JP4552222B2

JP4552222B2 - ウェハのアライナー装置

Info

Publication number: JP4552222B2
Application number: JP2001289979A
Authority: JP
Inventors: 直史桐畑
Original assignee: Muratec Automation Co Ltd
Current assignee: Muratec Automation Co Ltd
Priority date: 2001-09-21
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2021-09-21
Also published as: JP2003100850A

Description

【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のノッチまたはオリフラを検出することに好適なウェハのアライナー装置に関する。
【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またはオリフラ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またはオリフラ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ウェハのアライナー装置に搬入し、このオリフラ合わせ装置又はウェハのアライナー装置によってノッチまたはオリフラ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】
従来のウェハのアライナー装置は、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１３に示すウェハのアライナー装置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２０００−２１９５６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５２を有して、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５４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、ノッチまたはオリフラ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ウェハのアライナー装置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、ウェハ３は落とし込みにより回転ステージ５３のガイド部に支持されることから、ウェハ３の外周面はガイド部によって押圧するように把持されていない。そのため、ノッチまたはオリフラの位置検出のためにウェハ３を回転させた時に、ウェハ３の外周面と回転ステージ５３のアーム５４とウェハ受け５４ａの間で滑りが発生し、回転方向の精度を確保することができなかった。このことから精度を確保するために滑ることのない程度のスピードで駆動させる必要があり、高速回転が制限されていた。さらに、ウェハ３の外周面とアーム５４のガイド部５４ｂとの間に僅かな隙間があることから回転方向だけでなくＸ軸、Ｙ軸方向においても位置決め精度を低下させることとなっていた。
【０００８】
さらに、ノッチまたはオリフラの位置を検出したウェハ３を固定ステージ５１に載置した状態で、１枚のウェハごとハンドが搬入するまで待機することから、待機時間を増大させることとなってスループットを低下させていた。
【０００９】
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、ウェハのエッジを確実に把持することによって位置決め精度を向上させるとともに、高速回転でノッチまたはオリフラの位置検出を行ない、しかもスループットを向上できるウェハのアライナー装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかわるウェハのアライナー装置では、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、
ウェハを保持して回転可能に配置される保持手段と、ロボットから搬送されたウェハを保持して前記保持手段に受渡しする受渡し手段と、前記ウェハの回転中にノッチまたはオリフラ位置を検出する検出手段と、を備え、前記ウェハのノッチまたはオリフラ位置を基準回転位置に一致させるように構成されたウェハのアライナー装置であって、
