JPH0737967A - ウエハの位置合わせ装置および位置合わせ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な機構でしかも短時間に位置合わせを行
えるウエハの位置合わせ装置と位置合わせ方法を提供す
ること。 【構成】 ウエハ１０の収納位置とステージ４との間に
少なくとも３つのセンサー５１から成るセンサー群５を
設けた位置合わせ装置１であり、ウエハ１０を移動する
間にウエハ１０の周縁部の位置を検出し、この検出位置
に基づいて演算部７によりウエハ１０の中心位置を算出
し、算出したウエハ１０の中心位置に基づき位置補正機
構８によりステージ４の中心をウエハ１０の中心位置に
位置合わせし、回転用モータ９を用いてウエハ１０を回
転させてオリフラ１１を一定方向に合わせるようにした
位置合わせ方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウエハの中心位置を算
出するとともにオリエンテーションフラットを一定方向
に合わせるウエハの位置合わせ装置および位置合わせ方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程において、カセッ
ト等の収納容器に収納されたウエハを製造装置内に搬送
する際、その中心位置やオリエンテーションフラット
（以下、オリフラとする）の方向を合わせる位置合わせ
が頻繁に行われている。従来、ウエハの位置合わせを行
う装置としては、カセットからウエハを取り出して所定
のステージ上に移載するための移載機構と、ステージ上
に配置されたウエハの周縁部を少なくとも２方向から挟
持して機械的にウエハの中心位置を合わせるチャック
と、オリフラの方向を合わせるためウエハを回転させる
モータとから構成されている。

【０００３】このようなウエハの位置合わせ装置を用い
てウエハの中心位置とオリフラの方向とを合わせるに
は、先ず、移載機構を用いてウエハをカセットから取り
出してステージ上に載置し、この状態でチャックを用い
てウエハを挟持する。これにより位置がずれた状態でス
テージ上に載置されたウエハはチャックの位置により規
制され、その中心位置がステージの中心と位置合わせさ
れる。この状態でウエハをステージ上に保持しモータを
回転させることによりウエハを回転させ、オリフラが所
定の方向に向いた時点でモータの回転を止めてオリフラ
の方向を合わせる。ウエハの中心位置とオリフラの方向
とを位置合わせした状態でウエハを所定の位置へ搬出す
る。

【０００４】また、他の位置合わせ装置としては、ステ
ージの周辺にセンサーが配置されたものがあり、これを
用いて位置合わせを行うには、ステージ上にウエハを載
置した状態でセンサーを走査させてウエハの外形を検出
し、その検出値からウエハの中心位置を算出して、中心
位置のずれ量を補正するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなウエハの位置合わせ装置および位置合わせ方法には
次のような問題がある。すなわち、このウエハの位置合
わせ装置では、ウエハの中心位置を合わせるチャックを
移動させたりセンサーを走査させるための機構が必要で
あり、位置合わせ装置の構成の複雑化を招くとともに、
ウエハの近傍でダストが発生しやすくクリーン度の低下
を招くことになる。

【０００６】また、このウエハの位置合わせ方法では、
ウエハをステージ上に移載した後にチャックやセンサー
を用いてウエハの中心位置を合わせているため、位置合
わせを行うための段階的な作業が必要となり、位置合わ
せ時間（タクトタイム）の短縮化を図る上で問題となっ
ている。このような位置合わせ装置を用いてウエハを搬
送することで、製造装置における生産性向上や歩留り向
上を図るのが困難となる。よって、本発明は簡単な機構
でしかも短時間に位置合わせを行えるウエハの位置合わ
せ装置および位置合わせ方法を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するために成されたウエハの位置合わせ装置と
位置合わせ方法である。すなわち、このウエハの位置合
わせ装置は、ウエハを収納位置からステージ上に移載し
てウエハの中心位置を検出するとともに、ウエハのオリ
フラの方向を合わせるものであり、ウエハを収納位置か
ら取り出してステージ上まで移載する移載手段を設け、
収納位置とステージとの間に少なくとも３つのセンサー
から成るセンサー群を設ける。

