KR101336556B1 - 웨이퍼 위치 맞춤 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼(W)를 탑재 스테이지에 탑재하여 회전시켜서 웨이퍼(W)의 위치 맞춤을 실행하는 장치에 있어서, 웨이퍼(W)의 주연의 검출을 고정밀도로 실행하고, 또한 웨이퍼(W)의 중심 위치 맞춤을 신속하게 실행하는 것이다. 탑재 스테이지(22)의 양측에 2개의 가이드 부재(33)로 이루어지는 쌍을 서로 접근 및 이격 가능하게 마련하고, 웨이퍼(W)가 탑재 스테이지(22)상에 탑재된 후, 가이드 부재(33)에 의해 웨이퍼(W)를 양측에서 끼우도록 해서, 웨이퍼(W)의 중심이 탑재 스테이지(22)의 회전 중심으로부터 크게 벗어나 있을 경우에도 상기 회전 중심에 근접시킨다. 한편, 탑재 스테이지(22)의 진공 척에 구멍부(53a)로부터 공기를 토출시키도록 구성하고, 웨이퍼(W)의 중심 근접 동작은 이 공기에 의해 웨이퍼(W)를 부상시켜서, 상처가 나지 않게 한다. 웨이퍼(W)의 중심이 대략적으로 맞춰져 있는 상태로 회전되므로, 광 센서의 검출 영역의 폭을 작게 할 수 있어서 검출 정밀도가 향상된다.

Description

웨이퍼 위치 맞춤 장치{WAFER POSITIONING APPARATUS}

본 발명은 웨이퍼를 탑재 스테이지에 적재하여 회전시키면서 그 주연을 검출하고, 웨이퍼의 방향을 맞추는 웨이퍼 위치 맞춤 장치에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼(이하 웨이퍼라고 한다)는 결정의 방향을 표시하기 위해서 그 방향을 특정하기 위한 절결부인 오리엔테이션 플랫(orientation flat)이나 노치라고 불리는 V자형의 절결부가 형성되어 있다. 그리고, 반도체 제조 장치에서는, 처리의 평가를 맞추기 위한 점 등으로부터 처리를 실행하기 전에 위치 맞춤 장치에 의해 절결부를 소정의 방향으로 향하게 하는 작업이 실행된다. 또한, 반송 아암에 의해 처리 용기내의 탑재대인 웨이퍼를 주고 받을 때에 중심이 탑재대의 중심과 일치하도록 하기 위해서, 상기 위치 맞춤 장치를 이용해서 웨이퍼의 중심 위치를 맞추도록 하고 있다. 또한, 웨이퍼상의 IC칩의 검사 장치인 프로브 장치에 있어서도, 이러한 위치 맞춤이 필요하지만, 프로브 카드의 프로브 니들과 웨이퍼상의 전극 패드를 정확하게 콘택트시키지 않으면 안되는 상황 때문에, 위치 맞춤 장치에 있어서의 거친 위치 맞춤(프리 얼라이먼트)(free alignment)에 있어서도, 그 후의 정밀 얼라이먼트(fine alignment)의 부담을 작게 하기 위해서, 가능한 한 고정밀도 로 웨이퍼의 중심 및 방향을 맞추는 것이 바람직하다.

위치 맞춤 장치는, 회전 스테이지에 웨이퍼를 적재하여 회전시키면서 주연부의 궤적을 광학적으로 구하고, 그 결과에 기초하여 웨이퍼의 방향을 맞추고, 또한 웨이퍼 중심과 회전 중심이 맞도록 예를 들면, 반송 아암에 의해 웨이퍼의 바꿔놓음을 실행하도록 구성되어 있다. 웨이퍼의 바꿔놓음은, 웨이퍼의 중심과 회전 중심의 편차량이 설정 범위에 들어갈 때까지 반복해서 실행된다. 또한, 웨이퍼의 바꿔놓음을 하지 않고 반송 아암에 의해 중심 위치의 어긋남을 보정하도록 웨이퍼를 회전 스테이지로부터 수취하는 방법도 있다. 그러나, 반송 아암에 의해 회전 스테이지에서 주고 받은 웨이퍼의 중심 위치는 가지 각색이기 때문에, 그 중심의 위치 어긋남의 최대치를 예상한 주연부의 직경방향의 진동폭에 따라 광 센서를 마련할 필요가 있다. 이 때문에 광 센서의 판독폭이 예를 들면 19mm 정도로 크기 때문에, 컴퓨터측의 사용 비트수에 따른 디지털 값에 있어서 분해 능력이 낮다는 과제가 있다. 또한, 웨이퍼의 바꿔놓기 회수가 많아진다는 과제가 있다.