前記受渡し手段は、前記ウェハ保持部を２段に有するとともに、第１回転駆動手段によって所定角度回転可能に構成され、さらに、前記保持手段を、前記ウェハ保持部の上方と下方の間で昇降できるように第１開閉駆動手段によって開閉可能に構成され、
前記保持手段は、前記受渡し手段のウェハ保持部を間にして昇降可能なウェハ把持部を有して第２回転駆動手段によって回転可能に構成され、かつ昇降駆動手段によって、前記ウェハを前記受渡し手段のウェハ保持位置を間にして下方の位置から上方の位置まで移動可能に構成されるとともに、前記ウェハのエッジを把持または把持解除するための第２開閉駆動手段によって開閉可能に構成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また好ましくは、前記第１回転駆動手段が、前記保持手段と前記受渡し手段とのオーバーラップを回避するためのシフト角度分回転可能に構成されているものであればよい。
【００１２】
さらに、前記第１回転駆動手段が、偏心カムと、前記偏心カムに係合可能なカムローラを有する揺動レバーとを有して構成されていればなおよい。
【００１３】
また、前記受渡し手段が、少なくとも２個のウェハ保持アームを有し、前記ウェハ保持アームが、第１カム手段と前記第１カム手段に係合可能な第１ローラ手段を備える前記第１開閉駆動手段により軸心に対して接近離隔する方向に、移動可能に構成されていればよい。
【００１４】
また、前記保持手段が、回転中心から放射線方向に配設される複数のクランプアームを有し、前記各クランプアームが、前記ウェハのエッジを把持する把持部を有するとともに、少なくとも１個のクランプアームが前記第２開閉駆動手段によって水平方向に移動可能に構成されていることが望ましい。
【００１５】
さらに、前記第２開閉駆動手段が、垂直方向に形成されたカム部を有する第２カム手段と、前記第２カム手段に係合可能に配置され前記カム部に沿って移動可能な第２ローラ手段とを有して構成されていればなおよい。
【００１６】
【発明の効果】
本発明のウェハのアライナー装置は、ロボットのハンドで搬送されてきたウェハを、開閉可能に構成された受渡し手段で把持すると、ウェハを把持するために開閉可能な保持手段が昇降して、ウェハ把持部でウェハのエッジを保持し、保持手段のウェハ把持部が、受渡し手段のウェハ保持部を越えて上昇することによって、ウェハを回転可能な位置に移動させた後ウェハを１回転させる。ウェハを把持して回転させることによって、ウェハのノッチまたはオリフラ位置を検出手段で検出し、ノッチまたはオリフラ位置を基準回転位置に合わせることとなる。従って、ウェハのエッジを把持して回転することから、ウェハのずれを発生させずに回転することができ、確実に位置決め精度を向上させるとともに高速回転を可能とすることができる。
【００１７】
また、受渡し手段が２段のウェハ保持部を有していることから、一方のウェハ保持部（例えば、上段のウェハ保持部）をバッファステージとして構成でき、ノッチまたはオリフラ位置を検出したウェハをバッファステージに待機させることによって、ウェハのノッチまたはオリフラの位置検出作業を連続して行なうことができスループットを向上することができる。
【００１８】
さらに、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。
【００１９】
また、昇降する保持手段が、受渡し手段とオーバラップする位置にある時には、つまり、保持手段のウェハ把持部と受渡し手段のウェハ保持部が同じ角度で一致する位置にある場合には、保持手段のウェハ把持部は昇降することによって受渡し手段のウェハ保持部に干渉することから、第１回転駆動手段が、受渡し手段に対してオーバーラップを回避する所定角度分移動させることになり、保持手段のウェハ把持部と受渡し手段のウェハ保持部とが干渉しない位置で、保持手段が昇降してウェハを受渡し手段に保持させることができる。
【００２０】
この際、第１回転駆動手段は、偏心カムとカムローラを有する揺動レバーを備えていることから、偏心カムによって揺動レバーを所定角度揺動させることができ、その結果、受渡しアーム部を所定角度揺動させて、保持手段と受渡し手段の干渉を回避することができ、容易な構成でオーバーラップを回避させることができる。
【００２１】
さらに、ノッチまたはオリフラの位置を検出されたウェハを、保持手段が保持した状態で上段のバッファステージに移載する際、受渡し手段には、第１カム手段と第１ローラ手段により２本のウェハ保持アームを開閉するように構成されていることから、保持手段のウェハ把持部が受渡し手段のウェハ保持部に干渉することなく昇降できることとなる。