【０００８】そして、これらの３つのセンサーを、ウエ
ハに対して平行な面内でかつウエハの移動方向に対して
垂直な方向に少なくともオリフラの長さよりも広い間隔
をもって配置しておき、ウエハの移動により３つのセン
サーがウエハの周縁部を検出した際におけるウエハの移
動方向における基準位置に対する検出位置と、この検出
位置に基づいたウエハの中心位置とを演算手段にて算出
させる。また、位置補正手段を設けてウエハがステージ
上まで到達した状態で演算手段により算出された中心位
置にステージの中心を位置合わせするようにする。さら
に、回転手段を設けてステージ上にウエハを載置した状
態でウエハを回転させてオリフラを一定方向に合わせる
ようにしたウエハの位置合わせ装置である。

【０００９】また、このウエハの位置合わせ方法は、ウ
エハを収納位置からステージ上に移載してウエハの中心
位置を検出するとともに、ウエハのオリフラの方向を合
わせる方法であり、先ず、収納位置からウエハを取り出
してステージ上に移載するまで間にウエハの周縁部を検
出し、その検出情報に基づいてウエハの中心位置を算出
する。次いで、中心位置に基づいてステージの位置を補
正し、ステージの中心でウエハの中心位置を保持する。
そして、ウエハを保持した状態でステージを回転させオ
リフラの方向を一定方向に合わせてウエハを位置合わせ
を行う。

【００１０】また、このウエハの位置合わせ方法におい
て、検出情報からウエハの周縁部のうちのオリフラを除
く異なる３箇所の位置情報を得て、この３か所の位置情
報に基づきウエハの中心位置を算出するようにしたウエ
ハの位置合わせ方法でもある。

【００１１】

【作用】収納位置とステージとの間に設けられた少なく
とも３つのセンサーから成るセンサー群により、ウエハ
が収納位置からステージ上まで移載される間にウエハの
周縁部の位置を検出できる。また、３つのセンサーがウ
エハに対して平行な面内でかつウエハの移動方向に対し
て垂直な方向に少なくともオリフラの長さよりも広い間
隔をもってそれぞれ配置されているため、ウエハの周縁
部のうちのオリフラを検出するセンサーが無いか、また
は１つだけとなる。すなわち、残りの２つのセンサーは
ウエハの周縁部のオリフラ以外の部分（円周部分）を検
出するため、この検出した位置に基づいてウエハの中心
位置を算出することができる。

【００１２】また、収納位置からステージ上までウエハ
を移載する間にウエハの周縁部を検出することで、ウエ
ハがステージ上に載置される際にはウエハの中心位置が
算出でき、ウエハがステージの上方に達した段階で即座
にウエハの中心位置をステージの中心で保持することが
できるようになる。また、オリフラ以外のウエハの周縁
部のうちの異なる３箇所の位置情報に基づき円の方程式
等を用いることで正確なウエハの中心位置を算出するこ
とができる。

【００１３】

【実施例】以下に、本発明のウエハの位置合わせ装置お
よび位置合わせ方法を図に基づいて説明する。先ず、本
発明のウエハの位置合わせ装置を図１の概略斜視図に基
づいて説明する。すなわち、この位置合わせ装置１は、
ウエハ１０が収納されたカセット２を所定の位置に載置
した状態でそのカセット２内からウエハ１０を取り出
し、ステージ４上に移載してウエハ１０の中心位置とオ
リフラ１１の方向とを合わせるものである。

【００１４】位置合わせ装置１には、カセット２からウ
エハ１０を取り出すための例えばＪ型のアーム３１が設
けられており、真空吸着等を利用してこのアーム３１で
ウエハ１０を保持し移載機構３によってステージ４上ま
で移載できるようになっている。アーム３１を移動させ
る移載機構３は例えばパルスモータから成るモータ３２
とボールネジとにより構成されており、基準位置に対す
るアーム３１の移動量（パルス数など）を正確に把握で
きるようになっている。

【００１５】また、カセット２を載置した際のウエハ１
０の収納位置からステージ４までの間には、少なくとも
３つのセンサー５１（図では４つ）から成るセンサー群
５が設けられている。このセンサー５１は例えば反射型
の光ファイバセンサーから成るものであり、各センサー
５１は、ウエハ１０に対して平行な面内でかつウエハ１
０の移動方向と垂直な方向に少なくともオリフラ１１の
長さより広い間隔をもって配置されている。