또한, 특허문헌 1에는, 아암 상에 웨이퍼를 탑재한 상태에서 지그에 의해 끼워서 중심 위치를 맞추는 기술이 기재되어 있지만, 이렇게 지그에 의해 웨이퍼를 슬라이드시키면, 웨이퍼의 이면에 상처가 나서, 파티클이 발생하고, 또한 상처가 생긴 부분에 있어서는 제품으로서 불량품으로 취급된다는 문제가 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 3방향으로부터 진퇴하는 슬라이드 아암에 웨이퍼를 탑재하는 것에 의해 중심잡기를 하는 기구가 기재되어 있지만, 이 구성에서는 슬라이드 아암에서 주고 받는 웨이퍼의 중심 위치의 어긋남의 정도가 큰 경우에는 대응할 수 없으며, 역시 슬라이드 아암의 이동시에 웨이퍼의 이면이 마찰된다는 과제가 있다.

[특허문헌 1] : 일본 특허 공개 제 1995-176599 호

[특허문헌 2] : 일본 특허 공개 제 2006-222190 호

본 발명은 이러한 사정하에서 이루어진 것으로서, 웨이퍼의 방향을 맞추기 전에 미리 웨이퍼의 중심 위치와 탑재 스테이지의 회전 중심과의 위치를 대략적으로 맞출 수 있고, 게다가 웨이퍼의 이면이 마찰하는 일이 없는 웨이퍼 위치 맞춤 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 웨이퍼 위치 맞춤 장치는,

웨이퍼를 수평으로 보지하는 탑재 스테이지와,

상기 탑재 스테이지를 연직축 둘레로 회전시키기 위한 회전 구동부와,

상기 탑재 스테이지에 보지된 웨이퍼의 주연을 가이드해서 상기 웨이퍼의 중심을 상기 탑재 스테이지의 회전 중심에 근접시키기 위해서, 탑재 스테이지의 양측에서 상기 탑재 스테이지에 대해 접근 및 이격 가능하게 배치된 웨이퍼 가이드 기구와,

상기 웨이퍼 가이드 기구가 동작할 때에 웨이퍼를 탑재 스테이지로부터 부상시키기 위해 상기 탑재 스테이지에 마련되고, 상방을 향해서 기체를 토출하는 기체 토출 수단과,

상기 탑재 스테이지상의 웨이퍼의 주연의 위치를 검출하기 위한 주연 위치 검출부와,

상기 웨이퍼 가이드 기구에 의한 웨이퍼의 중심 근접 동작이 종료된 후에, 상기 기체의 토출을 정지한 상태에서 회전 구동부에 의해 웨이퍼를 회전시키고, 웨이퍼의 회전에 의해 얻어진 웨이퍼의 주연 위치의 검출 정보에 근거하여 웨이퍼가 미리 설정한 방향으로 되도록 회전 구동부를 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 웨이퍼 위치 맞춤 장치는,

상기 탑재 스테이지와의 사이에서 웨이퍼의 주고 받음을 실행하는 주고 받음 수단을 구비하고,

상기 제어부는, 상기 웨이퍼의 주연위치의 검출 정보에 근거해서 웨이퍼의 중심 위치를 연산하고, 그 연산 결과에 근거해서 웨이퍼의 위치를 미세 조정해서 웨이퍼의 중심 위치를 회전 중심에 일치시키도록 상기 주고 받음 수단을 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 웨이퍼 가이드 기구는, 복수의 웨이퍼 사이즈에 대응할 수 있도록, 각 웨이퍼 사이즈에 대응하는 위치에서 정지하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 기체 토출 수단은, 복수의 웨이퍼 사이즈에 대응할 수 있도록, 각 웨이퍼의 사이즈에 대응하는 토출 압력으로 기체를 토출할 수 있도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 웨이퍼 위치 맞춤 장치는, 웨이퍼의 중심을 탑재 스테이지의 중심에 근접시키기 위해서 웨이퍼 가이드 기구가 웨이퍼의 주연에 접근하는 위치를 제 1 위치라고 하면, 제어부는 웨이퍼 가이드 기구를 대기 위치로부터, 상기 제 1 위치 보다도 탑재 스테이지의 회전 중심으로부터 떨어진 제 2 위치까지 이동시키고, 그 후 기체 토출 수단에 의해 기체를 토출시키기 위한 제어 신호를 출력하는 구성으로 해도 좋다.

본 발명에 의하면, 웨이퍼 가이드 기구에 의해 웨이퍼의 중심과 탑재 스테이지의 회전 중심과의 위치를 대략적으로 맞출 수 있기 때문에, 웨이퍼의 주연 위치 검출부인 센서의 판독 폭을 작게 설정할 수 있으므로, 센서의 판독 정밀도가 향상되고, 또는 웨이퍼 주고 받음 수단인 반송 아암에 의한 웨이퍼의 중심잡기를 위한 바꿔놓음 회수를 저감할 수 있다. 또한, 웨이퍼 가이드 기구가 동작할 때에 웨이퍼를 탑재 스테이지로부터 부상시키기 때문에, 해당 웨이퍼에 상처가 나지 않는다.