【００２２】
また、保持手段が複数のクランプアームを有し、１個のクランプアームが水平方向に移動できることから、保持手段はウェハの外径より大きく開いてウェハの把持可能な位置に移動して受渡しを可能とし、さらに閉じることによってウェハのエッジを確実に把持することができる。
【００２３】
また、第２開閉駆動手段が、垂直方向に形成された第１カム手段と、第１カム手段に沿って移動可能な第１ローラ手段を有することから、保持手段が昇降すると同時に開閉可能に形成されることとなって、保持手段がウェハの高さ位置に移動してウェハのエッジを把持することが可能となる。しかもカム手段が垂直方向に形成されていることから、横方向のスペースを小さくしてコンパクトに構成されたアライナー装置を提供することができる。
【００２４】
【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。本発明のウェハのアライナー装置（以下、アライナー装置という。）は、ロボットのハンドで移載されたウェハをそのエッジを把持することによって位置精度を向上した状態で、ウェハに形成されたノッチまたはオリフラを検出して基準回転位置に位置合わせするように構成されている。
【００２５】
実施形態のアライナー装置１は、図１〜２に示すように、機台１０と、ロボットのハンド５で移載されたウェハ３を一旦支持する受渡し手段としての受渡しアーム部２０と、受渡しアーム部２０に支持されたウェハ３を把持してノッチまたはオリフラの位置を検出するために回転可能に構成される保持手段としての保持クランパー３０と、機台１０の一端から上方に向かって突設されるとともに、保持クランパー３０で把持されて回転されるウェハ３のノッチまたはオリフラの位置を検出する検出手段としての検出部４０とを備えて構成されている。
【００２６】
機台１０は筐体状に形成され、中心部に、機台１０の底部に固着されて底部から機台１０上に突出する回転中心軸部１１を立設するとともに、機台１０上に受渡しアーム部２０と保持クランパー３０が突出するように配置されている。
【００２７】
機台１０には、図３に示すように、受渡しアーム部２０を開閉する開閉駆動部１２と、受渡しアーム部２０を軸心に対して所定角度回転させるシフト角度回転駆動部１３と、保持クランパー３０を回転駆動する回転駆動部１４と、保持クランパー３０を昇降させる昇降駆動部１５と、保持クランパー３０を開閉駆動する開閉駆動部１６とを内蔵している。
【００２８】
受渡しアーム部２０は、機台１０の上方に突出して軸受２４を介して回転可能に支持された中空状の回転軸部２１と、回転軸部２１上に装着されて左右対称的に延設されるＬ字形の２本のロアアーム部２２、２３とを有し、各ロアアーム部２２、２３の上端にはウェハ３を載置するとともに、それぞれ２か所のウェハ受け部２２１ａ、２３１ａを有する下段爪部２２１、２３１と、ウェハ３のバッファステージとして形成されるウェハ受け部２２２ａ、２３２ａを有する上段爪部２２２、２３２とが配置され、回転軸部２１の下端面に１本の揺動レバー２５が先端にカムローラ２６（図４参照）を有して配置されている。さらに、ロアアーム部２２、２３は、図５に示すように、それぞれ回転軸部２１に内嵌されたカム部材２７に係合する一対のカムローラ２８、２８に支持され、一対のカムローラ２８、２８の移動に伴い、カム部材２７の中心（回転中心軸部１１）に対して接近離隔する方向に直線的に移動される。
【００２９】
保持クランパー３０は、図２及び３に示すように、回転中心軸部１１を覆って回転中心軸部１１に回転可能に配置される筒状軸部３１と、筒状軸部３１の上端部に形成されて放射線状に３方向に腕を延設する頭部３２からそれぞれ延設する３本のアッパアーム部３３、３４、３５を有している。３本のアッパアーム部３３、３４、３５は、それぞれ先端部にウェハ３を上面部で把持する爪部３３１、３４１、３５１が配置され、そのうち１本のアッパアーム部３３は回転中心軸部１１に対して水平方向に接近離隔するように配置されている。
【００３０】
つまり、アッパアーム部３３は、頭部３２に対してリニアガイド３６を介して移動可能に装着され、他の２本のアッパアーム部３４、３５は頭部３２に一体的に形成されるかまたはねじ等により固着されている。移動可能なアッパアーム部３３の元部は筒状軸部３１の上端部の一方に形成された切欠溝３１１に挿入されて下端部にカムローラ３３２を備えるとともに、頭部３２に対してコイルばね３３３を掛止することによって、常時、アッパアーム部３３を頭部３２側に付勢している。
【００３１】
