【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ウエハ搬送装置およびウエハ処理装置に関し、詳しくは、検査ステージ等のウエハ処理ステージに対してウエハのアライメントを行うステージ等を特別に設けなくても、ウエハの位置決めができるようなウエハ搬送装置およびウエハ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ＩＣの素材に用いられるウエハは、表面に異物が付着すると品質が劣化するので光学式の異物検査装置により検査される。検査は流れ作業により行われ、ウエハカセットに収納されたウエハは、例えば、検査ステージに搬送されてチャック部にエア−吸着され、回転される。
そのため、従来、ウエハのプリアライメントステージあるいは検査ステージには、モータ等による回転機構が設けられている。この回転機構を用いてウエハを回転させて角度位置決め（θ位置決め）し、特に、Ｖノッチ位置決めの場合には、３点でウエハの外周と接触するサイドチャック方式で角度位置決めと中心位置決めが行われる（例えば、特許文献１参照。）。しかし、モータ等による回転機構を用いてウエハを回転させるので、回転部の摺動等による金属粒子の発塵の問題がある。
一方、ウエハの製造工程においては、ウエハをチャックして搬送する場合に、ウエハとチャックとの接触や摺動による発塵を防止するために非接触状態でウエハを保持して搬送する技術が公知である（例えば、特許文献２参照。）。特に、ウエハをチャックする場合にはベルヌーイ効果によるチャック力を利用してウエハを吸引してチャックすることが行われる（例えば、特許文献３参照。）。
【０００３】
一方、ウエハに形成される配線パターンが微細化されて、それが０．２５μｍ以上のプロセスになり、かつ、ウエハの径が３００ｍｍ程度の大口径になると、異物の影響もそれだけ大きくなる。その分、ウエハ自体と、ウエハに形成されたチップの歩留まりも低下する。そのため、従来の半導体製造装置が設置されている部屋だけのクリーン化では済まなくなる。いくら室内のクリーン度を上げてもそれには限界があるので、局所クリーン化システム、いわゆるミニエンシステムで半導体ウエハの処理が行われる。
局所クリーン化装置は、通常、密閉度の高い装置とされ、内部を陽圧に保持することで、外部からの異物の侵入を防止する。そのクリーン度は、クラス０．０１程度まで清浄化される。そして内部の陽圧は、ファンからの空気をフィルタを通して内部に清浄空気を送込むことで行われる。
ウエハ等の処理対象ワークの装置への搬入、装置からの搬出は、通常、密閉されたポッドに収納されて行われ、ポッドは、独立では密閉状態にあって、装置に機密装着されて蓋が開く機構ＦＯＵＰ（ＦＲＯＮＴ ＯＰＥＮＩＮＧ ＵＮＩＦＩＥＤ ＰＡＤ）が装備されている（例えば、特許文献４の図１，図８参照。）。そして、その内部には、ウエハの角度位置決めと中心位置決めが行わる回転機構を用いたプリアライメントステージを有している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−３２００４３号公報
【特許文献２】
特開昭６３−８１３５号公報
【特許文献３】
特開平１０−１６７４７０号公報
【特許文献４】
特開２０００−１７３９１１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
検査ステージのウエハ位置決めあるいはウエハプリアライメントステージにおけるウエハの中心位置決めと角度位置決めでは、通常、回転機構やＸＹの移動機構が必要であるが、よりクリーン度が要求される線幅がサブミクロンのパターンを持つウエハの製造に対して回転部の摺動により発生する金属粒子等の発塵は、ウエハにとって好ましくない。特に、ミニエンシステムで半導体ウエハの処理が行われる場合には、比較的狭い空間となるのでこの種の発塵が問題になる。
そこで、非接触でウエハのアライメントを行うことが考えられるが、非接触のチャック機構を用いたとしてもウエハを角度位置決めするためには、どこかに回転機構をどうしても設けなければならなくなる。
また、ウエハのサイズが３００ｍｍと大型化し、かつ、その厚さも薄くなってきており、モータ等を用いたプリアライメントステージの回転機構も大型化する傾向にある。さらに、回転によりウエハが振動するので、ウエハを安全な状態で回転させることが難しくなってきている。しかも、プリアライメントステージの回転機構の大型化は、ミニエンシステムの局所クリーン化装置の大型化を招き、それが装置内部のクリーン度を低下させる原因の１つにもなる。
この発明の目的は、以上に鑑みてなされたものであって、検査ステージ等のウエハ処理ステージに対してウエハのアライメントを行うステージ等を特別に設けなくても、ウエハの位置決めができるウエハ搬送装置およびウエハ処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するためのこの発明のウエハ搬送装置およびウエハ処理装置の特徴は、エアー噴流によるベルヌーイ効果の減圧を利用してウエハを浮上させてチャックする３個以上の非接触吸引ヘッドと、これら非接触吸引ヘッドの少なくとも１つのエアーを時計方向あるいは反時計方向に選択的に順次ＯＦＦ状態にしてあるいは選択的に順次そのエアーの流量を増加または減少させてウエハを回転させる制御を行う制御装置とを備えるものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
このように、この発明にあっては、ベルヌーイ効果によるチャック力を利用してウエハを浮上させてチャックする非接触吸引ヘッドを３個以上設けて、そのうちの少なくとも１つのエアーをＯＦＦにしてあるいはその流量を変えて、ウエハを微小に傾かせ、非接触吸引ヘッドを選択的に順次ＯＦＦ状態することであるいはその流量を変えることで、この傾きの方向を時計方向あるいは反時計方向に回転させることでウエハを回転させる。これによりウエハをモータ等による回転機構によらなくても非接触状態で回転させることができ、発塵や振動をほとんど発生させないで、ウエハを回転させて角度位置決めをすることができる。
その結果、検査ステージ、その他のウエハ処理装置、搬送装置等のウエハのアライメントが必要な装置において、モータ等による回転機構を用いることなく、非接触状態でウエハを安全に回転させてウエハの角度位置決めが可能になる。
ところで、ここでのＯＦＦ状態は、エアーが完全にカットされる状態のほか、ウエハに実質的に傾きを発生するような状態、すなわち、エアーがＯＦＦしているに等しい状態にある場合も含むものである。
【０００８】
【実施例】
図１は、この発明のウエハ搬送装置の一実施例の斜視図であり、図２は、そのウエハ保持ハンドの説明図、図３は、非接触吸引ヘッドの説明図、図４は、そのＶノッチ位置決め機構の各位置決め部材の説明図、そして図５は、図１に示すウエハ搬送装置を用いたミニエンシステムのウエハ検査装置の説明図である。