본 발명의 실시형태에 따른 웨이퍼 위치 맞춤 장치는, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이 장방형의 기대(基臺)(10)상에 4개의 지지 로드(11)에 각각 네 구석이 지지된 보지대(12)를 구비하고 있다. 이 보지대(12)의 중앙에는 예를 들면 직사각형의 개구부(13)가 형성되어 있다. 한편, 상기 기대(10)의 중앙에는 회전 구동부(20)가 설치되어 있고, 이 회전 구동부(20)로부터 상방을 향해서 수직으로 회전축부(21)가 연장 돌출되어 있다. 이 회전축부(21)상에는 웨이퍼(W)를 탑재하기 위한 탑재 스테이지(22)가 상기 개구부(13)로부터 돌출되어 마련되어 있다.

상기 보지대(12)에는 웨이퍼(W)의 주연을 양측으로부터 가이드해서, 웨이퍼(W)의 중심을 탑재 스테이지(22)의 회전 중심에 근접시키기 위한 웨이퍼 가이드 기구(30)가 마련되어 있다. 이 웨이퍼 가이드 기구(30)는 보지대(12)의 길이방향(Y방향)을 따라, 안내 부재인 2개의 가이드 레일(31)이 서로 병행하여 마련되어 있다. 상기 보지대(12)의 탑재 스테이지(22)의 Y방향의 양측에는, 각각의 가이드 레일(31)에 안내되어서 이동하는 이동 부재(32, 32)가 마련되어 있다. 이 이동 부재(32)의 X방향 양단에는, 탑재 스테이지(22)에 탑재된 웨이퍼(W)의 높이와 같은 위치에 원기둥 형상의 가이드 부재(33)가 기립해서 마련되어 있다. 이들 가이드 부재(33)는 웨이퍼(W)의 주연에 접촉해서 웨이퍼(W)의 위치를 가이드하기 위한 것이며, 예를 들면 불소 수지 등의 티끌 발생이 어려운 재료가 이용된다.

상기 보지대(12)의 중앙부에는 X방향의 외방으로 돌출된 고정대(34)가 마련되고, 이 고정대(34)상에는 진퇴 레일(35)이 형성되어 있다. 또한, 고정대(34)에는 진퇴 레일(35)을 따라서 진퇴 가능한 진퇴 부재(36)가 마련되어 있다. 진퇴 부재(36)의 배면에는 상기 진퇴 부재(36)를 진퇴시키기 위해서 에어 실린더 등의 진퇴 기구(37)가 접속되어 있다. 그리고, 이 진퇴 기구(37)는 가이드 부재(33)가 웨이퍼(W)를 가이드하기 위한 정지 위치가 복수의 웨이퍼 사이즈 예컨대, 200mm 웨이퍼와 300mm 웨이퍼의 사이에서 전환되도록, 스트로크량을 전환 가능하게 구성되어 있다. 상기 진퇴 부재(36)의 전면으로부터는 2개의 아암(38, 38)이 좌우로 개방되도록 연장 돌출되고, 각 아암(38)의 기단측은 진퇴 부재(36)에 대해 연직축 둘레로 회동 가능하게 부착되어 있다. 각 아암(38)의 선단측은 이동 부재(32)의 중앙부에 회동 가능하게 부착되어 있다.

따라서, 진퇴 기구(37)에 의해 진퇴 부재(36)가 보지대(12)를 향해서 전진하 면, 2개의 아암(38, 38)은 연동해서 가압 확대되고, 2개의 이동 부재(32, 32)는 탑재 스테이지(22)로부터 이격되는 방향으로 이동한다. 또한, 진퇴 기구(37)에 의해 진퇴 부재(36)가 후퇴해서 보지대(12)로부터 이격되면, 2개의 아암(38, 38)은 폐쇄되고, 2개의 이동 부재(32, 32)는 탑재 스테이지(22)측을 향해서 이동하게 된다. 이들 2개의 이동 부재(32, 32)의 상호의 접근에 의해, 4개의 가이드 부재(33)의 측면이 탑재 스테이지(22)상의 웨이퍼(W)의 주연에 접촉하고, 이것을 가이드하여, 웨이퍼(W)의 중심을 탑재 스테이지(22)의 회전 중심에 근접시키는 기능을 한다.

그런데, 웨이퍼(W)는 결정된 사이즈에 대해 제조상의 오차가 존재한다. 이 때문에, 탑재 스테이지(22)의 좌우에 위치하는 가이드 부재(33)의 쌍은, 상기 오차의 허용 범위 안에서 가장 큰 사이즈 또는 그 사이즈보다도 약간 큰, 예컨대 직경이 0.2mm 정도 큰 탑재 스테이지(22)의 회전 중심을 중심으로 하는 원의 원주까지 밖에 접근할 수 없도록 진퇴 기구(37)의 스트로크량이 설정되어 있다.

