210 when the rotating body 200 takes the highest position in the vertical movement stroke. Then, the light beam emitted from the light emitting element is projected in the vertical direction so as to be close to one of these temporary holding members 150, and the presence of the wafer W is detected when the semiconductor wafer W blocks this light beam. The notch Wn is usually provided at one location on the periphery of the wafer W with the same configuration as the wafer sensor 160 to beButA notch sensor 170 that detects the position of the notch Wn of the wafer W, that is, the rotational attitude of the wafer W when the light beam has passed is provided.
[0039]
Next, an example of the alignment operation of the wafer W by the alignment apparatus having the above configuration will be described.
[0040]
As shown in FIG. 2, the wafer W has a circular shape as a whole, and usually has one notch Wn at the peripheral edge thereof. Further, the lower surface side of the peripheral edge of the wafer W is usually chamfered in a smooth round shape. The peripheral area subjected to such chamfering is a surplus area that is not used as a final semiconductor chip.
[0041]
The alignment device rotates the stepping motor 122 in a predetermined direction while cooperating with the origin detection sensor 380, and after the rotation body 200, that is, the three arm portions 210, takes an origin position that takes a predetermined rotation position. The motor 140 is rotated in one direction to raise the rotating body 200, and the three arm portions 210 are moved to the raised positions to wait for the wafer W to be loaded. At this time, the pressing member 230 at the tip of each arm part 210 operates the cylinder 340 in a predetermined direction to cause the drive rod 280 or the connecting member 282 to take an upper position in the movement stroke, thereby causing the wafer to move. W is retracted outward in the radial direction of W (the pressing member 230 in the retracted position is shown in FIG. 11).
[0042]
  When the three arm portions 210 take a predetermined origin position, the robot for carrying the wafer W into the alignment apparatus from the previous step as shown in FIG. 2, for example, as the rotational position of the three arm portions 210 No forkShapeWhen the hand H advances on the table 110, the support members 220 or the pressing members 230 of the three arm portions 210 are prevented from interfering with the hand H.
[0043]
As described above, when the arm portion 210 assumes the raised position, the support member 220 formed at the tip thereof is higher than the temporary holding member 150 on the table 110, and as shown in FIG. After the hand H moves horizontally to a predetermined position above the three arm portions 210 while placing the wafer W thereon, the hand H is lowered so that the wafer W on the hand H is placed at the tip of the three arm portions 210. It is delivered on the support member 220. As described above, since the support surface 222 of each support member 220 has an inclined shape that becomes lower toward the center of the wafer W, the wafer W is provided on the lower surface side of the peripheral edge portion provided with a round chamfered portion. Only is supported in linear contact with the support surface 222. Therefore, the lower surface of the region to be a semiconductor chip on the wafer W does not come into contact with the support member 220 and is contaminated by the dirt.
[0044]
Whether or not the wafer W is normally supported by the support members 220 of the three arm portions 210 can be confirmed by the wafer sensor 160 described above.
[0045]
Next, the cylinder 340 is operated in the direction opposite to the above while maintaining the vertical position of the three arm portions 210 in the upward position as described above, so that the drive rod 280 or the connecting member 282 takes the downward position. Thus, this movement is transmitted to each moving member 240 via each cord body 250, and each pressing member 230 is moved inward in the radial direction of the wafer W (in FIG. 5, inward movement is performed). The pressing member 230 is shown). Then, each pressing member 230 moves so that the inscribed circle of those pressing surfaces 232 is reduced without changing the center position, and eventually the pressing surfaces 232 of the three pressing members 230 are all moved. A state of contacting the outer periphery of the wafer W and clamping the wafer W from the peripheral surface is obtained. In this state, primary positioning of the wafer W in the horizontal plane direction is achieved.
[0046]
As already described, since each moving member 240 is always elastically biased outward in the radial direction of the wafer W, each moving member 240 connecting between the moving member 240 and the connecting member 282 is connected to each cord body 250. A constant tension always works. Since the connecting member 282 is connected in common to the other end of each cord body 250 having one end connected to each moving member 240, each moving member 240 is reciprocated when the connecting member 282 is driven to reciprocate. The wafers W can be reciprocated in the radial direction all at once without causing a relative shift in their movement modes. Each cable body 250 has its routing direction changed by the pulley 290, but as described above, tension is applied to each cable body 250, and both ends of each cable body 250 are movable members. 240 and the connecting member 282 are directly connected to each other, and when the reciprocating motion of the connecting member 282 is transmitted to the moving member 240 through each cord body 250, as seen in the link mechanism and the rack and pinion mechanism. There is no play. As a result, the primary positioning of the wafer W in the horizontal plane as described above is always performed with high accuracy.