【００１６】このようなセンサー群５はウエハ１０の搬
送位置よりもわずかに下方に設けられており、ウエハ１
０をカセット２からステージ４上へ移載する際にそのウ
エハ１０が各センサー５１の上方を通過するようになっ
ている。光ファイバセンサーから成るセンサー５１の場
合には、センサー５１から上方に出射された光がウエハ
１０の通過開始とともに反射されて再びセンサー５１で
受光され、通過終了により反射光の受光が無くなること
になる。これにより、ウエハ１０の周縁部の位置を非接
触で検出できることになる。また、各センサー５１は正
確な位置に固定されているため発塵の恐れがないととも
に、ウエハ１０の上方に何も配置する必要がないためダ
ウンフロー等によるウエハ１０へのダストの付着もなく
なる。

【００１７】さらにこの位置合わせ装置１には、センサ
ー５１からの信号に基づいてウエハ１０の位置（モータ
３２によるパルス数等）を算出したり、各情報に基づい
てウエハ１０の中心位置を算出するための演算部７が設
けられている。また、演算部７からの信号に基づいてウ
エハ１０の中心位置へステージ４の中心を移動させるた
めの位置補正機構８が設けられている。

【００１８】位置補正機構８は、例えばＸ−Ｙステージ
とそれぞれの軸方向に基台を移動させるモータ８１、８
２とから構成されるものであり、ステージ４の位置補正
を精密に行えるようになっている。さらに、位置補正機
構８とステージ４との間には、ステージ４を回転させる
ための回転用モータ９が備えられており、ステージ４上
に載置されたウエハ１０を回転させてオリフラ１１の方
向を合わせることができるようになっている。

【００１９】次に、このようなウエハの位置合わせ装置
１を用いた位置合わせ方法について説明する。先ず、ウ
エハ１０が収納されたカセット２を位置合わせ装置１の
上部に配置し、移載機構３のアーム３１をカセット２か
ら取り出したいウエハ１０の下方に配置する。この状態
でカセット２をわずかに下降させるか、またはアーム３
１をわずかに上昇させることによりウエハ１０をアーム
３１上に載置する。アーム３１には吸着用のノズル（図
示せず）が設けられており、このノズルから空気を引き
込むことでウエハ１０を吸着保持できるようになってい
る。

【００２０】次に、移載機構３のモータ３２を駆動して
ボールネジを回転させてアーム３１をステージ４の方向
に移動する。アーム３１の移動にともないウエハ１０が
ステージ４の方向へ移動してセンサー群５の上方を通過
する。

【００２１】図２は、ウエハ１０が通過する際のセンサ
ー５１ａ〜５１ｄの作動を説明する図である。すなわ
ち、図２（ａ）に示すようにウエハ１０が搬送方向に沿
って移動してセンサー群５の上方を通過し始める段階
で、４つのセンサー５１ａ〜５１ｄのうちの例えば内側
の２つのセンサー５１ｂ、５１ｃが先ず作動し、さらに
ウエハ１０が移動することにより外側の２つのセンサー
５１ａ、５１ｄが作動する。

【００２２】そして、この作動による信号が図１に示す
演算部７に送られて、演算部７では各センサー５１ａ〜
５１ｄが作動した際のウエハ１０の搬送方向における基
準位置に対する検出位置を算出する。例えば、移載機構
３がパルスモータから成るモータ３２により駆動する場
合には、その原点からのパルス数を求めることにより検
出位置を算出する。これにより、各センサー５１ａ〜５
１ｄの位置でのウエハ１０の周縁部の一方側の位置を検
出することができる。

【００２３】次に、図２（ｂ）に示すように、そのまま
ウエハ１０が移動してセンサー群５の上方を通過し終わ
る段階で各センサー５１ａ〜５１ｄの作動が終了する。
この作動の終了の信号が各センサー５１ａ〜５１ｄから
演算部７に送られて、演算部７では各センサー５１ａ〜
５１ｄが作動した際のウエハ１０の搬送方向における基
準位置に対する検出位置（パルス数等）を算出する。こ
れにより、各センサー５１ａ〜５１ｄの位置でのウエハ
１０の周縁部の他方側の位置を検出することができる。

【００２４】次に、ウエハ１０がステージ４に至る前ま
でに演算部７に送られたこれらの情報に基づいてウエハ
１０の中心位置を算出する。図３は、ウエハ１０の中心
位置の算出を説明する図である。すなわち、ウエハ１０
の搬送方向（図中矢印）における基準軸Ｘ−Ｙ、および
原点Ｏが設定されており、これを基準としたウエハ１０
の中心位置Ｏ’のずれ量を算出する。