다음에, 탑재 스테이지(22)에 관련되는 부위에 대해서 설명한다. 상기 회전 구동부(20)는 도 3에 도시하는 바와 같이 지지 부재(40)에 회전축부(21)를 회전 가능하게 지지하는 베어링부(41), 회전축부(21)를 벨트(42)를 거쳐서 회전시키는 모터(43) 등을 구비하고 있다. 상기 회전축부(21)내에는 통기관(50)이 마련되고, 이 통기관(50)의 상단은 탑재 스테이지(22)내에 수평으로 확장 형성된 통기실(51)에 연통되어 있다. 또한, 탑재 스테이지(22)의 상면은 웨이퍼(W)를 수평으로 보지하기 위해서 수평한 보지면(52)으로서 형성되어 있고, 이 보지면(52)으로부터 통기실(51)에 도달하는 수직한 구멍부(53a)가 다수 형성되어 있다. 구체적으로는 예를 들면 탑재 스테이지(22)의 둘레방향으로 등간격으로 3개의 원주 형상의 유닛(53)이 탑재 스테이지(22)에 착탈 가능하게 끼워져 있고, 각 유닛(53)에 구멍부(53a)가 형성된 구성으로 되어 있다.

통기관(50)의 하단은 외부의 배관(54)에 조인트부(55)를 거쳐서 회전할 수 있도록 접속되어 있다. 또한, 배관(54)의 타단은 기대(10)의 외부로 안내되고, 상류측에서 2개로 분기되어 한 쪽의 분기관(54a)은 밸브(V1)를 거쳐서 압력 조정부(56a) 및 공기 공급원(44)으로 구성되는 기체 공급원인 공기 공급부(45)에 접속되고, 다른 쪽의 분기관(54b)은 밸브(V2)를 거쳐서 압력 조정부(56b) 및 흡인 펌프(46)로 구성되는 흡인부(47)에 접속되어 있다. 공기 공급부(45)는 탑재 스테이지(22)의 구멍부(53a)로부터 공기를 토출시키고, 그 토출 압력에 의해, 탑재 스테이지(22)상의 웨이퍼(W)를 부상시키기 위한 것이며, 흡인부(47)는 탑재 스테이지(22)의 구멍부(53a)로부터 흡인해서 탑재 스테이지(22)상의 웨이퍼(W)를 진공 흡착하기 위한 것이다. 또한, 밸브(V1, V2)는 배관(54)의 접속을 공기 공급부(45)와 흡인부(47)의 사이에서 전환하는 수단을 이루는 것이다.

그리고, 이 실시형태에 따른 웨이퍼 위치 맞춤 장치에서는, 직경이 서로 다른 복수 종류의 웨이퍼(W), 예를 들면 직경 200mm의 웨이퍼(8인치의 웨이퍼) 및 직경 300mm의 웨이퍼(12인치의 웨이퍼)의 2종류의 웨이퍼에 대해 위치 맞춤을 실행하므로, 웨이퍼(W)를 탑재 스테이지(22)로부터 부상할 때에 웨이퍼(W)의 중량에 적당한 적절한 토출 압력으로 설정하기 위해서, 후술의 제어부(80)로부터의 제어에 근거하여 공기 공급부(45)의 압력 조정부(56a)를 통해 웨이퍼(W)의 중량에 따라 미리 정해진 토출 압력으로 조정되도록 구성되어 있다.

또한, 이 웨이퍼 위치 맞춤 장치는 웨이퍼(W)의 주연을 검출하는 주연 검출부를 이루는 광 센서를 구비하고 있고, 이 예에서는 8인치 웨이퍼에 대응하는 제 1 광 센서(61)가 이용되고, 12인치 웨이퍼에 대응하는 제 2 광 센서(62)가 이용된다. 이들 광 센서(61, 62)는 라인 형상으로 수광 소자가 나열된 수광부(63)와 라인 형상으로 발광 소자가 나열된 발광부(64)를 갖고, 수광부(63) 및 발광부(64)는 광축이 수직이 되도록 각각 보지대(12)의 상방측 및 하방측에서, 기대의 단부에 고정된 장착 부재(65)에 장착되어 있다. 또한, 보지대(12)에는 광 센서(61, 62)의 광축이 통과하는 긴 구멍(66)이 판독 폭을 커버할 수 있는 치수로 형성되어 있다.

탑재 스테이지(22)상에 반송된 웨이퍼(W)는 상기 가이드 부재(33)에 의해 양측에 끼워지고, 중심의 위치가 탑재 스테이지(22)의 회전 중심과 대략적으로 일치하도록 거친 조정된 후에 회전하므로, 제 1 광 센서(61)의 광축은 탑재 스테이지(22)의 회전 중심을 중심으로 하는 직경 200mm의 원을 직경방향으로 걸치도록, 예를 들면 판독 폭이 4mm로 설정되어 있다. 또한, 제 2 광 센서(62)의 광축은 탑재 스테이지(22)의 회전 중심을 중심으로 하는 직경 300mm의 원을 직경방향으로 걸치도록 예컨대 판독 폭이 4mm로 설정되어 있다.