なお、各図において、同一の構成要素は同一の符号で示し、重複説明を割愛する。
図１において、１０は、ウエハ搬送装置であって、ウエハをカセットから検査ステージへあるいはその逆にハンドリングするハンドリングアーム２を有している。ハンドリングアーム２は、回転機構７を介して移動台８に固定されていて、移動台８は、ガイドレール９上を移動する。移動台８の内部にはエアーＯＮ／ＯＦＦ切換弁機構４と、制御回路５、そしてエアー供給源６とが内蔵されている。ハンドリングアーム２は、ウエハ保持ハンド２０を先端側に有し、アーム２ａ，２ｂの２軸回転によりウエハ保持ハンド２０を進退させる。
ウエハ保持ハンド２０は、ウエハ１（図２参照）を吸引して非接触状態で保持する。これは、厚さ５ｍｍ程度のＹ字型の板状部材であって、後端部がハンドリングアーム２の２軸回転のうちのアーム２ａの先端側に回転軸を介して結合された回動するアーム２ｃに固定され、チャック部２１と、チャック部２１に結合する３本のエアー供給管２３ａ，２３ｂ，２３ｃとを有している。
【０００９】
チャック部２１には、図２に示すように、ウエハ中心位置決め機構３と３個の非接触吸引ヘッド２２とが設けられている。このチャック部２１は、一点鎖線で示すウエハ１を吸引して非接触状態で保持するとともにウエハ１に対して中心位置決めと角度位置決めをする位置決めステージになっている。
チャック部２１の３個の非接触吸引ヘッド２２は、図２においては、Ｙ字型の分かれ目の位置と先端側とに分散して配置され、吸引されたウエハ１の中心に対して約１２０度の等間隔に配置されるように設けられている。
なお、ウエハ搬送装置１０には、ハンドリングアーム２を回動させるためにモータ等による回転機構７が設けられているが、これは、ウエハを回転させる機構ではなく、その回転摺動部は、露出せずにカバーされていて、例えば、装置内部にダウンフローのエアーが流されることにより、回転摺動部からはほとんど塵埃、金属粒子等がウエハ１側には飛散しない構造になっている。
【００１０】
ウエハ中心位置決め機構３は、ウエハ１の円周の３点に対応して、Ｙ字型の先端側の位置に固定ピン台座３１，３２が設けられ、Ｙ字型の分かれ目の位置に設けられた非接触吸引ヘッド２２の近傍に角度検出押圧ピン台座３３が設けられている。
これにより、角度検出押圧ピン台座３３は、固定ピン台座３１，３２と対向する位置に配置され、ウエハ１の中心方向に移動する（その移動機構については後述）。この角度検出押圧ピン台座３３には、押圧ピン３３ａ（図４（ａ）参照）が植設されていて、この押圧ピン３３ａにより、吸引保持されているウエハ１を固定ピン台座３１，３２の固定ピン３１ａ，３２ａ（図４（ｂ）参照）に押しつける。これによりウエハ１の中心位置決めがなされる。
【００１１】
図４（ａ）に示すように、角度検出押圧ピン台座３３には、ノッチ検出ピン３３ｂが設けられ、これがスプリング３３ｃ（図４（ａ）参照）によりウエハ１の中心方向に付勢されている。そこで、角度検出押圧ピン台座３３がウエハ１の中心に向かって前進した状態において、吸引状態にあるウエハ１が低速で回転されると、Ｖノッチ１ａがノッチ検出ピン３３ｂの位置に回転してきたときに、ノッチ検出ピン３３ｂは、回転されたウエハ１のエッジよりＶノッチ１ａの深さだけ内方の位置に移動する。このとき、ウエハ１が低速回転しているのでノッチ検出ピン３３ｂの嵌入によりこの位置でウエハ１の回転を停止させる（図４（ｃ）参照）。
その結果、ウエハ１の角度位置決めと中心位置決めとがなされる。ノッチ検出ピン３３ｂがＶノッチ１ａに嵌入すると、Ｖノッチ１ａが検出される。Ｖノッチ１ａが検出されたときには、角度検出押圧ピン台座３３に設けられたセンサ３３ｄから検出信号Ｓが発生し、この検出信号Ｓが制御回路５に入力される。
【００１２】
ウエハ１を回転させる３個の非接触吸引ヘッド２２は、図３に示す構造のものであり、エアーが供給されることによりベルヌーイ効果により非接触状態でウエハ１を非接触吸引ヘッド２２の面より０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍ程度浮上させる。これによりウエハ１は、チャック部２１に保持された状態になる。
このウエハ１の保持状態において、次に、角度検出押圧ピン台座３３の前進によりウエハ１の中心位置決めがなされる。そして、ヘッド２２のうちの１個のエアの噴出を停止（ＯＦＦ）することで、ウエハ１は微小なバランスを崩して、ＯＦＦ（停止）している非接触吸引ヘッド２２の方向に微小な傾きを生じる。そこで、制御回路５によりＯＦＦする非接触吸引ヘッド２２を時計方向あるいは反時計方向に順次選択していくことで、この傾きの方向を所定の速度で時計方向あるいは反時計方向に回転させる。このことで、吸引され保持されているウエハ１は、この傾きの回転に応じて回転する。
例えば、０．７ＰＭａの吐き出し圧でエアーを非接触吸引ヘッド２２から噴出してウエハ１を吸引保持し、１０Ｈｚ程度の周期で順次ＯＮ／ＯＦＦすると、ウエハ１は、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ／ｓｅｃの速度で安定した低速回転をする。
【００１３】
エアーＯＮ／ＯＦＦ切換制御弁機構４は、エアー供給源（エアーポンプ）６からフレキシブルなエアー供給管６ａを介してエアーＯＮ／ＯＦＦ切換制御弁機構４にエアーを供給する。エアーＯＮ／ＯＦＦ切換制御弁機構４は、制御回路５により制御されて全エアーの供給、エアーの停止、そしてエアーＯＮ／ＯＦＦ切換を行う。これらは、図１に示すように、移動台８に内蔵されている。エアーＯＮ／ＯＦＦ切換制御弁機構４に供給されたエアーは、フレキシブルなエアー供給管２３ａ，２３ｂ，２３ｃを介してチャック部２１に送出される。チャック部２１では、エアー供給管２３ａ，２３ｂ，２３ｃがそれぞれにチャック部２１の内部に設けられた連通路２１ａ，２１ｂ，２１ｃに結合されていて、これら連通路２１ａ，２１ｂ，２１ｃを介してエアー供給管２３ａ，２３ｂ，２３ｃから送出されたエアーがそれぞれに非接触吸引ヘッド２２に供給される。そして、エアーＯＮ／ＯＦＦ切換制御弁機構６の弁制御により非接触吸引ヘッド２２へのエアー供給がそれぞれに順次選択的に停止される。
制御回路５は、センサ３３ｄからの検出信号Ｓを受けてエアーＯＮ／ＯＦＦ切換制御弁機構４を停止して非接触吸引ヘッド２２の動作を停止する。これによりウエハ１は、図４に示す各台座３１，３２，３３に支持され、ノッチ検出ピン３３ｂの嵌入によりその位置が保持される。
【００１４】
非接触吸引ヘッド２２は、図３（ａ）の平面図に示すように、中央部に円周状の吹き出し開口２２ａが設けられ円盤状の形状をしていて、図３（ｂ）の側面図に示すように、開口２２ａの周囲には、少し突出したフランジ２２ｂが設けられている。これは、図３（ｃ）の断面図に示すように、内側にコーン状の蓋体２２ｃ（図３（ａ），（ｃ）参照）が設けられることで、内部には、ラッパ状に広がる溝空間２２ｄが形成され、エアー供給孔２３（図３（ｂ），（ｃ）参照）からのエアーがコーンの中心部から供給されて、開口２２ａで円形で外側に広がるエアーを吐き出す構造になっている。これにより高速吐き出しエアーがウエハ１の裏面に拡散して、ベルヌーイ効果による減圧状態がヘッド２２とウエハ１の裏面との間隙に形成される。その結果、ウエハ１が０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍ程度浮上した状態で非接触吸引ヘッド２２により保持される。
