JP2000332084A - ウエハアライメント装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 両面ミラーウエハを扱う場合には吸着テーブ
ルなどの保持・回転手段を用いたアライメント動作を行
なうことができない。従って、ウエハ中心位置やウエハ
の向きを認識することができず、搬送ロボットがカセッ
トの溝部にウエハ外周部を当ててしまい異物が発生した
り、次工程のステージに正確に位置決めできないため回
路不良の原因となる。 【解決手段】 センサユニット６内へのウエハ３の搬入
時にウエハ位置検出用センサ４によりウエハ位置を検出
し、ウエハ３’をシャフト８の先端に設けたローラ７に
より保持してシャフト８を傘歯車９により回転してウエ
ハのみを水平方向に回転し、Ｖノッチ検出用センサ５に
よりウエハ外周端部を検出しウエハの方向を算出する制
御手段を備えた。 【効果】 回路を形成しないウエハ裏面外周部またはウ
エハ外周端部を保持してウエハを回転することができ、
ウエハの中心位置やウエハの向きを検出することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造設備な
どに用いられる被処理物（以下、ウエハと記す）の向き
を検出することのできるウエハアライメント装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造設備においては、本来の処理
を行う処理装置（例えばウエハにプラズマエッチング等
の処理を行う基板処理装置）の外部にウエハの搬出入を
行う搬出入部が設けてある。搬出入部にはウエハを収納
するカセット（収納容器）を載置するカセット載置台
と、ウエハを搬送するハンドを備えた搬送ロボットが設
けてあり、搬送ロボットの動作はコントローラにより制
御する。搬送ロボットは、初期位置から基板処理装置に
面したカセットの前面に移動し、カセット内のウエハを
取出して基板処理装置の搬入口内に搬入する。

【０００３】基板処理装置の搬入口内の所定個所にウエ
ハの中心位置を一致させるとともに、ウエハの向きも所
定の方向に一致させて載置する必要がある。このためア
ライメント装置によりウエハの中心位置を検出するとと
もに、ウエハのオリエンテーションフラット（以下、オ
リフラと略する）やＶノッチ等の位置を検出してウエハ
の向きを合わせている。

【０００４】たとえば、ウエハを吸着テーブル上に載置
し、吸着テーブル上にウエハを真空吸着等により保持
し、ウエハの裏面を固定した状態で吸着テーブルを回転
させることによりウエハ外周を検出するセンサを用いて
ウエハ外周位置を検出し、ウエハの中心位置を算出する
とともにオリフラやＶノッチの位置を検出するウエハア
ライメント装置が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のウエハアラ
イメント装置においては、ウエハの裏面が直接吸着テー
ブルに接触するため、吸着テーブルの成分がウエハ裏面
に付着し接触跡として残り、ウエハをダイシングしたあ
とのチップの歩留まりが低下し、製品としてのウエハの
品質低下、並びに歩留まり低減が発生し、最終的な製品
である大規模集積回路（ＬＳＩ）、四方向リードの樹脂
封止形面実装パッケージ（ｑｕａｄ ｆｌａｔ ｐａｃ
ｋａｇｅ，ＱＦＰ）などの電子部品の寿命低下に代表さ
れる品質低下につながる。

【０００６】また、両方の面が鏡面であるいわゆる両面
ミラーウエハを使用して高密度・高集積化を図る電子部
品の製造工程においては、吸着テーブルなどの保持・回
転手段を用いると、両面ミラーウエハの回路を作成する
個所自体に吸着テーブルの成分が付着してしまう。ま
た、既に吸着テーブルによる保持部分に回路が形成され
ている場合、吸着ができずアライメント動作を行なえな
いことがある。

【０００７】例えば回路形成済みの両面ミラーウエハを
カセット内に収納する際に、ウエハ中心位置やウエハの
向きを認識することができず、搬送ロボットがカセット
の溝部にウエハ外周部を当ててしまい、ウエハにダメー
ジを与えたり、異物が発生したりする。また、次工程の
ステージに正確に位置決めできないため加工精度が低下
し、回路不良の原因となる。

【０００８】特開平９−１０７０１４号公報には、ウエ
ハ保持手段がウエハ外周を保持することにより、ウエハ
裏面は非接触で保持する手段が開示されている。ウエハ
裏面を非接触で保持することはできても、アライメント
装置においてウエハ外周を検出する際にウエハ保持手段
自体も検出せざるを得ず、ウエハの中心位置及びオリフ
ラまたはＶノッチの位置を検出することができない。

【０００９】本発明の目的は、ウエハ外周端部またはウ
エハ裏面外周部を保持した状態でウエハの向きを検出す
ることができるウエハアライメント装置を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の特徴とするところは、ウエハ位置検出手段と
ウエハ方向検出手段を備えたセンサユニットと、ウエハ
外周端部またはウエハ裏面外周部を保持して回転するウ
エハ保持回転部を有し、該センサユニット内へのウエハ
の搬入時にウエハ位置検出手段によりウエハ位置を検出
するとともに、ウエハ保持回転部を回転してウエハ方向
検出手段によりウエハ外周端部を検出しウエハの方向を
算出する制御手段を備えたことにある。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１及び図２を用いて本発明の一
実施形態によるウエハアライメント装置を説明する。本
実施形態においては、Ｖノッチを有するウエハを例とし
て、以下説明する。ＶノッチはＶ字形の切欠きであり、
たとえばウエハのエッジから頂角を丸めた三角形状の切
欠きを形成したものである。図１は本発明の一実施形態
を示すウエハアライメント装置の概略図、図２は図１に
示すローラ７によるウエハ３’保持部の拡大図である。