도 4에는 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 아암(70)이 도시되어 있다. 이 반송 아암(70)은 본 발명의 웨이퍼 위치 맞춤 장치가 이용되는 반도체 제조 장치나 검사 장치내에 마련되는 것으로써, 예를 들면 극좌표에서 그 좌표 위치가 관리되는 것이며, 예를 들어 프로브 장치라면, 로드 포트의 FOUP와 웨이퍼(W)를 프로브 카드의 프로브에 접촉시키기 위한 척과의 사이의 반송을 실행하는 역할을 갖는다. 이 경우, 웨이퍼 위치 맞춤 장치는 반송 아암(70)의 반송 경로상에 마련되고, FOUP으로부터 취출된 웨이퍼(W)가 반송 아암(70)에 의해 웨이퍼 위치 맞춤 장치에서 주고 받아서 위치 맞춤이 실행되고, 그 후 척에서 주고 받는 것이 된다. 또한, 이 반송 아암(70)은 전술의 가이드 부재(33)가 웨이퍼(W)의 위치를 대략 조정한 후에, 웨이퍼(W)의 이면을 보지해서 다시 탑재 스테이지(22)에 웨이퍼(W)를 탑재하는 것에 의해, 해당 웨이퍼(W)의 중심과 탑재 스테이지(22)의 회전 중심과의 위치 어긋남을 미세 조정하는 역할을 갖는 것이다. 도 4에서 도면부호(71)는 아암의 구동계이며, 후술의 제어부(80)에 의해 제어된다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 상술의 탑재 스테이지(22)의 회전 구동용 모터(43), 웨이퍼 가이드 기구(30)를 구동하는 진퇴 기구(37), 공기 공급부(45), 흡인부(47) 및 전환부(V1, V2)는 제어부(80)에 접속되어 있고, 제어부(80)로부터의 제어 신호에 근거해서 구동되도록 구성되어 있다. 또한, 광 센서(61, 62)의 수광 신호는 제어부(80)에 보내지도록 구성되어 있다. 제어부(80)는 CPU(81), 메모리(82), 위치 맞춤 프로그램(83)을 구비하고 있고, 이들 프로그램은 외부의 기억 매체(84), 예를 들면 플렉서블 디스크, 하드 디스크, MD, 메모리 카드 등에 의해 제어부(80)에 인스톨된다. 상기 위치 맞춤 프로그램(83)은 후술하는 웨이퍼 위치 맞춤 장치의 일련의 동작을 실행하도록 스텝 그룹이 짜여져 있다.

본 발명의 실시형태에 따른 웨이퍼 위치 맞춤 장치의 작용을 설명한다. 우선, 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)가 반송 아암(70)에 의해 탑재 스 테이지(22)의 상방 중앙부에 반송된다. 이어서, 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이 반송 아암(70)이 하방으로 이동하고, 이것에 의해 웨이퍼(W)가 반송 아암으로부터 탑재 스테이지(22)에서 주고 받는다. 이 때, 도 8의 (a)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 중심(WO)은 반송 아암(70)의 위치 정밀도나 외부 진동 등의 요인에 의해 탑재 스테이지(22)의 회전 중심(O)과의 위치가 어긋나 있을 가능성이 있다. 다음에, 도 6의 (c)에 도시하는 바와 같이 밸브(V1)를 개방하고, 공기 공급부(45)가 공기를 공급해서, 탑재 스테이지(22)의 구멍부(53a)로부터 공기가 토출된다. 이 공기의 토출에 의해, 웨이퍼(W)는 탑재 스테이지(22)의 수평한 보지면(52)으로부터 30㎛ 정도 상방으로 부상한다.

여기서, 제어부(80)는 이전 공정의 스테이션 또는 이 웨이퍼 위치 맞춤 장치를 포함하는 프로브 장치의 로드 포트에 있어서의 센서 등으로부터, 위치 맞춤의 대상이 되는 웨이퍼(W)의 사이즈의 정보를 수취하고 있고, 이 웨이퍼 사이즈에 대응하는 압력을 선택해서 해당 압력이 되도록 압력 조정부의 조정용의 제어 신호를 출력한다. 이 때문에 웨이퍼(W)는 그 사이즈(중량)에 대응하는 토출 압력으로 부상하는 것이 된다.

다음에, 도 7의 (a) 및 도 8의 (b)에 도시하는 바와 같이, 상기 위치 맞춤 프로그램(83)에 기초하여 웨이퍼(W)의 위치의 거친 조정이 실행된다. 이 위치 맞춤은, 웨이퍼(W)의 사이즈에 대응하는 위치까지, 진퇴 기구(37)가 진퇴 부재(36)를 후퇴시킨다. 이 진퇴 부재(36)의 후퇴 이동에 의해, 2개의 아암(38)이 동조해서 폐쇄되도록 하고, 해당 아암(38)에 접속되어 있는 이동 부재(32)가 가이드 레일(31)을 따라 웨이퍼(W)를 양측에서 끼우도록 해서 웨이퍼(W)의 주연에 접근한다. 그리고, 도 8의 (b)에 도시하는 바와 같이, 이동 부재(32)의 단부에 마련된 가이드 부재(33)의 측면이 중심 위치가 어긋난 웨이퍼(W)의 주연에 접촉해서 가이드하고, 웨이퍼(W)의 중심(WO)을 탑재 스테이지(22)의 회전 중심(O)에 대략적으로 맞춘다. 이 때 웨이퍼(W)는 전술의 공기의 토출 작용에 의해 부상하고 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 이면과 탑재 스테이지(22)의 보지면(52)과의 마찰이 없다. 따라서, 웨이퍼(W)의 이면에 마찰에 의한 상처가 날 우려는 없다.