[0047]
Next, the stepping motor 122 is rotated in one direction, and the rotating body 200, the three arm portions 210 or the clamped wafer W is moved in one direction until the notch sensor 170 detects the notch Wn of the wafer W. Rotate to Thereby, the circumferential positioning of the wafer W is performed.
[0048]
In this way, the wafer W is primarily positioned in the horizontal direction and positioned in the circumferential direction. In order to transfer the wafer W to the next process, for example, as follows. Delivered to the robot hand H.
[0049]
The cylinder 340 is operated in one direction so that each pressing member 230 takes the retracted position of the wafer W in the radial direction outward, the clamp on the wafer W is released, and the motor 140 is operated to operate the entire rotating body 200. The wafer W supported on the support member 220 of each arm part 210 is lowered and the height of the support surface 222 of the support member 220 of each arm part 210 is made lower than the temporary holding member 150 on the table 110. Is transferred onto the temporary holding member 150 on the table 110 (see FIG. 12). Even in such a process, the positioning state of the wafer W in the horizontal plane direction and the circumferential direction is still maintained.
[0050]
Next, the stepping motor 122 is operated to rotate the entire rotating body 200 at an arbitrary angle. This means, for example, that the support members 220 to the pressing members 230 of the three arm portions 210 do not cause interference when the hand H of the wafer carrying robot enters the next process.
[0051]
In this state, when the entire rotating body 200 is moved up, the wafer W held on the temporary holding member 150 is again transferred onto the support members 220 of the three arm portions 210.
[0052]
Even in this state, the positioning state of the wafer W in the horizontal plane direction and the circumferential direction is maintained, but at this time, the cylinder 340 is operated again to move each pressing member 230 inward in the radial direction of the wafer W, A clamp state in which the pressing surface 232 of each pressing member 230 contacts the outer periphery of the wafer W may be obtained, and secondary positioning in the horizontal plane direction with respect to the wafer W may be performed.
[0053]
Then, the cylinder 340 is operated in the reverse direction to release the clamped state of the wafer W by the pressing member 230, the robot hand H enters the table 110, and the motor 140 is operated to rotate the rotating body 200. The wafer W supported on the three arm portions 210 is transferred to the hand H by taking the lowered position as a whole.
[0054]
  14 and 15 show an alignment apparatus according to a reference example of the present invention.
[0055]
  ThisNoThe limbing apparatus is applied to a hand H such as a transport robot. That is, as shown in FIG. 14, four moving members 240 are respectively formed on the upper surface of the hand member 400 that has a thin plate shape extending in the horizontal direction and has a bifurcated hawk shape in plan view. The member 400 is provided while being guided so as to be able to reciprocate in the radial direction of the virtual circle C centered on the approximate center in plan view. These moving members 240 are also always urged radially outward of the virtual circle C by a compression coil spring 246 and the like. A pressing member 230 having a pressing surface 232 facing the center direction of the virtual circle C is formed in a protruding shape at an appropriate portion of each moving member 240.
[0056]
One end of a wire as a flexible cable body 250 is fixedly connected to an end portion in the radial direction of the virtual circle C of each moving member 240. The arrangement direction of one end of these four cable bodies 250 is made to coincide with the reciprocating movement direction of each moving member 240, that is, the radial direction of the virtual circle C, but the intermediate portion has a plurality of pulleys. By 290, the routing direction is changed in a certain horizontal plane. The other ends of the four cable bodies 250 are gathered in parallel at the proximal end of the hand member 400 so as to face the axial direction of the hand member 400 and fixed to the connecting member 282 in common. It is connected. The connecting member 282 is driven to reciprocate in the axial direction of the hand member 400 by driving means such as a cylinder 340 disposed at the proximal end of the hand member 400.
[0057]