受渡しアーム部２０を開閉駆動する開閉駆動部１２は、図３または図５に示すように、保持クランパー３０のアッパアーム部３３、３４、３５で把持されたウェハ３をバッファステージとしての上段爪部２２２、２３２を間にして昇降する際に、ウェハ３と上段爪部２２２、２３２との干渉を回避するために開閉するものであり、前述のカム部材２７とカム部材２７の対称位置に係合する一対のカムローラとを有し、カム部材２７を回転駆動するモータ１２１と、モータ１２１の駆動軸に装着された小ギア１２２と、小ギアに歯合されてカム部材２７の下部に装着された大ギア１２３とから構成される。カム部材２７のカム形状は、図５に示すように、軸心に対して対称位置に形成される一対の凸部２７１と一対の凹部２７２を有して形成され、凸部２７１と凹部２７２との直線状におけるストローク差分カムローラ２８が移動され、それに伴い、ロアアーム部２２、２３が移動されることとなる。
【００３２】
受渡しアーム部２０を所定角度回転するシフト角度回転駆動部１３は、保持クランパー３０がウェハ３のノッチまたはオリフラ位置を検出した後、基準回転位置に移動した時に、保持クランパー３０におけるアッパアーム部３３、３４、３５の爪部３３１、３４１、３５１が上昇して、受渡しアーム部２０におけるロアアーム部２２、２３の下段爪部２２１、２３１と干渉する位置に設定された場合に、その干渉を回避するために駆動されるものであって、図３〜４に示すように、機台１０内に支持されるモータ１３１と、モータ１３１の駆動軸に装着された偏心カム１３２と、揺動レバー２５の一端に装着されて偏心カム１３２の外周面に係合可能なカムローラ２５とで構成されている。
【００３３】
従って、モータ１３１の駆動で偏心カム１３２が回転することによって、偏心カム１３２に係合するカムローラ１３２が移動される。カムローラ１３２は他端が回転軸部２１に固着した揺動レバー２５の一端に装着されていることから、揺動レバー２５が回転中心に対して揺動して回転軸部２１を、回転軸部２１の中心に対して所定角度回転することになる。この角度は、受渡しアーム部２０と保持クランパー３０とがオーバーラップした時の回避角度を示すものであり、５〜７°に設定されることが望ましい。
【００３４】
保持クランパー３０を回転駆動する回転駆動部１４は、図３に示すように、機台１０内に支持されたモータ１４１と、モータ１４１の駆動軸に装着された小プーリ１４２と、ベルト１４３を介して筒状軸部３１と一体的に固着された大プーリ１４４とを有して構成されている。従って、モータ１４１が回転駆動すると、小プーリ１４２からベルト１４３を介して大プーリ１４４を回転させることから、大プーリ１４４に固着された筒状軸部３１が回転中心軸部１１の回りを回転することとなる。
【００３５】
保持クランパー３０の昇降を駆動する昇降駆動部１５は、機台１０内に支持されたモータ１５１と、モータ１５１の駆動軸に装着された駆動プーリ１５２と、駆動プーリ１５２にベルト１５３を介して連結された従動プーリ１５４と、機台１０内に支持されて従動プーリ１５４の回転とともに回転可能なボールねじ１５５と、ボールねじ１５５に螺合されて昇降可能なナット部材１５６と、一端がナット部材１５６に固着されて中心部を筒状軸部３１に軸受１５７を介して支持される昇降プレート１５８とを有して構成されている。昇降プレート１５８と筒状軸部３１とは一体的に昇降するように構成される。従って、モータ１５１が回転駆動すると、駆動プーリ１５２、従動プーリ１５４を介してボールねじ１５５が回転し、それに伴ってナット部材１５６が昇降することによって筒状軸部３１を昇降させてアッパアーム部３３、３４、３５を昇降させることとなる。
【００３６】
保持クランパー３０の開閉を駆動する開閉駆動部１６は、回転中心軸部１１の上部に、下部大径部１１１ａと下部大径部１１１ａの上方に位置する小径部１１１ｂと、小径部１１１ｂの上方に位置する上部大径部１１１ｃとを有して垂直方向に形成されたカム面１１１と、カム面１１１に係合するアッパアーム部３３のカムローラ３３２とからなり、昇降駆動部１５が駆動源として構成される。
【００３７】
つまり、昇降駆動部１５の駆動で筒状軸部３１が昇降することによってアッパアーム部３３が昇降すると、アッパアーム部３３の昇降に伴い、カムローラ３３２が同時に昇降する。カムローラ３３２は、カム面１１１に沿って垂直方向に昇降することから、カム面１１１の下部大径部１１１ａに係合する際に、アッパアーム部３３が回転中心軸部１１から離隔する方向に移動し、カムローラ３３２が小径部１１１ｂに係合すると回転中心軸部１１に接近する方向に移動し、カムローラ３３２がさらに上昇して上部大径部１１１ｃに係合すると回転中心軸部１１から離隔する方向に移動することによって開閉駆動が行なわれることとなる。