이어서, 밸브(V1)를 폐쇄하고, 밸브(V2)를 개방하며, 이에 의해 흡인부(47)가 흡인을 실행함으로써 웨이퍼(W)가 탑재 스테이지(22)에 진공 흡착된다. 그 후, 진퇴 기구(37)가 진퇴 부재(36)를 전진시켜 밀어내고, 2개의 암(38)을 가압 확장시키며, 이에 의해 이동 부재(32)의 가이드 부재(33)가 웨이퍼(W)로부터 떨어져서 대기 위치까지 퇴피한다.

다음에, 도 9의 (a)에 도시하는 바와 같이, 광 센서(61)에 의한 웨이퍼(W)의 주연의 검출이 실행된다. 즉, 발광부(64)로부터 수직으로 상방에 출력된 띠형상의 광은 긴 구멍(66)을 통과해서 수광부(63)에 도달하지만, 웨이퍼(W)의 주연에 의해 그 광의 일부가 차광되고, 그 차광폭과 웨이퍼(W)의 회전 위치와의 데이터가 360도 에 걸쳐서 취득되며, 이 데이터에 근거해서 노치의 방향과 웨이퍼(W)의 중심 위치가 구해진다. 그리고, 예를 들면 전술의 거친 조정으로 위치 맞춤이 실행된 웨이퍼(W)의 중심(WO)과 탑재 스테이지(22)의 회전 중심(O)의 위치 어긋남이 연산된다. 이 위치 어긋남이 허용 범위 이내인 경우에는, 노치가 미리 설정한 방향이 되도록 탑재 스테이지(22)가 회전하고, 웨이퍼(W)가 방향을 조정시킨다.

전술한 위치 어긋남이 있는 경우에는, 도 9의 (b) 및 도 9의 (c)에 도시하는 바와 같이 반송 아암(70)이 웨이퍼(W)를 탑재 스테이지(22)로부터 들어 올려서, 웨이퍼(W)의 위치를 수정하고, 다시 탑재 스테이지(22)에 탑재한다. 이 경우, 상기 거친 조정에 의해, 웨이퍼(W)의 중심(WO)은 대략 탑재 스테이지(22)의 회전 중심(O)에 근접해 가고 있기 때문에, 적은 회수의 바꿔놓음으로 위치를 맞출 수 있다. 또한, 이 위치 맞춤 장치가 적용되는 장치나 어플리케이션에 따라서, 예를 들면 거친 조정에 의한 중심의 위치 맞춤을 실행한 후는 중심의 위치 맞춤을 실행하지 않는 사용 방안도 가능하다. 또한, 반송 아암(70)이 웨이퍼(W)의 바꿔놓음을 하지 않고 아암의 보지 영역의 중심에 웨이퍼(W)의 중심이 위치하도록 반송 아암(70)이 수취 동작을 하도록 해도 좋다.

상술의 실시형태에 의하면, 웨이퍼 가이드 기구(30)에 의해, 대략 웨이퍼(W)의 위치 맞춤을 실행할 수 있는 점으로부터, 광 센서(61)의 판독 폭을 좁게 설정할 수 있고, 따라서 컴퓨터측의 디지털 수치의 상한 및 하한의 폭에 대한 판독 폭이 작아지므로, 분해 능력이 향상되고, 웨이퍼(W)에 형성된 노치 등의 인식 정밀도가 높아지게 된다. 또한, 미리 웨이퍼(W)의 위치 맞춤을 실행함으로써, 대략적으로 웨이퍼(W)의 중심(WO)과 탑재 스테이지(22)의 회전 중심(O)이 접근하기 때문에, 반송 아암(70)에 의한 약간의 위치 맞춤을 적은 회수로 실행할 수 있다. 또한, 웨이퍼 가이드 기구(30)가 웨이퍼(W)의 위치를 맞추고 있을 때에, 탑재 스테이지(22)의 구멍부(53a)로부터 공기를 웨이퍼(W)의 이면에 토출하고, 이 토출에 의한 토출 압 력으로 웨이퍼(W)가 탑재 스테이지(22)로부터 부상한다. 따라서, 위치 맞춤에 의해 생기는 웨이퍼(W)의 이면과 탑재 스테이지(22)의 마찰이 없어져서, 웨이퍼(W)의 이면에 상처가 나는 일이 적다.

또한, 본 발명에서 이용하는 웨이퍼 가이드 기구로서는 도 10에 도시하는 것으로 해도 좋다. 이 예에서는, 도 10의 (a)에 도시하는 바와 같이 상기 이동 부재(32)의 측면에 스프링(90)을 장착하고, 이 스프링(90)의 선단에 가이드 부재(33)를 마련하고 있다. 이 경우, 동기해서 웨이퍼(W)에 접근하고, 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)의 주연을 가압함으로써, 웨이퍼(W)의 중심과 탑재 스테이지(22)의 회전 중심과의 위치 맞춤이 실행된다. 이 때, 전술의 실시형태에서는, 가이드 부재(33)는 웨이퍼(W)의 원주보다도 예를 들면 직경 0.2mm 정도 큰 원주상에 위치하는 것이었지만, 본 실시형태에서는 스프링(90)이 완충재의 역할을 수행하여, 가이드 부재(33)는 웨이퍼(W)와 접촉하는 위치까지 가까이 가는 것이 가능해진다.