この保持されたウエハ１を回転させる前に、まず、角度検出押圧ピン台座３３が前進して図４（ｃ）に示すように、固定ピン３１ａ，３２ａと押圧ピン３３ａとはそれぞれウエハ１のエッジに軽く接触する。この状態で、エアーＯＮ／ＯＦＦ切換制御弁機構４により３個の非接触吸引ヘッド２２の１つエアーが順次ＯＦＦがされることで、ウエハ１に微小な傾きが発生し、この傾きが時計方向あるいは反時計方向に回転する。これによりウエハ１の傾きが回転し、その方向にウエハ１が低速で回転していく。そのため、摩擦がほとんどなく、ウエハ１の回転を容易に止めることができる。
【００１５】
図４は、ウエハ中心位置決め機構３の説明図であって、図４（ａ）は、角度検出押圧ピン台座３３と、押圧ピン３３ａ、ノッチ検出ピン３３ｂの説明図である。角度検出押圧ピン台座３３の押圧ピン３３ａの根本には、下向きに傾斜した面３５を有する突出部３３ｅが設けられていて、ウエハ１の浮上吸引が停止したときには、突出部３３ｅの傾斜面３５にウエハ１のエッジが当接されてウエハ１が保持される。
図４（ｂ）は、固定ピン台座３１，３２と固定ピン３１ａ（３２ａ）の説明図である。固定ピン台座３１，３２は、同一構造をしていて、それぞれ固定ピン３１ａ（３２ａ）の根本には、下向きに傾斜した面３４を有する突出部３１ｂ（３２ｂ）が設けられている。ウエハ１の浮上吸引が停止したときには、この突出部３１ｂ（３２ｂ）の傾斜面３４にウエハ１のエッジが当接されてウエハ１が保持される。
【００１６】
次に、角度検出押圧ピン台座３３の移動機構について説明すると、角度検出押圧ピン台座３３の下側のチャック部２１には直線状のガイド溝孔３６が設けられていて、このガイド溝孔３６に角度検出押圧ピン台座３３の底面に設けられた突起（図示せず）が係合して角度検出押圧ピン台座３３のウエハ１の中心方向への移動がガイドされる。
角度検出押圧ピン台座３３の後部側面にはソレノイドあるいはエアーシリンダで構成される進退アクチュエータ３７のロッドが結合されていて、この進退アクチュエータ３７の駆動により角度検出押圧ピン台座３３が前進，後退する。なお、進退アクチュエータ３７は、制御回路５からの信号を受けて駆動される。
【００１７】
制御回路５による全体的な位置決め制御動作の手順としては、▲１▼３個の非接触吸引ヘッド２２のエアー噴射によるウエハ１の非接触状態の吸引保持、▲２▼角度検出押圧ピン台座３３の前進によるウエハの中心位置決め処理、▲３▼ＯＦＦさせる非接触吸引ヘッド２２の順次選択によるウエハ１の回転、▲４▼検出信号Ｓの発生によるウエハ１の角度位置決め検出、▲５▼非接触吸引ヘッド２２のエアー噴射の停止によるウエハの保持となる。そして、最後に▲６▼として、ウエハ１のウエハ中心位置決め機構３からのウエハの保持解除がある。これは、進退アクチュエータ３７により角度検出押圧ピン台座３３を後退させることでＶノッチ１ａへのノッチ検出ピン３３ｂの嵌入が解除されることで行われる。
制御回路５は、次に説明する図５のコントローラ５０から動作開始の制御信号に応じて前記の▲１▼〜▲５▼のウエハ位置決め処理を行い、さらにコントローラ５０からウエハ解除の制御信号を受けて▲６▼のウエハ解除処理を行う。
【００１８】
図５は、図１に示すウエハ搬送装置１０を用いたミニエンシステムのウエハ検査装置の説明図である。
図５において、１００は、ミニエンシステムのウエハ検査装置であって、ウエハ１に対する中心位置決めと角度位置決めは、ハンドリングアーム２のウエハ保持ハンド２０上で行われる。１１は、検査ステージであり、１２ａ，１２ｂは、それぞれＦＯＵＰオープナ１３ａ，１３ｂに装着されたポッドである。５０は、コントローラである。
ポッド１２ａ，１２ｂは、装置正面側にある開口に機密性の蓋がある。この蓋は、ポッド１２ａ，１２ｂがＦＯＵＰオープナ１３ａ，１３ｂに装着されたときにそれぞれのオープナにより開放される。図面においてポッド１２ａが載置された装置右側のＦＯＵＰオープナ１３ａは、例えば、ウエハロード位置（ロードポート）とし、ポッド１２ｂが載置された左側のＦＯＵＰオープナ１３ｂはウエハアンロード位置（アンロードポート）にあるとする。これらは逆の関係にあってもよく、ＦＯＵＰオープナが１個の場合には、ロードとアンロードとが兼用される。
【００１９】
コントローラ５０には、図５に示すように、ＭＰＵ５１とメモリ５２、インタフェース５３等が設けられていて、これらがバス５４により相互に接続されている。そして、メモリ５２には、ウエハロード・アンロード処理プログラム５２ａ、アライメント処理プログラム５２ｂ等が記憶され、作業領域５２ｃ等が設けられている。
ウエハロード・アンロード処理プログラム５２ａがＭＰＵ５１により実行されると、ＭＰＵ５１は、ＦＯＵＰオープナ１３ａ側のポッド１２ａからウエハ１をハンドリングアーム２によりピックアップしてハンドリングアーム２を検査ステージ１１の方向に回転するとともに、アライメント処理プログラム５２ｂをコールする。
ハンドリングアーム２に回転動作状態において、アライメント処理プログラム５２ｂがＭＰＵ５１により実行されると、ＭＰＵ５１は、制御回路５に動作開始の制御信号を発生する。そして、ウエハ１の位置決め完了信号待ちに入る。制御回路５は、前記▲１▼〜▲５▼のウエハ位置決め処理を実行し、制御回路５が検出信号Ｓを受けると、位置決め完了信号をコントローラ５０に送出する。
ＭＰＵ５１は、制御回路５から位置決め完了信号を受けて、このアライメントが終了した時点、ウエハロード・アンロード処理プログラム５２ａの処理に戻る。そして、検査ステージ１１にウエハ１を装填して制御回路５にウエハ解除の信号を送出して制御回路５に前記▲６▼のウエハ解除処理を行い、検査ステージ１１に検査開始処理の信号を送出する。
ＭＰＵ５１は、検査ステージ１１から検査終了の信号を受けて、検査が終了したウエハ１を検査ステージ１１から受取り、ハンドリングアーム２によりピックアップして前記▲１▼〜▲５▼のウエハ位置決め処理をしてＦＯＵＰオープナ１３ｂ側のポッド１２ｂへ装填して前記▲６▼のウエハ解除処理を行い、ウエハ１を収納する。これによりウエハ１をアンロードする。そして、前記したウエハロード処理に入り、ポッド１２ａにウエハ１ある限り、前記の処理が繰り返される。
【００２０】
以上説明してきたが、実施例では、３個の非接触吸引ヘッドの少なくとも１つのエアーを時計方向あるいは反時計方向に選択的に順次ＯＦＦ状態にしているが、このときエアーをＯＦＦにするのは、ウエハを微小に傾かせるためである。ウエハを傾かせるためには、３個の非接触吸引ヘッドの少なくとも１つエアーの流量を増加または減少させても可能であるので、この発明は、そのようにしてもよいことはもちろんである。