【００１２】図１に示すように、搬送ロボット１のハン
ド２がウエハ３を保持している。

【００１３】ハンド２の伸縮方向には、ウエハ位置検出
用センサ４とウエハ方向検出手段としてＶノッチ検出用
センサ５を有するセンサユニット６が設けてある。

【００１４】ハンド２によりセンサユニット６内に搬入
されたウエハ３’はアライメントユニット上方に位置す
る。アライメントユニットは、先端にローラ７を有する
シャフト８を備え、シャフト８の他端は支持テーブル１
０ａに設けた交差軸歯車である傘歯車９の従属歯車９ａ
に、同じく支持テーブル１０ａに設けたベアリング１０
を介して接続している。傘歯車９の駆動歯車９ｂは、支
持テーブル１０ａの下方に設けた回転駆動用モータ１１
に連結されている。回転駆動用モータ１１の制御部１２
は、搬送ロボット１の駆動を制御する制御手段ＣＴＬか
らの指令を受けて回転駆動用モータ１１の駆動を行う。

【００１５】搬送ロボット１が制御手段ＣＴＬからの指
令に基づき、ハンド２をセンサユニット６内に挿入する
と、ハンド２上のウエハ３の位置検出をウエハ位置検出
用センサ４により行う。本実施形態においては、投光部
と受光部から成るウエハ位置検出用センサ４を３組設
け、投光部と受光部との間をウエハ３が通過する際に検
出する遮光・受光信号と、ハンド２の挿入量によってウ
エハの位置を算出する。なお、この方式によるウエハ位
置の算出方法は公知であり、本発明の中心概念には直接
関係無いため説明は省略する。

【００１６】ウエハ３の位置検出後、搬送ロボット１は
ハンド２を下降して３つ以上のローラ７上にウエハ３を
載置する。なお、本実施形態においてはローラ７を３個
とし、それぞれシャフト８により図２に示すようにロー
ラ７の鍔部７ａがウエハ３端面に接触する角度で保持さ
れている。ローラ７の鍔部の幅はＶノッチよりも広く設
計されている。ローラ７にウエハ３を載置すると搬送ロ
ボット１はハンド２をアライメントユニットから退避す
る。

【００１７】ハンド２が退避すると、制御部１２により
回転駆動用モータ１１を駆動する。回転駆動用モータ１
１を駆動すると傘歯車９の駆動歯車９ｂが回転し、従動
歯車９ａの回転によりシャフト８がそれぞれ同一方向に
回転する。

【００１８】シャフト８が回転すると、図２に示すよう
にローラ７の鍔部７ａにウエハ３’を載せたままローラ
７は同一方向にそれぞれのシャフト８を回転中心として
回転する。

【００１９】ウエハ３’の端面はローラ７の鍔部７ａに
接しているため、ローラ７が回転すると傘歯車９の回転
中心位置を基点としてウエハ３’は水平面内で回転す
る。

【００２０】すなわち、図１に示すローラ７及びシャフ
ト８の位置は変わらないままウエハ３’のみが水平面内
で回転することができ、ウエハ外周端部をＶノッチ検出
用センサ５が検出することができる。すなわち、Ｖノッ
チ検出用センサ５が検出したウエハ３’の外周による遮
光量を基にしてＶノッチの位置を算出し、所定の方向に
ウエハの向きを合わせることができる。

【００２１】従って、ウエハ位置検出用センサ４とＶノ
ッチ検出用センサ５の検出値を基にして、制御手段ＣＴ
Ｌによりウエハの中心位置合わせ及びＶノッチの位置決
めが終了したウエハは、後工程用装置、例えば基板処理
装置内の所定位置かつ所定の方向に位置合わせして載置
することができる。

【００２２】以上述べたように、本実施形態において
は、回路を形成しないウエハ外周端部を保持しウエハの
みを回転することができるため、回路形成面に接触跡を
付けることがなく、ウエハの中心位置やウエハの向きを
検出することができる。

【００２３】なお、オリフラを有するウエハを取扱う場
合には、オリフラ部ではローラの支持が外れてしまうこ
ともある。ローラ７及びシャフト８の個数を増加してセ
ンサユニット６の動作を干渉しない個所に設け、少なく
とも常時３個のローラ７の鍔部７ａがウエハのオリフラ
以外の端面を保持するようにしてもよい。たとえば５個
のローラを非等間隔の形態に配置する。また、ローラ７
の鍔部７ａの長さ及びシャフト８の角度を所望の長さ及
び角度にすることにより、ローラの数を増加せず、オリ
フラを有するウエハが回転してもウエハが傾くことなく
水平方向に回転させることもできる。