【００３８】
ウェハ３のノッチまたはオリフラ位置を検出する検出部４０は、図１に示すように、機台１０の側部一端からアッパアーム部３３の外方を通って、上端をアッパアーム部３３及びロアアーム部２２の上方に位置するように配置されるコ字形のブラケット４１と、ブラケット４１内のウェハ３を挟んで上下の位置に投光部４２と受光部４３とを一対装着する位置検出センサ４４と、バッファステージのウェハの有無を確認して投光部４５、受光部４６とを備えるウェハ有無センサ４７とを有している。位置検出センサ４４の投光部４２が下段のウェハ３のエッジ部に向かって光線を発射できる位置に、投光部４２・受光部４３とがそれぞれブラケット４１内に配置され、ウェハ有無センサ４７の投光部４５が上段のウェハ３のエッジ部に向かって光線を発射できる位置に、投光部４５、受光部４６とがそれぞれブラケット４１内に配置されている。
【００３９】
次に、上記のように構成されたアライナー装置１の作用について、図１〜１２に基づいて説明する。
【００４０】
実施形態のウェハのアライナー装置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２における受渡しアーム部２０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。ハンド５は、ウェハ３を受渡しアーム部２０の下段爪部２２１、２３１の上方から、下段爪部２２１、２３１のウェハ受け部２２１ａ、２３１ａ上に降下させて載置することによって、ウェハ３をアライナー装置１上に移載することになる。そして、アライナー装置１上にウェハ３を搬入した後、ハンド５がアライナー装置１上から図示しないロボット側に移動する。この状態では、アッパアーム部３３、３４、３５は、図３に示す高さ位置にあり、カムローラ３３２は回転中心軸部１１に形成されたカム面１１１の大径部１１１ａの下方に位置されている。
【００４１】
ウェハ３が受渡しアーム部２０に載置されると、保持クランパー３０の昇降駆動部１５が作動して、ボールねじ１５５に螺合するナット部材１５６及び昇降プレート１５８に伴って筒状軸部３１を上昇させる。これに伴い、図６に示すように、カムローラ３３２がカム面１１１の大径部１１１ａに向かって上昇する。すると、アッパアーム部３３は、回転中心軸部１１から離隔する方向に移動して爪部３３１をウェハ３のエッジより外方に移動させながら、爪部３３１をウェハ３のエッジの高さ位置まで上昇する。他のアッパアーム３４、３５は、開閉することなく同様の高さ位置まで上昇することになる。
【００４２】
さらに、昇降駆動部１５が作動されてカムローラ３３２が筒状軸部３１と共に上昇すると、図７に示すように、カムローラ３３２はカム面１１１の小径部１１１ｂに到達してアッパアーム部３３、３４、３５を受渡しアーム部２０の下段爪部２２１、２３１上方の位置に移動させるとともに、コイルばね３３３の付勢力によってアッパアーム部３３を回転中心軸部１１側に接近させ、ウェハ３のエッジを他のアッパアーム部３４、３５側に当接させてウェハ３のエッジを３点にて把持する。
【００４３】
このウェハ３の高さ位置は、図１の二点鎖線で示すウェハのうち、下方に配置されたウェハ３の位置に一致することとなり、次に、この高さ位置で保持クランパー３０を１回転させる。
【００４４】
保持クランパー３０の回転駆動する回転駆動部１４の駆動モータ１４１を作動して、図２の矢印に示すように、筒状軸部３１を１回転させる。アッパアーム部３３、３４、３５の爪部３３１、３４１、３５１に把持されているウェハ３は、筒状軸部３１の１回転に伴って機台１０に対して１回転する。検出部においては、検出部４０の位置検出センサ４４は、ウェハ３の回転と同時にウェハ３のエッジに向かって投光部４２から受光部４３に向かって光を発射することによりウェハ３のノッチまたはオリフラ位置を検出し、ウェハ有無センサ４７では、投光部４５を受光部４６に向かって光を発射することにより上段爪部２２２、２３２に保持されたウェハ３の有無を検出することとなる。
【００４５】
ノッチまたはオリフラ位置が検出されたウェハ３は、ノッチまたはオリフラ位置を回転基準位置として一致するために１回転した位置から、図示しない制御装置で演算されて駆動された前述のモータ１４１により所定の角度回転してノッチまたはオリフラ位置を基準回転位置に合わせる。
【００４６】