また、実施例では、非接触吸引ヘッド２２を３個用いているが、非接触吸引ヘッド２２は、３個以上であれば、多数設けられていてもよく、それらは所定の角度で分散して設けられていればよい。
さらに、実施例では、Ｖノッチウエハの実施例を中心に説明しているが、この発明は、オリエンテーションフラット（オリフラ）を持つウエハについても適用できることはもちろんである。
ところで、非接触吸引ヘッド２２は、実施例ではエアー吐き出し型のものを用いているが、ベルヌーイ効果の減圧を利用するものとして、エアー吐き出しと同時に負圧吸引するタイプのものもある。これは、吐き出し孔の中心部あるいは周辺部に負圧吸引する孔を設けて吐き出しと同時にそのエアーを負圧吸引するタイプのものである。この発明は、このようなタイプの非接触吸引ヘッドを用いてもよいことはもちろんである。
さらに、実施例のウエハ中心位置決め機構３の固定ピンと押圧ピンの位置は、押圧ピンと固定ピンとが対向配置の状態にあればよく、ウエハ１の外周を等角度分割した点に置かれていてもよいことはもちろんである。
さらにまた、この発明のウエハ搬送装置は、図５の実施例では、ウエハ検査装置に使用している例を挙げているが、この発明のウエハ搬送装置は、ウエハ検査装置をはじめとして、ウエハ露光装置等、ウエハ処理装置一般に適用できることはもちろんである。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、この発明にあっては、ベルヌーイ効果によるチャック力を利用してウエハを浮上させてチャックする非接触吸引ヘッドを３個以上設けて、そのうちの少なくとも１つのエアーをＯＦＦにしてあるいはその流量を変えて、ウエハを微小に傾かせ、非接触吸引ヘッドを選択的に順次ＯＦＦ状態することであるいはその流量を変えることで、この傾きの方向を時計方向あるいは反時計方向に回転させることでウエハを回転させる。これによりウエハをモータ等による回転機構によらなくても非接触状態で回転させることができ、発塵や振動をほとんど発生させないで、ウエハを回転させて角度位置決めをすることができる。その結果、検査ステージ、その他のウエハ処理装置、搬送装置等のウエハのアライメントが必要な装置において、モータ等による回転機構を用いることなく、非接触状態でウエハを安全に回転させてウエハの角度位置決めが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明のウエハ位置決め装置を適用したＶノッチウエハの位置決め装置の一実施例の平面図である。
【図２】図２は、ウエハ位置決め装置のウエハ保持ハンドの説明図、
【図３】図３は、非接触吸引ヘッドの説明図である。
【図４】図４は、そのＶノッチ位置決め機構の各位置決め部材の説明図である。
【図５】図５は、図１に示すウエハ搬送装置を用いたミニエンシステムのウエハ検査装置の説明図である。
【符号の説明】
１…ウエハ（またはＶノッチウエハ）、
２…ハンドリングアーム、２０…ウエハ保持ハンド、
２１…チャック部、
２２…非接触吸引ヘッド、
３…ウエハ中心位置決め機構、
３１，３２…固定ピン台座、３１ａ，３２ａ…固定ピン、
３３…角度検出押圧ピン台座、
３３ａ…押圧ピン、３３ｂ…ノッチ検出ピン、
３３ｃ…スプリング、
３３ｄ…センサ、３６…ガイド溝孔、
３７…進退アクチュエータ、
４…エアーＯＮ／ＯＦＦ切換制御弁機構、
５…制御回路、
６…エアー供給源、７…回転機構、
８…移動台、９…ガイドレール、
１０…ウエハ搬送装置、１１…検査ステージ、
５０…コントローラ、５１…ＭＰＵ、
５２…メモリ、
５２ａ…ウエハロード・アンロード処理プログラム、
５２ｂ…アライメント処理プログラム、
５２ｃ…作業領域、５３…インタフェース、
１００…ミニエンシステムのウエハ検査装置。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a wafer transfer apparatus and a wafer processing apparatus, and more particularly, to a wafer transfer apparatus capable of positioning a wafer without specially providing a stage or the like for aligning a wafer with a wafer processing stage such as an inspection stage. The present invention relates to an apparatus and a wafer processing apparatus.
[0002]
[Prior art]
The quality of a wafer used as a material for a semiconductor IC deteriorates when foreign matter adheres to the surface thereof, and is inspected by an optical foreign matter inspection device. The inspection is performed by a series of operations, and the wafer stored in the wafer cassette is conveyed to, for example, an inspection stage, air-adsorbed to the chuck unit, and rotated.
Therefore, conventionally, a rotation mechanism such as a motor is provided on a wafer pre-alignment stage or inspection stage. The rotation mechanism is used to rotate the wafer to perform angular positioning (θ positioning). In particular, in the case of V-notch positioning, angular positioning and center positioning are performed by a side chuck method in which three points are in contact with the outer periphery of the wafer. (For example, refer to Patent Document 1). However, since the wafer is rotated using a rotating mechanism such as a motor, there is a problem of dusting of metal particles due to sliding of a rotating part.