【００２５】また、ウエハ１０に描かれた実線は、ウエ
ハ１０がセンサー群５の上方を通過した際における各セ
ンサー５１ａ〜５１ｄの検知位置である。そして、各検
知位置の両端をウエハ１０の周縁部における検出点（Ａ
１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）とす
る。

【００２６】先ず、このような検出点に基づき、各検出
位置における中点を求める。すなわち、検出点Ａ１、Ａ
２の中点Ｍ１と検出点Ｂ１、Ｂ２の中点Ｍ２と検出点Ｃ
１、Ｃ２の中点Ｍ３、および検出点Ｄ１、Ｄ２の中点Ｍ
４を算出する。そして算出した各中点のＹ座標の比較を
行う。例えば、検出点Ｄ１がオリフラ１１に当たる場合
には、中点Ｍ４のＹ座標だけが他の中点Ｍ１〜Ｍ３のＹ
座標よりも特異な値となる。このようにして、各中点の
Ｙ座標の比較を行うことでどの検出点がオリフラ１１の
位置を示しているかを特定できる（各中点のＹ座標のう
ち特異な値を見つけるために少なくとも３つの中点を算
出する必要がある）。

【００２７】なお、各センサー５１ａ〜５１ｄの間隔ｄ
１〜ｄ３は、オリフラ１１の長さＬよりも長く設けられ
ているため、オリフラ１１が通過するのはセンサー５１
ａ〜５１ｄのうちの多くとも１つということになる。ま
た、各中点のＹ座標に特異な値が無い場合には、どのセ
ンサー５１ａ〜５１ｄ上にもオリフラ１１が通過しなか
ったことになり、各検出点は全てウエハ１０の周縁部の
うちの円周部分を示していることになる。

【００２８】次に、各検出点のうちのオリフラ１１を示
す検出点（例えば、Ｄ１）を除く検出点（Ａ１、Ａ２、
Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ２）に基づいてウエハ１０
の中心位置Ｏ’の座標を算出する。すなわち、これらの
検出点はウエハ１０の周縁部のうちの円周部分を示して
おり、これらの検出点のうちの３つを用いて円の方程式
に基づき中心位置Ｏ’の座標を計算する。

【００２９】例えば、図４に示すように検出点Ａ１、Ｃ
１、Ｄ２の３つを用いてウエハ１０の中心位置Ｏ’を算
出するには、各検出点Ａ１、Ｃ１、Ｄ２の座標（Ａ１の
座標を（Ｘ１、Ｙ１）、Ｃ１の座標を（Ｘ２、Ｙ２）、
Ｄ２の座標を（Ｘ３、Ｙ３）とする）を数１〜数３に代
入してウエハ１０の中心位置Ｏ’の座標（ａ、ｂ）を求
める（なお、ウエハ１０の半径をＲとする）。

【数１】

【数２】

【数３】

【００３０】これによりウエハ１０の中心位置Ｏ’の座
標（ａ、ｂ）を求め、原点Ｏからのずれ量を算出する。
そして、ウエハ１０が図１に示すステージ４の上方に配
置された段階で、そのずれ量、すなわち座標（ａ、ｂ）
に応じたステップ数を演算部７から位置補正機構８のモ
ータ８１、８２に与え、ステージ４の中心がウエハ１０
の中心位置Ｏ’に合うように位置を補正する。

【００３１】この状態でステージ４をわずかに上昇する
ことにより、ウエハ１０の中心位置Ｏ’をステージ４の
中心で保持することができる。つまり、カセット２から
ウエハ１０が取り出されてステージ４上に配置されるま
での間にウエハ１０の中心位置Ｏ’が算出され、ステー
ジ４にてウエハ１０を保持する際にはそのずれ量が既に
補正されていることになる。

【００３２】そして、ステージ４にてウエハ１０の中心
位置Ｏ’を保持した後に中心位置Ｏ’を原点Ｏに位置合
わせして回転用モータ９を回転させ、オリフラセンサー
６を用いてオリフラ１１を一定方向に合わせる。これに
より、ウエハ１０の中心位置Ｏ’とオリフラ１１の方向
とを正確に、しかも迅速に位置合わせすることができ
る。

【００３３】ウエハ１０の中心位置Ｏ’とオリフラ１１
の方向との位置合わせが完了した後は、再びカセット２
に戻しても、また他のカセット２へ収納してもよい。ま
た、ウエハ１０の位置合わせを行った状態で図示しない
半導体製造装置へ搬送し、所定の処理を行うようにして
もよい。