【００２４】図３は、図１及び図２に示すウエハアライ
メント装置におけるウエハ保持部の他の形態を示した図
である。ウエハの周辺には、通常回路に利用しない領域
が、たとえば幅数ｍｍ設けられる。本実施例は、この周
辺（不使用）領域を利用する。なお、図１及び図２に示
す実施形態と同一部分には同一符号を付け、細かい説明
は省略する。

【００２５】駆動モータ１３により回転する回転テーブ
ル１４には、直立するプレート１５が３個所に設けてあ
る。プレート１５の上端には吸着口が設けてあり、内部
には図示を省略した真空源に接続された通路が設けてあ
る。プレート１５の上端にウエハ３を載置して真空源
（図示省略）により吸引を行うと、ウエハ３’がプレー
ト１５上に吸着保持される。なお、プレート１５の回転
テーブル１４に対する位置は、予め処理対象とするウエ
ハ径に合わせて設けてあり、搬送ロボット１がハンド２
をセンサユニット６内に挿入すると、ウエハ位置検出セ
ンサ４により検出したウエハ３の位置により確実にプレ
ート１５上にウエハ３を載置することができる。

【００２６】プレート１５にウエハ３’を吸着保持する
と、駆動モータ１３を駆動して回転テーブル１４を回転
する。

【００２７】本実施形態においては、検出センサ５’
は、投光部から投光した光がウエハ３’上面にて反射
し、反射した光を受光部にて受光することによりウエハ
３’を検出する反射型を用いており、ウエハ外周を検出
することができる。なお、搬送ロボット１によるウエハ
３’の載置位置によっては、検出センサ５’によりプレ
ート１５そのものを検出してしまうこともあるが、あら
かじめプレート１５のウエハ３’接触領域がわかってい
るため、検出センサ５’の検出値を補正してＶノッチま
たはオリフラを検出することができる。

【００２８】プレート１５上端にウエハを真空吸着でき
ないことを検出した場合には、３つのプレート１５のい
ずれか上端にＶノッチまたはオリフラが位置していると
判断し、最初に搬送ロボット１によりウエハ３を挿入し
た際のプレート１５の位置とは異なる位置に回転テーブ
ル１４を回転し、ハンド２を挿入してもプレート１５に
接触しない位置とした後で、再度ハンド２を挿入してウ
エハ３を一旦取り出し、回転テーブル１４を当初の位置
に戻した後で、もう一度ウエハ３を挿入しＶノッチまた
はオリフラを検出する。

【００２９】なお、プレート１５のウエハ３’への接触
領域は、処理対象であるウエハ３裏面における回路形成
領域に応じて適切な幅と長さにすることにより、ウエハ
を確実に保持することができる。

【００３０】以上述べたように、本実施形態によれば、
最終的には製品として使用しないウエハの裏面外周部を
プレートにより吸着保持してウエハを回転し、ウエハの
中心位置合わせやウエハの向きを合わせることができ
る。

【００３１】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせが可能なことは当業者に自
明であろう。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、ウエハ外周端部または
ウエハ裏面外周部を保持した状態でウエハの中心位置や
ウエハの向きを検出することができるウエハアライメン
ト装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における一実施形態を示すウエハアライ
メント装置の概略図である。

【図２】図１に示す実施形態におけるウエハ保持部の拡
大図である。

【図３】本発明の他の実施形態を示すウエハアライメン
ト装置の概略図である。

【符号の説明】

１…搬送ロボット ２…ハンド ３，３’…ウ
エハ ４…ウエハ位置検出用センサ ５…Ｖノ
ッチ検出用センサ ６…センサユニット ７…ローラ ８…シャフト ９…傘歯車
１０…ベアリング １１…回転駆動用モータ １２…制御部 １３…
駆動モータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウエハ位置検出手段とウエハ方向検出手段
   を備えたセンサユニットと、 ウエハの外周部を保持し、かつウエハを同一面内で回転
   することのできるウエハ保持回転部と、 該センサユニット内へのウエハの搬入時にウエハ位置検
   出手段によりウエハ位置を検出するとともに、ウエハを
   回転してウエハ方向検出手段によりウエハ外周を検出し
   ウエハの方向を算出する制御手段とを有するウエハアラ
   イメント装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載のウエハアライメント装置
   において、ウエハ保持回転部が、 テーブル上に設けられ駆動歯車と従動歯車とを有する交
   差軸歯車と、交差軸歯車の駆動歯車を回転するモータ
   と、該交差軸歯車の従動歯車に一端を接続し、他端には
   鍔部を有するローラを備え、従動歯車とローラとの間を
   テーブルに固定したベアリングにより回転可能に保持し
   たシャフトを有し、 ローラの鍔部に保持したウエハを水平方向に回転するこ
   とができるウエハアライメント装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載のウエハアライメント装置
   において、ウエハ保持回転部が、 モータにより回転する回転テーブルと、該回転テーブル
   の外周部に設けられ、先端に吸着孔を有するプレートを
   有し、 吸着孔を介してプレート先端にウエハを保持したまま回
   転することのできるウエハアライメント装置。