On the other hand, in the wafer manufacturing process, when the wafer is chucked and transported, a technique of holding and transporting the wafer in a non-contact state to prevent dust generation due to contact or sliding between the wafer and the chuck is known. (For example, see Patent Document 2). In particular, when chucking a wafer, chucking is performed by sucking the wafer using the chucking force due to the Bernoulli effect (for example, see Patent Document 3).
[0003]
On the other hand, when the wiring pattern formed on the wafer is miniaturized and the process becomes 0.25 μm or more, and the diameter of the wafer becomes a large diameter of about 300 mm, the influence of the foreign matter increases accordingly. To that extent, the yield of the wafer itself and of the chips formed on the wafer is also reduced. Therefore, it is not enough to clean only the room where the conventional semiconductor manufacturing apparatus is installed. No matter how much the cleanliness in the room is increased, there is a limit, so the semiconductor wafer is processed by a local cleaning system, a so-called mini-en system.
The local cleaning device is usually a device with a high degree of sealing, and keeps the inside at a positive pressure to prevent foreign matter from entering from the outside. The degree of cleanliness is reduced to about class 0.01. The internal positive pressure is generated by sending clean air into the inside of the air from a fan through a filter.
The loading and unloading of a workpiece to be processed, such as a wafer, into and out of the apparatus is usually carried out in a sealed pod.The pod is independently closed and tightly mounted on the apparatus, and the lid is closed. An opening mechanism FOUP (FRONT OPENING UNIFIED PAD) is provided (for example, see FIGS. 1 and 8 of Patent Document 4). Further, a pre-alignment stage using a rotation mechanism for performing angular positioning and center positioning of the wafer is provided in the inside thereof.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-4-320043 [Patent Document 2]
JP-A-63-8135 [Patent Document 3]
JP-A-10-167470 [Patent Document 4]
JP 2000-173911 A
[Problems to be solved by the invention]
A rotation mechanism or an XY movement mechanism is usually required for wafer positioning on the inspection stage or wafer center positioning and angle positioning on the wafer pre-alignment stage. Dust generation of metal particles and the like generated by sliding of the rotating unit with respect to the manufacture of the wafer is undesirable for the wafer. In particular, when processing semiconductor wafers in a mini-en system, this type of dust poses a problem because the space is relatively narrow.
Therefore, it is conceivable to perform wafer alignment in a non-contact manner. However, even if a non-contact chuck mechanism is used, a rotary mechanism must be provided somewhere in order to angularly position the wafer.