次に、位置合わせしたウェハ３は、さらに上昇して、図８〜９に示すように、バッファステージに移載される。つまり、昇降駆動部１５のモータ１５１の作動によってボールねじ１５５が回転され、ナット部材１５６及び昇降プレート１５８の上昇により筒状軸部３１の上昇とともにカムローラ３３２が上昇してカム面１１１の上部大径部１１１ｃに係合する。カムローラ３３２が上部大径部１１１ｃに係合することによって、保持クランパー３０のアッパアーム部３３、３４、３５は受渡しアーム部２０の上段爪部２２２、２３２より僅かに上昇した位置に移動するとともに、アッパアーム部３３は回転中心軸部１１に対して離隔することから保持クランパー３０はウェハ３の外径より大きく開かれる。しかしながらウェハ３はアッパアーム部３３の爪部３３１の底面に保持されていることから保持クランパー３０から脱落することはない。
【００４７】
なお、保持クランパー３０の上昇時、受渡しアーム部２０は、ウェハ３または受渡しアーム部２０との干渉を回避するために開閉駆動部１２によって、ロアアーム部２２、２３が開く。この作用は、モータ１２１を作動させてカム部材２７を回転することによって、図５に示すように、一対のカムローラ２８、２８をカム部材２７の凹部２７２、２７２から凸部２７１、２７１に係合移動させ、これによってロアアーム部２２、２３を回転中心軸部１１より離隔する方向に移動させることとなる。
【００４８】
そして、ウェハ３が受渡しアーム部２０の上段爪部２２２、２３２より上方に移動すると、カム部材２７をさらに回転させ一対のカムローラ２８、２８を、カム部材２７の凸部２７１、２７１から凹部２７２、２７２に係合移動させる。これによって、図９に示すように、ロアアーム部２２、２３の上段爪部２２２、２３２はそれぞれ回転中心軸部１１側に接近させて、ウェハ３の保持できる位置に移動されることとなる。
【００４９】
この状態で、保持クランパー３０を降下させると、保持クランパー３０は開いた状態に有る（アッパアーム部３３がウェハ３の外径より外方に移動している）ことから、図１０に示すように、ウェハ３は受渡しアーム部２０の上段爪部２２２、２３２上に移載され、バッファステージに収納されることとなる。保持クランパー３０がさらに降下して、アッパアーム３３、３４、３５の爪部３３１、３４１、３５１を、受渡しアーム部２０の下段爪部２２１、２３１より下方に位置させる。
【００５０】
この保持クランパー３０の降下の際、もし、保持クランパー３０のアッパアーム３３、３４、３５のいずれかの爪部３３１、３４１、３５１（図例では爪部３５１）が、図１１に示すように、受渡しアーム部２０のロアアーム部２２または２３の下段爪部２２１、２３１（図例では下段爪部２３１）とオーバーラップした位置にある場合、保持クランパー３０は受渡しアーム部２０と干渉して降下できないことから、図３〜４に示すように、受渡しアーム部２０をロアアーム部２２または２３の下段爪部２２１、２３１とアッパアーム部３３または３４または３５の爪部３３１、３４１、３５１に干渉しない位置に所定角度回転させる。
【００５１】
この作動は、受渡しアーム部２０のシフト角度回転駆動部１３によって行なわれる。つまり、モータ１３１を作動させると偏心カム１３２が回転し、偏心カム１３２の偏心ストローク分カムローラ２６を移動させることになり、カムローラ２６を装着している揺動レバー２５が、図１２に示すように、回転中心に対して揺動し回転軸部２１を５〜７°回転させることとなって、ロアアーム部２２または２３の下段爪部２２１、２３１とアッパアーム部３３または３４または３５の爪部３３１、３４１、３５１とのオーバーラップを回避することとなる。
【００５２】
受渡しアーム部２０と保持クランパー３０とのオーバーラップが回避されると、保持クランパー３０を降下させて、次のウェハ３がハンド５で搬入されるのを待つことになる。
【００５３】
次のウェハ３がハンド５で搬入されて受渡しアーム部２０の下段爪部２２１、２３１上に移載されると、ハンド５が再びロボット側に復帰移動されて、前述の作用の通り下段爪部２２１、２３１に保持されたウェハ３の位置合わせを行なう。つまり、この状態では、バッファステージに位置合わせを終了したウェハ３が待機されている状態で、次のウェハ３は保持クランパー３０で把持されてウェハ３のノッチまたはオリフラの位置合わせを行なうことができる。
【００５４】
そして、位置合わせが終了した次のウェハ３が、保持クランパー３０から受渡しアーム部２０の下段爪部２２１、２３１に移載すると、ハンド５が搬入されて、受渡しアーム部２０の上段爪部２２２、２３２上に待機されているウェハ（バッファステージ上のウェハ）３と下段爪部２２１、２３１上に移載されたウェハを順次搬出する。そして、再び新しいウェハを搬入して新たにウェハの位置合わせを行なうこととなる。これによって、１サイクルが終了する。
【００５５】