또한, 스프링을 마련한 예로서는 도 11에 도시하는 구성이어도 좋다. 도 11의 (a)에 도시하는 바와 같이, 이 예에서는 진퇴 부재(36)를 2개 마련해서 제 1 진퇴 부재(36a)와 제 2 진퇴 부재(36b)로 해서, 이들을 완충 수단 예를 들면 스프링(101)에 의해 결합하고 있다. 또한, 도 11의 (b)에 도시하는 바와 같이, 상기 이동 부재(32)의 아암(38)의 장착 개소에는 축받침대(102)를 개재시키고, 이 축받침대(102)의 양측에서는 지지 로드(103)가 X방향으로 신장되고 있다. 상기 축받침대(102)는, 스토퍼(106)가 선단에 마련된 가이드(100)에 의해 Y방향으로 이동할 수 있도록 구성되어 있다. 상기 지지 막대(103)에 인장 스프링(104)의 일단이 장착되어 있고, 이 인장 스프링(104)의 타단은 이동 부재(32)의 외측에 마련된 스프링 고정판(105)에 고정되어 있다. 상기 인장 스프링(104)은, 이동 부재(32)가 대기 위치로부터 탑재 스테이지(22)에 접근함으로써 완충 작용을 해당 이동 부재(32)에 미치게 하는 역할을 갖는다.

이러한 구성에서는, 상기 진퇴 기구(37)가 제 1 진퇴 부재(36a)를 후퇴시켜서 아암(38, 38)을 폐쇄하고, 아암(38)의 가이드 부재(33)가 웨이퍼의 주연에 접촉하면, 스프링(101)이 복원력에 저항해서 신장하려고 한다. 또한, 아암(38, 38)이 폐쇄되려고 하면, 축받침대(102)가 인장 스프링(104)의 복원력에 저항해서 가이드(100)를 따라 도면 중 좌측으로 이동한다. 이러한 점으로부터 가이드 부재(33)에 의해 웨이퍼(W)에 무리한 힘이 가해지지 않으므로, 해당 웨이퍼(W)의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 이 예와 도 10과의 예를 조합시켜도 좋다.

또한, 본 발명은 도 12에 도시하는 바와 같이, 진퇴 기구(37)의 스트로크량을 각 웨이퍼 사이즈마다 3단계로 해서, 이동 부재(32)를 대기 위치인 제 1 정지 위치(P1), 웨이퍼(W)와 접근한 제 2 정지 위치(P2), 웨이퍼(W)와 가이드 부재(33)가 접촉하는 제 3 정지 위치(P3)에 정지시키도록 해도 좋다. 그리고, 제 1 정지 위치(P1)에 정지하고 있는 이동 부재(32)[도 12의 (a)]를 제 2 정지 위치(P2)까지 이동시키고[도 12의 (b)], 그 후, 도 12의 (c)에 도시하는 바와 같이, 구멍부(53a)로부터 공기를 토출하고, 웨이퍼(W)를 부상시킨다. 이 상태에서 도 12의 (d)에 도시하는 바와 같이, 이동 부재(32)를 제 3 정지 위치(P3)까지 이동해 중심에 근접하는 동작을 실행한다. 이 예에서는, 가이드 부재(33)가 웨이퍼(W)와 접촉하기 전에, 미리 웨이퍼(W)와의 거리가 가까운 위치인 제 2 정지 위치(P2)에 이동 부재(32)를 배치함으로써, 웨이퍼(W)의 중심이 탑재 스테이지(22)의 중심으로부터 크게 벗어나 있었을 경우라도, 공기의 토출에 의한 기체 베어링 작용으로 웨이퍼 가이드 기구(30)에 의해 가이드되기 전에 탑재 스테이지(22)로부터 벗어나서 낙하하는 트러블을 방지할 수 있다. 이상에서 설명한 것은 12인치 웨이퍼의 경우이지만, 8인치 웨이퍼의 경우라도 대응할 수 있도록 진퇴 기구(37)의 스트로크량을 웨이퍼 사이즈에 맞춰서 3단계로 해도 좋다.