Further, when a disk-shaped workpiece W such as a wafer W is introduced so as to substantially correspond to the virtual circle C, the lower surface of the peripheral edge of the disk-shaped workpiece W is supported at an appropriate portion of the hand member 400. The support member 220 that can be mounted is preferably provided in an inclined surface shape that becomes lower as it goes inward in the radial direction of the virtual circle C (see FIG. 15). The support member 220 may be formed integrally with the moving member 240 by providing an inclined support surface at the bottom of the pressing member 230.
[0058]
Next, an example of an alignment operation by the alignment apparatus having the above configuration will be described.
[0059]
Each moving member 240 is located on the outermost side of the reciprocating movement stroke, and waits for the introduction of the disk-shaped workpiece W. At this time, the connecting member 282 is positioned toward the front end of the hand member 400 in the moving stroke by the operation of the cylinder 340. Each moving member 240 is located at the outermost part of the moving stroke by the elastic force of the compression coil spring 246, and a constant tension acts on the cord body 250.
[0060]
A disk-shaped workpiece W such as a wafer is introduced onto the upper surface of the hand member 400 by an appropriate conveying means so as to substantially correspond to the virtual circle C. The disk-shaped workpiece W is supported by each support member. 220 is supported at the periphery.
[0061]
Next, the connecting member 282 is moved toward the proximal end of the hand member 400 by the operation of the cylinder 340. Then, when the four cable bodies 250 are pulled, each moving member 240 and the pressing member 230 move toward the inner side in the radial direction of the disk-like workpiece W, and eventually all the pressing members 230 are moved. The pressing surface 232 comes into contact with the peripheral edge of the disk-shaped workpiece W. As a result, the disk-shaped workpiece W is clamped by the pressing members 230, and the disk-shaped workpiece W is positioned so that the center thereof coincides with the center of the virtual circle C.
[0062]
If the state clamped by the pressing member 230 is maintained in this way, the disk-shaped workpiece W can be transported by the hand H at a high speed. If the pressing members 230 are retracted when the hand H reaches the vicinity of the conveyance destination of the workpiece W, the clamp state is released, and the workpiece W can be transferred to the conveyance destination.
[0063]
  thisAlignment deviceHowever, the point that each moving member 240 and the connecting member 282 are connected by the flexible cable body 250 whose wiring direction is changed by the pulley 290 is described above.FruitThis is the same as the embodiment. Therefore, when the reciprocating motion of the connecting member 282 is transmitted to the moving member 240 via each cord body 250, there is no play as seen in the link mechanism and the rack and pinion mechanism, and as a result, as described above. The positioning of the wafer W in the horizontal plane direction is always performed with high accuracy.
[0064]
  Of course, the scope of the present invention is described above.FruitThe present invention is not limited to the embodiments, and all modifications within the scope of the matters described in each claim are included in the scope of the present invention.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]FruitIt is a whole perspective view of the alignment apparatus which concerns on embodiment.
FIG. 2 is a plan view of the alignment apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a side external view of the alignment apparatus shown in FIG.
FIG. 4 is an enlarged plan view showing the arm part with the upper cover partially removed.
5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG.
6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG.
8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG.
FIG. 10 is a perspective view showing an arm part with an upper cover removed.
11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG.
12 is a cross-sectional view taken along line XII-XII in FIG.
13 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII in FIG.
FIG. 14Reference exampleIt is a typical top view of the alignment apparatus which concerns on.
15 is a perspective view of essential parts of the alignment apparatus shown in FIG. 14. FIG.
FIG. 16 is a schematic plan view of a conventional example.
17 is a sectional view taken along line XVII-XVII in FIG.
FIG. 18 is a schematic plan view of another conventional example.
  100 Airframe
  110 tables
  120 machine frame
  122 Stepping motor
  124 Driven belt pulley
  126 Endless toothed belt
  128 Screw shaft
  130 Driven pulley
  140 motor
  142 Drive pulley
  144 Endless toothed belt
  150 Temporary holding member
  160 Wafer sensor
  170 Notch sensor
  200 Rotating body
  210 Arm
  220 Support member
  222 Support surface
  230 Pressing member
  232 Press surface
  240 Moving member
  246 Compression coil spring
  250 Cord (wire)
  260 Boss
  270 spline shaft
  274 Rotary ball spline mechanism
  280 Drive rod
  282 connecting member
  290 pulley
  300 Drive bracket
  320 Driven nut
  340 cylinder
  350 Drive plate
  400 Hand member
  W Disc work (wafer)
  H hand
  C Virtual circle