なお、ハンド５が位置合わせを終了した上下２枚のウェハを搬出する際には、例えば、ハンドが２段に配置されたロボットを設置すれば、同時に２枚のウェハを搬出することができて、スループットさらに向上することができる。
【００５６】
上記のように、実施形態のアライナー装置１は、ウェハ３のエッジを把持して回転することから、ウェハ３のずれを発生させずに回転することができ、確実に位置決め精度を向上させるとともに高速回転を可能とすることができる。
【００５７】
また、受渡しアーム部２０が２段の爪部（下段爪部２２１、２３１と上段爪部２２２、２３２）を有していることから、一方の爪部（例えば、上段爪部２２２、２３２）をバッファステージとして構成でき、ノッチまたはオリフラ位置を検出したウェハ３をバッファステージに待機させた状態で、ウェハ３のノッチまたはオリフラの位置検出作業を連続して行なうことができスループットを向上することができる。
【００５８】
さらに、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。
【００５９】
また、昇降可能に構成された保持クランパー３０が、受渡しアーム部２０とオーバラップする位置にある時には、つまり、保持クランパー３０の爪部３３１、３４１、３５１のいずれかと、受渡しアーム部２０の下段爪部２２１、２３１のいずれかが同じ角度で一致する位置にある場合には、保持クランパー３０の爪部３３１、３４１、３５１は、昇降することによって受渡しアーム部２０の下段爪部２２１、２３１に干渉することから、回転駆動部１３が、受渡しアーム部２０に対してオーバーラップを回避する所定角度分移動させることになり、保持クランパー３０の爪部３３１、３４１、３５１と受渡しアーム部２０の下段爪部２２１、２３１とが干渉しない位置で、保持クランパー３０が昇降してウェハ３を受渡しアーム部２０に保持させることができる。
【００６０】
この際、回転駆動部１３は、偏心カム１３２と、カムローラ２６を有する揺動レバー２５を備えていることから、偏心カム１３２によって揺動レバー２５を所定角度揺動させることができ、その結果、受渡しアーム部２０を所定角度揺動させて、保持クランパー３０と受渡しアーム部２０との干渉を回避することができ、容易な構成でオーバーラップを回避させることができる。
【００６１】
さらに、ノッチまたはオリフラの位置を検出されたウェハ３を、保持クランパー３０が保持した状態で、上段爪部２２２、２３２（バッファステージ）に移載する際、受渡しアーム部２０には、カム部材２７と一対のカムローラ２８、２８により２本のロアアーム部２２、２３を開閉するように構成されていることから、ウェハ３は受渡しアーム部２０の上段爪部２２２、２３２に干渉することなく昇降できることとなる。
【００６２】
また、保持クランパー３０が少なくとも３個のアッパアーム部３３、３４、３５を有し、１個のアッパアーム部３３が水平方向に移動できることから、保持クランパー３０はウェハ３の外径より大きく開いてウェハ３の把持可能な位置に移動して受渡しを可能とし、さらに閉じることによってウェハ３のエッジを確実に把持することができる。
【００６３】
また、開閉駆動部１６が、垂直方向に形成されたカム面１１１と、カム面１１１に沿って移動可能なカムローラ３３２を有することから、保持クランパー３０が昇降すると同時に開閉可能に形成されることとなって、保持クランパー３０がウェハ３の高さ位置に移動してウェハ３のエッジを把持することが可能となる。
しかもカム面１１１が垂直方向に形成されていることから、横方向のスペースを小さく形成することができてコンパクトに構成されたアライナー装置１を提供することができる。
【００６４】
なお、アライナー装置１の構成は上記に限定するものではなく、例えば、シフト角度回転駆動部１３の構成は、上記のように偏心カムとカムローラで行なうことに限定するものではなく、他のカム機構、例えば溝カムとカムローラまたは異形のカム形状を使用したカム機構、あるいはカム機構でなくてもシリンダを使用したシリンダ機構であってもよい。
【００６５】
また、開閉駆動部１６も上記のようなカム機構でなく、他のカム機構でもよくさらには、シリンダ機構であってもよい。
【００６６】
さらに、昇降駆動部１５の昇降駆動は、ボールねじ機構でなくシリンダ機構でもよく、またカム機構あるいはクランク機構を使用してもよい。
【００６７】
また、受渡しアーム部２０を構成するロアアーム部２２、２３は、２本でなく放射線状に等角度で形成したものであれば３本以上であってもよい。この場合、ハンドが出入できるように設計されればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一形態によるウェハのアライナー装置を示す正面図である。