또한, 다른 실시형태로서는, 도 13에 도시하는 바와 같이 3개의 이동 부재(32)를 중심원상에 서로 120도 비키어 놓아서 서로 동기해서 웨이퍼(W)의 직경방향으로 이동시키도록 해도 좋다. 이 경우에 있어서도, 특허청구의 범위의 웨이퍼 가이드 기구에 포함된다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 웨이퍼 위치 맞춤 장치의 사시도,

도 2는 상기 웨이퍼 위치 맞춤 장치의 종단면도,

도 3은 상기 웨이퍼 위치 맞춤 장치에 이용되는 탑재 스테이지의 종단면도,

도 4는 상기 웨이퍼 위치 맞춤 장치에 웨이퍼를 반송하는 반송 아암의 모식도,

도 5는 제어부의 구성을 도시하는 설명도,

도 6은 상기 웨이퍼 위치 맞춤 장치에 의한 웨이퍼의 위치 맞춤의 설명도,

도 7은 상기 웨이퍼 위치 맞춤 장치에 의한 웨이퍼의 위치 맞춤의 설명도,

도 8은 상기 웨이퍼 위치 맞춤 장치의 웨이퍼 가이드 기구가 웨이퍼의 위치 맞춤을 실행하고 있는 양태를 설명하는 설명도,

도 9는 광 센서에 의한 위치 어긋남의 검출과 이 검출 결과에 근거해서 웨이퍼의 위치를 맞추는 설명도,

도 10은 본 발명의 다른 실시형태에 있어서의 위치 맞춤의 양태를 설명하는 설명도,

도 11은 본 발명의 다른 실시형태에 있어서의 구성을 설명하는 설명도,

도 12는 본 발명의 다른 실시형태에 있어서의 위치 맞춤의 양태를 설명하는 설명도,

도 13은 본 발명의 다른 실시형태에 있어서의 위치 맞춤의 양태를 설명하는 설명도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

W : 웨이퍼 20 : 회전 구동부

22 : 탑재 스테이지 30 : 웨이퍼 가이드 기구

31 : 가이드 레일 32 : 이동 부재

33 : 가이드 부재 36 : 진퇴 부재

37 : 진퇴 기구 53a : 구멍부

61, 62 : 광 센서 80 : 제어부

Claims (5)

1. 웨이퍼를 수평으로 보지하는 탑재 스테이지와,

   상기 탑재 스테이지를 연직축 둘레로 회전시키기 위한 회전 구동부와,

   상기 탑재 스테이지에 보지된 웨이퍼의 주연을 가이드해서 상기 웨이퍼의 중심을 상기 탑재 스테이지의 회전 중심에 근접시키기 위한 웨이퍼 가이드 기구와,

   상기 웨이퍼 가이드 기구가 동작할 때에 웨이퍼를 탑재 스테이지로부터 부상시키기 위해 상기 탑재 스테이지에 마련되고, 상방을 향해서 기체를 토출하는 기체 토출 수단과,

   상기 탑재 스테이지상의 웨이퍼의 주연의 위치를 검출하기 위한 주연 위치 검출부와,

   상기 웨이퍼 가이드 기구에 의한 웨이퍼의 중심 근접 동작이 종료된 후에, 상기 기체의 토출을 정지한 상태에서 회전 구동부에 의해 웨이퍼를 회전시키고, 웨이퍼의 회전에 의해 얻어진 웨이퍼의 주연 위치의 검출 정보에 근거해서 웨이퍼가 미리 설정한 방향으로 되도록 회전 구동부를 제어하는 제어부를 구비하고,

   상기 웨이퍼 가이드 기구는, 상기 웨이퍼의 탑재 영역의 양측에 마련되고, 상기 탑재 영역에 대해서 접근 및 이격 가능하게 마련된 이동 부재와, 상기 이동 부재에 스프링을 거쳐서 마련되고, 웨이퍼의 주연에 접촉해서 해당 주연을 가압하는 가이드 부재와, 상기 웨이퍼의 탑재 영역의 양측에 마련된 이동 부재를 서로에 동기(同期)해서, 상기 탑재 영역에 대해서 접근 및 이격 방향으로 이동시키기 위한 기구를 구비한 것을 특징으로 하는

   웨이퍼 위치 맞춤 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 탑재 스테이지와의 사이에서 웨이퍼의 주고 받음을 실행하는 주고 받음 수단을 구비하고,

   상기 제어부는, 상기 웨이퍼의 주연 위치의 검출 정보에 근거해서 웨이퍼의 중심 위치를 연산하고, 그 연산 결과에 기초하여 웨이퍼의 위치를 미세 조정하여 웨이퍼의 중심 위치를 회전 중심에 일치시키도록 상기 주고 받음 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는

   웨이퍼 위치 맞춤 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 웨이퍼 가이드 기구는, 복수의 웨이퍼 사이즈에 대응할 수 있도록, 각 웨이퍼 사이즈에 대응하는 위치에서 정지하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는

   웨이퍼 위치 맞춤 장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 기체 토출 수단은, 복수의 웨이퍼 사이즈에 대응할 수 있도록, 각 웨이퍼의 사이즈에 대응하는 토출 압력으로 기체를 토출할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는

   웨이퍼 위치 맞춤 장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   웨이퍼의 중심을 탑재 스테이지의 중심에 근접시키기 위한 이동 부재가 웨이퍼의 주연에 접근하는 위치를 제 1 위치라 하면, 제어부는 이동 부재를 대기 위치로부터, 상기 제 1 위치보다도 탑재 스테이지의 회전 중심으로부터 떨어진 제 2 위치까지 이동시키고, 그 후 기체 토출 수단에 의해 기체를 토출시키기 위한 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는

   웨이퍼 위치 맞춤 장치.

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