Claims

所定の外径をもつ円板状ワークを水平状態においてその板面方向の移動を許容しつつ載置支持する支持部材と、それぞれが上記円板状ワークの半径方向に往復移動可能にガイドされ、かつ常時上記円板状ワークの半径方向外方に向けて弾力付勢された複数の移動部材と、各移動部材の所定位置に設けられ、上記円板状ワークの外周縁を押圧しうる押圧面を有する押圧部材と、各移動部材に一端が連結され、可撓性を有する索体と、各索体の他端が共通に接続され、上記円板状ワークの中心位置において、垂直方向に移動可能な連結部材と、上記連結部材を垂直方向に往復駆動する駆動手段と、上記各索体の一端付近の配索方向が上記各移動部材の往復移動方向と一致または略一致し、他端付近の配索方向が上記連結部材の垂直往復駆動方向と一致または略一致するように、上記各索体の配索方向を変換する複数のプーリと、上記支持部材、上記各移動部材、上記連結部材、上記各索体、および上記各プーリを支持し、機枠に対して上記円板状ワークの中心を通る垂直軸線を中心として回転駆動可能かつ上記垂直軸線に沿って昇降可能に支持された回転体と、上記回転体における上記機枠に支持される部位と異なる部位を上記垂直軸線を回転中心として回転可能かつ上記垂直軸線方向に移動不能に支持する駆動ブラケットと、上記駆動ブラケットを垂直方向に昇降駆動する昇降機構と、を備える一方、
上記連結部材を垂直方向に往復駆動する駆動手段は、上端に上記連結部材が設けられ、上記回転体を上記垂直軸線に沿って貫通して延びる駆動ロッドの下端を、上記駆動ブラケットに搭載したシリンダによって垂直方向に駆動するように構成されていることを特徴とする、アライメント装置。A support member for mounting and supporting a disk-shaped workpiece having a predetermined outer diameter while allowing movement in the plate surface direction in a horizontal state, and each is guided so as to be reciprocally movable in the radial direction of the disk-shaped workpiece, A plurality of moving members that are elastically biased outward in the radial direction of the disk-shaped workpiece, and a pressing surface that is provided at a predetermined position of each moving member and can press the outer peripheral edge of the disk-shaped workpiece. One end is connected to each moving member, the flexible cable body, and the other end of each cable body are connected in common and move in the vertical direction at the center position of the disk-shaped workpiece. Possible connecting member, driving means for reciprocating the connecting member in the vertical direction, and the routing direction in the vicinity of one end of each cable body coincides with or substantially coincides with the reciprocating direction of each moving member, and in the vicinity of the other end The wiring direction of the connecting member and the vertical reciprocating drive direction of the connecting member A plurality of pulleys that change the routing direction of each cable body so as to match or substantially match, and support the support member, each moving member, the connecting member, each cable body, and each pulley, A rotating body supported to be rotatable about a vertical axis passing through the center of the disk-shaped workpiece with respect to the machine frame and capable of moving up and down along the vertical axis, and supported by the machine frame in the rotary body A drive bracket that supports a portion different from a portion that can rotate about the vertical axis as a rotation center and that cannot move in the vertical axis direction, and a lifting mechanism that drives the drive bracket to move up and down in the vertical direction,
The driving means for reciprocally driving the connecting member in the vertical direction is provided with the connecting member at an upper end, and a cylinder in which a lower end of a drive rod extending through the rotating body along the vertical axis is mounted on the drive bracket. The alignment apparatus is configured to be driven in a vertical direction.

上記回転体は、上記機枠に対して上記回転中心をもって回転可能に支持された垂直軸と、この垂直軸の上端に連結されたボス部と、このボス部から水平方向に放射状に延出する複数のアーム部とを備えている、請求項１に記載のアライメント装置。The rotating body includes a vertical shaft which is rotatably supported with the center of rotation relative to the machine frame, and the boss portion connected to the upper end of the vertical axis, radially extending horizontally from the boss portion The alignment apparatus according to claim 1, comprising a plurality of arm portions.

上記支持部材および上記移動部材は、上記各アーム部に設けられている一方、
上記垂直軸は、軸方向貫通孔を有する中空軸とされているとともに、上記軸方向貫通孔には上記駆動ロッドが挿通されており、上記ボス部内において、上記駆動ロッドの上端に上記連結部材が設けられている、請求項２に記載のアライメント装置。While the support member and the moving member are provided on the arm portions,
The vertical shaft is a hollow shaft having an axial through hole, and the drive rod is inserted into the axial through hole. The alignment apparatus according to claim 2, wherein the alignment apparatus is provided.

上記支持部材は、上記各アームの先端部において上方に突出するようにして形成されており、かつ、円板状ワークの中心に向かうほど低位となる傾斜状の支持面を備えている、請求項３に記載のアライメント装置。 The support member is formed so as to protrude upward at a tip portion of each arm, and includes an inclined support surface that becomes lower toward the center of the disk-shaped workpiece. 4. The alignment apparatus according to 3.

上記支持部材には、長軸が上記円板状ワークの半径方向に延びる長穴状の貫通穴が設けられており、上記押圧部材は、この貫通穴から上記傾斜状の支持面上に
突出させられている、請求項４に記載のアライメント装置。The support member is provided with a long hole-like through hole whose long axis extends in the radial direction of the disk-shaped workpiece, and the pressing member is projected from the through hole onto the inclined support surface. The alignment apparatus according to claim 4, wherein

上記垂直軸は、ロータリ・ボールスプライン機構を介することにより、上記機枠に対して回転可能かつ昇降可能に支持されている、請求項３ないし５のいずれかに記載のアライメント装置。 6. The alignment apparatus according to claim 3, wherein the vertical shaft is supported so as to be rotatable and movable up and down with respect to the machine frame through a rotary ball spline mechanism.

上記機枠には、上記円板状ワークをその周縁部において載置保持する仮保持部材が設けられている、請求項１ないし６のいずれかに記載のアライメント装置。 The alignment apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the machine frame is provided with a temporary holding member for mounting and holding the disk-shaped workpiece at a peripheral edge portion thereof.