In addition, the size of a wafer has been increased to 300 mm and its thickness has been reduced, and the rotation mechanism of a pre-alignment stage using a motor or the like has also tended to increase in size. Further, since the wafer vibrates due to the rotation, it is becoming difficult to rotate the wafer in a safe state. In addition, an increase in the size of the rotation mechanism of the pre-alignment stage causes an increase in the size of the local cleaning device of the mini-en system, which is one of the causes of lowering the degree of cleanness inside the device.
An object of the present invention has been made in view of the above, and a wafer transfer apparatus capable of positioning a wafer without specially providing a stage or the like for aligning a wafer with a wafer processing stage such as an inspection stage. And a wafer processing apparatus.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The feature of the wafer transfer apparatus and the wafer processing apparatus of the present invention for achieving such an object is that three or more non-contact suction heads that lift and chuck the wafer by utilizing the depressurization of the Bernoulli effect by the air jet are provided. A control for selectively turning off at least one air of these non-contact suction heads in a clockwise or counterclockwise direction, or selectively increasing or decreasing the flow rate of the air to rotate the wafer. And a device.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
As described above, according to the present invention, three or more non-contact suction heads for lifting and chucking a wafer by using the chucking force due to the Bernoulli effect are provided, and at least one of them is turned off or the air is turned off. By changing the flow rate and tilting the wafer minutely and selectively turning off the non-contact suction head sequentially or by changing the flow rate, the direction of this tilt can be rotated clockwise or counterclockwise. Rotate the wafer. Accordingly, the wafer can be rotated in a non-contact state without using a rotating mechanism such as a motor, and the wafer can be rotated and angular positioning can be performed with almost no generation of dust or vibration.
As a result, in devices that require wafer alignment, such as inspection stages, other wafer processing devices, and transfer devices, the wafer can be safely rotated in a non-contact state without using a rotating mechanism such as a motor, and the angular position of the wafer is determined. Becomes possible.
By the way, the OFF state here includes not only a state in which the air is completely cut, but also a state in which the wafer substantially tilts, that is, a state in which the air is in an OFF state. .
[0008]
【Example】
FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of the wafer transfer apparatus of the present invention, FIG. 2 is an explanatory view of a wafer holding hand, FIG. 3 is an explanatory view of a non-contact suction head, and FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram of each positioning member of the notch positioning mechanism, and FIG. 5 is an explanatory diagram of a wafer inspection device of a mini-en system using the wafer transfer device shown in FIG.
In each of the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a wafer transfer device having a handling arm 2 for handling a wafer from a cassette to an inspection stage or vice versa. The handling arm 2 is fixed to a moving table 8 via a rotation mechanism 7, and the moving table 8 moves on a guide rail 9. Inside the movable base 8, an air ON / OFF switching valve mechanism 4, a control circuit 5, and an air supply source 6 are incorporated. The handling arm 2 has a wafer holding hand 20 on the distal end side, and moves the wafer holding hand 20 forward and backward by biaxial rotation of the arms 2a and 2b.
The wafer holding hand 20 sucks and holds the wafer 1 (see FIG. 2) in a non-contact state. This is a Y-shaped plate-like member having a thickness of about 5 mm, the rear end of which is connected via a rotation shaft to the distal end side of the arm 2a of the two-axis rotation of the handling arm 2, and rotates. It is fixed to the arm 2c and has a chuck section 21 and three air supply pipes 23a, 23b, 23c connected to the chuck section 21.
[0009]
As shown in FIG. 2, the chuck unit 21 is provided with a wafer center positioning mechanism 3 and three non-contact suction heads 22. The chuck portion 21 is a positioning stage that sucks and holds the wafer 1 indicated by a one-dot chain line in a non-contact state and also performs center positioning and angular positioning with respect to the wafer 1.
In FIG. 2, the three non-contact suction heads 22 of the chuck portion 21 are dispersedly arranged at the position of the Y-shaped division and the tip side, and are approximately 120 degrees with respect to the center of the sucked wafer 1. Are provided at equal intervals.
Note that the wafer transfer device 10 is provided with a rotation mechanism 7 such as a motor for rotating the handling arm 2, but this is not a mechanism for rotating the wafer, and its rotary sliding portion is exposed. For example, dust and metal particles are hardly scattered from the rotary sliding portion to the wafer 1 side by flowing down-flow air inside the apparatus.
[0010]
The wafer center positioning mechanism 3 is provided with fixed pin pedestals 31 and 32 at positions on the distal end side of the Y-shape corresponding to three points on the circumference of the wafer 1, and is provided at the position of the Y-shaped division. An angle detection pressing pin pedestal 33 is provided near the non-contact suction head 22.
Thus, the angle detection pressing pin pedestal 33 is disposed at a position facing the fixed pin pedestals 31 and 32, and moves in the direction of the center of the wafer 1 (the moving mechanism will be described later). A pressing pin 33a (see FIG. 4A) is implanted in the angle detecting pressing pin pedestal 33, and the wafer 1 held by suction is fixed to the fixing pin pedestals 31, 32 by the pressing pin 33a. Press against pins 31a, 32a (see FIG. 4 (b)). As a result, the center of the wafer 1 is positioned.
[0011]
As shown in FIG. 4A, the angle detection pressing pin pedestal 33 is provided with a notch detection pin 33b, which is urged toward the center of the wafer 1 by a spring 33c (see FIG. 4A). . Then, when the wafer 1 in the suction state is rotated at a low speed in a state where the angle detection pressing pin base 33 advances toward the center of the wafer 1, when the V notch 1a rotates to the position of the notch detection pin 33b. Then, the notch detection pin 33b moves to a position inward from the edge of the rotated wafer 1 by the depth of the V notch 1a. At this time, since the wafer 1 is rotating at a low speed, the rotation of the wafer 1 is stopped at this position by fitting the notch detection pins 33b (see FIG. 4C).
As a result, angular positioning and center positioning of the wafer 1 are performed. When the notch detection pin 33b is fitted into the V notch 1a, the V notch 1a is detected. When the V notch 1a is detected, a detection signal S is generated from a sensor 33d provided on the angle detection pressing pin pedestal 33, and the detection signal S is input to the control circuit 5.