【図２】同平面図である。
【図３】図１における検出部を除いたアライナー装置を示す正面断面図である。
【図４】図３におけるIV−IV断面図である。
【図５】図３におけるV −V 断面図である。
【図６】保持クランパーがウェハの把持位置に上昇して開いた状態を示す図である。
【図７】保持クランパーがさらに上昇してウェハを把持する状態を示す図である。
【図８】保持クランパーがさらに上昇してウェハをバッファステージの上方に移動して開いた状態を示す図である。
【図９】保持クランパーが図８の状態から降下してウェハをバッファステージに載置させる状態を示す図である。
【図１０】保持クランパーが図９の状態から、元の下方に移動した状態を示す図である。
【図１１】保持クランパーと受渡しアーム部とがオーバーラップした状態を示す平面図である。
【図１２】保持クランパーと受渡しアーム部とがオーバーラップを解除した状態を示す平面図である。
【図１３】従来のウェハのアライナー装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…ウェハのアライナー装置
３…ウェハ
５…ハンド
１０…機台
１１…回転中心軸部
１１１…カム面（第２カム手段）
１２…開閉駆動部（第１開閉駆動手段）
１３…シフト角度回転駆動部（第１回転駆動手段）
１３２…偏心カム
１４…回転駆動部（第２回転駆動手段）
１５…昇降駆動部（昇降駆動手段）
１６…開閉駆動部（第２開閉駆動手段）
２０…受渡しアーム部（受渡し手段）
２１…回転軸部
２２、２３…ロアアーム部（ウェハ保持アーム）
２２１、２３１…下段爪部
２２２、２３２…上段爪部（バッファステージ）
２５…揺動アーム
２６…カムローラ
２７…カム部材（第１カム手段）
２８…カムローラ（第１ローラ手段）
３０…保持クランパー（保持手段）
３１…筒状軸部
３３、３４、３５…アッパアーム部（クランプアーム）
３３１、３４１、３５１…爪部（ウェハ把持部）
３３２…カムローラ（第２ローラ手段）
４０…検出部（検出手段）
４４…位置検出センサ
４７…ウェハ有無センサ

Claims

ウェハを保持して回転可能に配置される保持手段と、ロボットから搬送されたウェハを保持して前記保持手段に受渡しする受渡し手段と、前記ウェハの回転中にノッチまたはオリフラ位置を検出する検出手段と、を備え、前記ウェハのノッチまたはオリフラ位置を基準回転位置に一致させるように構成されたウェハのアライナー装置であって、
前記受渡し手段は、前記ウェハ保持部を２段に有するとともに、第１回転駆動手段によって所定角度回転可能に構成され、さらに、前記保持手段を、前記ウェハ保持部の上方と下方の間で昇降できるように第１開閉駆動手段によって開閉可能に構成され、
前記保持手段は、前記受渡し手段のウェハ保持部を間にして昇降可能なウェハ把持部を有して第２回転駆動手段によって回転可能に構成され、かつ昇降駆動手段によって、前記ウェハを前記受渡し手段のウェハ保持位置を間にして下方の位置から上方の位置まで移動可能に構成されるとともに、前記ウェハのエッジを把持または把持解除するための第２開閉駆動手段によって開閉可能に構成されていることを特徴とするウェハのアライナー装置。
前記第１回転駆動手段が、前記保持手段と前記受渡し手段とのオーバーラップを回避するためのシフト角度分回転可能に構成されることを特徴とする請求項１記載のウェハのアライナー装置。
前記第１回転駆動手段が、偏心カムと、前記偏心カムに係合可能なカムローラを有する揺動レバーとを有して構成されることを特徴とする請求項２記載のウェハのアライナー装置。
前記受渡し手段が、少なくとも２個のウェハ保持アームを有し、前記ウェハ保持アームが、第１カム手段と前記第１カム手段に係合可能な第１ローラ手段を備える前記第１開閉駆動手段により軸心に対して接近離隔する方向に、移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載のウェハのアライナー装置。
前記保持手段が、回転中心から放射線方向に配設される複数のクランプアームを有し、前記各クランプアームが、前記ウェハのエッジを把持する把持部を有するとともに、少なくとも１個のクランプアームが前記第２開閉駆動手段によって水平方向に移動可能に構成されることを特徴とする請求項１記載のウェハのアライナー装置。
前記第２開閉駆動手段が、垂直方向に形成されたカム部を有する第２カム手段と、前記第２カム手段に係合可能に配置され前記カム部に沿って移動可能な第２ローラ手段とを有して構成されていることを特徴とする請求項５記載のウェハのアライナー装置。