【００３４】なお、本実施例においては４つのセンサー
５１ａ〜５１ｄを用いた例について説明したが、本発明
は少なくとも３つのセンサーを用いればよい。また、各
センサーは必ずしも一列に配置されている必要はない
が、それぞれの位置（基準位置に対する座標）を正確に
演算部７に与えておき中心位置Ｏ’の算出の際に用いる
ようにすればよい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のウエハの
位置合わせ装置および位置合わせ方法によれば次のよう
な効果がある。すなわち、この位置合わせ装置において
は、ウエハの位置を検出するために収納位置とステージ
との間に固定配置した非接触式のセンサーを用いている
ため、ウエハの近傍でダストが発生することがなくクリ
ーン度を維持することが可能となり、生産の歩留り向上
につながる。しかも、センサーを移動するための機構が
不要となるため装置全体を小型にすることができ、クリ
ーンルームの省スペース化を図ることが可能となる。

【００３６】また、この位置合わせ方法においては、ウ
エハを収納位置からステージまで搬送する間にウエハの
位置を検出してその中心位置を算出するため、ウエハが
ステージの上方に達した段階で即座にウエハの中心位置
をステージの中心で保持することが可能となる。このた
め、短時間でウエハの位置合わせを行うことが可能とな
り、ウエハの位置合わせを伴う移載作業のタクトタイム
の短縮化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の位置合わせ装置を説明する概略斜視図
である。

【図２】センサーの作動を説明する図で、（ａ）は作動
開始、（ｂ）は作動終了を示すものである。

【図３】ウエハの中心位置の算出を説明する図である。

【図４】ウエハの中心位置の算出の一例を説明する図で
ある。

【符号の説明】

１ 位置合わせ装置 ２ カセット ３ 移載機構 ４ ステージ ５ センサー群 ７ 演算部 ８ 位置補正機構 ９ 回転用モータ １０ ウエハ １１ オリエンテーションフラット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハを収納位置からステージ上に移載
   して該ウエハの中心位置を検出するとともに、該ウエハ
   のオリエンテーションフラットの方向を合わせるウエハ
   の位置合わせ装置において、 前記ウエハを前記収納位置から取り出して前記ステージ
   上まで移載するための移載手段と、 前記収納位置と前記ステージとの間に設けられた少なく
   とも３つのセンサーから成り、該３つのセンサーが前記
   ウエハに対して平行な面内でかつ該ウエハの移動方向に
   対して垂直な方向に少なくとも前記オリエンテーション
   フラットの長さよりも広い間隔をもってそれぞれ配置さ
   れたセンサー群と、 前記ウエハの移動により前記３つのセンサーが該ウエハ
   の周縁部を検出した際における該ウエハの移動方向にお
   ける基準位置に対する検出位置を算出し、該検出位置に
   基づいて前記ウエハの中心位置を算出する演算手段と、 前記ウエハが前記ステージ上まで到達した状態で、前記
   算出手段により算出した前記中心位置に該ステージの中
   心を位置合わせするための位置補正手段と、 前記ステージ上に前記ウエハを載置した状態で該ウエハ
   を回転させ前記オリエンテーションフラットを一定方向
   に合わせるための回転手段とから成ることを特徴とする
   ウエハの位置合わせ装置。
2. 【請求項２】 ウエハを収納位置からステージ上に移載
   して該ウエハの中心位置を検出するとともに、該ウエハ
   のオリエンテーションフラットの方向を合わせるウエハ
   の位置合わせ方法において、 前記収納位置から前記ウエハを取り出して前記ステージ
   上に移載するまで間に該ウエハの周縁部を検出し、その
   検出情報に基づいて該ウエハの中心位置を算出する工程
   と、 次いで、前記中心位置に基づいて前記ステージの位置を
   補正して該ステージの中心で該ウエハの中心位置を保持
   する工程と、 前記ウエハを保持した状態で前記ステージを回転させ前
   記オリエンテーションフラットの方向を一定方向に合わ
   せる工程とから成ることを特徴とするウエハの位置合わ
   せ方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載のウエハの位置合わせ方法
   において、 前記検出情報から前記ウエハの周縁部のうちのオリエン
   テーションフラットを除く異なる３箇所の位置情報を得
   て、該３か所の位置情報に基づき該ウエハの中心位置を
   算出することを特徴とするウエハの位置合わせ方法。