[0012]
The three non-contact suction heads 22 for rotating the wafer 1 have the structure shown in FIG. 3, and the wafer 1 is supplied from the surface of the non-contact suction head 22 in a non-contact state by the Bernoulli effect when air is supplied. Float about 0.1 mm to 0.15 mm. As a result, the wafer 1 is held by the chuck 21.
Next, in the holding state of the wafer 1, the center of the wafer 1 is positioned by advancing the angle detection pressing pin base 33. Then, by stopping (OFF) the ejection of one of the air from the heads 22, the wafer 1 breaks the minute balance, and the wafer 1 is slightly inclined in the direction of the OFF (stopped) non-contact suction head 22. Will occur. Therefore, by sequentially selecting the non-contact suction head 22 to be turned off by the control circuit 5 in the clockwise or counterclockwise direction, the direction of this inclination is rotated clockwise or counterclockwise at a predetermined speed. Thus, the wafer 1 sucked and held rotates in accordance with the rotation of the inclination.
For example, when air is ejected from the non-contact suction head 22 at a discharge pressure of 0.7 PMa to suction-hold the wafer 1 and is sequentially turned ON / OFF at a cycle of about 10 Hz, the wafer 1 is 0.1 mm to 0.3 mm / Stable low-speed rotation at the speed of sec.
[0013]
The air ON / OFF switching control valve mechanism 4 supplies air from an air supply source (air pump) 6 to the air ON / OFF switching control valve mechanism 4 via a flexible air supply pipe 6a. The air ON / OFF switching control valve mechanism 4 is controlled by the control circuit 5 to supply all the air, stop the air, and switch the air ON / OFF. These are built in the moving table 8 as shown in FIG. The air supplied to the air ON / OFF switching control valve mechanism 4 is sent out to the chuck section 21 via flexible air supply pipes 23a, 23b, 23c. In the chuck section 21, air supply pipes 23a, 23b, and 23c are respectively coupled to communication paths 21a, 21b, and 21c provided inside the chuck section 21, and air is supplied through the communication paths 21a, 21b, and 21c. The air sent from the supply pipes 23a, 23b, 23c is supplied to the non-contact suction head 22, respectively. Then, the air supply to the non-contact suction heads 22 is sequentially and selectively stopped by the valve control of the air ON / OFF switching control valve mechanism 6.
The control circuit 5 receives the detection signal S from the sensor 33d, stops the air ON / OFF switching control valve mechanism 4, and stops the operation of the non-contact suction head 22. As a result, the wafer 1 is supported by each of the pedestals 31, 32, and 33 shown in FIG. 4, and its position is held by the fitting of the notch detection pins 33b.
[0014]
As shown in the plan view of FIG. 3A, the non-contact suction head 22 has a disk-like shape with a circumferential blowing opening 22a provided at the center, and a side view of FIG. As shown in the figure, a slightly protruding flange 22b is provided around the opening 22a. This is because the cone-shaped lid 22c (see FIGS. 3A and 3C) is provided on the inside as shown in the cross-sectional view of FIG. A groove space 22d is formed, and air is supplied from an air supply hole 23 (see FIGS. 3 (b) and 3 (c)) from the center of the cone to discharge air that expands outward in a circular shape at the opening 22a. ing. As a result, the high-speed discharge air is diffused to the back surface of the wafer 1, and a reduced pressure state due to the Bernoulli effect is formed in the gap between the head 22 and the back surface of the wafer 1. As a result, the wafer 1 is held by the non-contact suction head 22 in a state of being floated by about 0.1 mm to 0.15 mm.
Before rotating the held wafer 1, first, the angle detection pressing pin pedestal 33 moves forward to fix the fixing pins 31 a, 32 a and the pressing pin 33 a to the edge of the wafer 1 as shown in FIG. Contact lightly. In this state, when one air of the three non-contact suction heads 22 is sequentially turned off by the air ON / OFF switching control valve mechanism 4, a slight tilt is generated in the wafer 1, and the tilt is clockwise. Or rotate counterclockwise. As a result, the tilt of the wafer 1 rotates, and the wafer 1 rotates at a low speed in that direction. Therefore, there is almost no friction, and the rotation of the wafer 1 can be easily stopped.
[0015]
FIG. 4 is an explanatory diagram of the wafer center positioning mechanism 3. FIG. 4A is an explanatory diagram of the angle detection pressing pin pedestal 33, the pressing pins 33a, and the notch detection pins 33b. At the base of the pressing pin 33a of the angle detection pressing pin pedestal 33, a protrusion 33e having a downwardly inclined surface 35 is provided, and when the floating suction of the wafer 1 is stopped, the protrusion 33e is formed on the inclined surface 35 of the protrusion 33e. The edge of the wafer 1 is abutted, and the wafer 1 is held.
FIG. 4B is an explanatory diagram of the fixing pin pedestals 31, 32 and the fixing pins 31a (32a). The fixing pin pedestals 31, 32 have the same structure, and a protrusion 31b (32b) having a downwardly inclined surface 34 is provided at the root of each fixing pin 31a (32a). When the floating suction of the wafer 1 is stopped, the edge of the wafer 1 is brought into contact with the inclined surface 34 of the projection 31b (32b), and the wafer 1 is held.
[0016]
Next, the moving mechanism of the angle detection pressing pin pedestal 33 will be described. A linear guide groove 36 is provided in the chuck portion 21 on the lower side of the angle detection pressing pin pedestal 33. A projection (not shown) provided on the bottom surface of the angle detection pressing pin pedestal 33 is engaged to guide the movement of the angle detection pressing pin pedestal 33 toward the center of the wafer 1.
A rod of a forward / backward actuator 37 composed of a solenoid or an air cylinder is connected to the rear side surface of the angle detection pressing pin pedestal 33, and the angle detection pressing pin pedestal 33 moves forward and backward by driving the forward / backward actuator 37. The forward / backward actuator 37 is driven by receiving a signal from the control circuit 5.
[0017]
The procedure of the overall positioning control operation by the control circuit 5 includes: (1) suction holding of the wafer 1 in a non-contact state by air injection of the three non-contact suction heads 22; (3) Rotation of wafer 1 by sequentially selecting non-contact suction head 22 to be turned off, (4) Detection of angular positioning of wafer 1 by generation of detection signal S, (5) Non-contact suction head The wafer is held by stopping the air injection at 22. Finally, as (6), there is release of the wafer 1 from the wafer center positioning mechanism 3. This is performed by retreating the angle detection pressing pin pedestal 33 by the advance / retreat actuator 37 so that the fitting of the notch detection pin 33b into the V notch 1a is released.
The control circuit 5 performs the above-described wafer positioning processes (1) to (5) in accordance with a control signal for starting operation from the controller 50 shown in FIG. 5 described below, and further receives a wafer release control signal from the controller 50. (6) to perform the wafer release process.
[0018]
FIG. 5 is an explanatory view of a wafer inspection device of a mini-en system using the wafer transfer device 10 shown in FIG.
In FIG. 5, reference numeral 100 denotes a wafer inspection apparatus of a mini-en system. The center positioning and the angular positioning with respect to the wafer 1 are performed on the wafer holding hand 20 of the handling arm 2. Reference numeral 11 denotes an inspection stage, and 12a and 12b denote pods mounted on the FOUP openers 13a and 13b, respectively. 50 is a controller.
The pods 12a and 12b have an airtight cover at an opening on the front side of the apparatus. The lid is opened by each opener when the pods 12a and 12b are mounted on the FOUP openers 13a and 13b. In the drawing, the FOUP opener 13a on the right side of the apparatus on which the pod 12a is mounted is, for example, a wafer load position (load port), and the FOUP opener 13b on the left side on which the pod 12b is mounted is a wafer unload position (unload port). Let's say These may be in the opposite relationship, and when there is one FOUP opener, loading and unloading are shared.
[0019]
As shown in FIG. 5, the controller 50 is provided with an MPU 51, a memory 52, an interface 53, and the like, and these are mutually connected by a bus 54. The memory 52 stores a wafer load / unload processing program 52a, an alignment processing program 52b, and the like, and is provided with a work area 52c and the like.
When the wafer load / unload processing program 52a is executed by the MPU 51, the MPU 51 picks up the wafer 1 from the pod 12a on the FOUP opener 13a side by the handling arm 2, rotates the handling arm 2 in the direction of the inspection stage 11, and , And calls the alignment processing program 52b.
When the alignment processing program 52b is executed by the MPU 51 while the handling arm 2 is in the rotating operation state, the MPU 51 generates a control signal for starting the operation to the control circuit 5. Then, it waits for a positioning completion signal of the wafer 1. The control circuit 5 executes the above-described wafer positioning processes (1) to (5). When the control circuit 5 receives the detection signal S, it sends a positioning completion signal to the controller 50.
Upon receiving the positioning completion signal from the control circuit 5, the MPU 51 returns to the processing of the wafer load / unload processing program 52a when this alignment is completed. Then, the wafer 1 is loaded on the inspection stage 11, a signal for releasing the wafer is sent to the control circuit 5, the wafer release processing of (6) is performed on the control circuit 5, and a signal for the inspection start processing is sent to the inspection stage 11. I do.
The MPU 51 receives the inspection end signal from the inspection stage 11, receives the inspection-completed wafer 1 from the inspection stage 11, picks up the wafer 1 by the handling arm 2, and performs the wafer positioning processing of the above (1) to (5). The wafer 1 is loaded into the pod 12b on the side of the FOUP opener 13b, and the wafer release processing of (6) is performed, and the wafer 1 is stored. Thus, the wafer 1 is unloaded. Then, the above-described wafer loading process is started, and the above-described process is repeated as long as the wafer 1 is in the pod 12a.
[0020]
As described above, in the embodiment, at least one air of the three non-contact suction heads is selectively turned OFF sequentially in the clockwise or counterclockwise direction. At this time, the air is turned OFF. This is for slightly tilting the wafer. The present invention may, of course, be applied to tilting the wafer since at least one of the three non-contact suction heads may increase or decrease the flow rate of air.
Further, in the embodiment, three non-contact suction heads 22 are used. However, if the number of the non-contact suction heads 22 is three or more, a large number may be provided, and they are dispersed at a predetermined angle. What is necessary is just to be provided.
Further, in the embodiment, the description has been made mainly on the embodiment of the V-notch wafer, but it is needless to say that the present invention can be applied to a wafer having an orientation flat (orientation flat).
By the way, the non-contact suction head 22 is of an air discharge type in the embodiment, but there is also a non-contact suction head of a type that uses the reduced pressure of the Bernoulli effect and suctions the negative pressure at the same time as the air discharge. In this type, a negative pressure suction hole is provided at the center or the periphery of the discharge hole, and the air is negatively suctioned at the same time as the discharge. In the present invention, such a non-contact suction head may be used.
Further, the position of the fixing pin and the pressing pin of the wafer center positioning mechanism 3 of the embodiment may be set at a position where the pressing pin and the fixing pin are opposed to each other, or may be placed at a point where the outer periphery of the wafer 1 is divided by an equal angle. Of course.
Further, in the embodiment of FIG. 5, the wafer transfer apparatus of the present invention is used for a wafer inspection apparatus. However, the wafer transfer apparatus of the present invention is not limited to the wafer inspection apparatus. Needless to say, the present invention can be applied to a wafer processing apparatus in general, such as an apparatus.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, three or more non-contact suction heads for lifting and chucking a wafer using the chucking force due to the Bernoulli effect are provided, and at least one of them is turned off air. Alternatively, by changing the flow rate to tilt the wafer minutely and selectively turning off the non-contact suction head sequentially or by changing the flow rate, the direction of the tilt is rotated clockwise or counterclockwise. This rotates the wafer. Accordingly, the wafer can be rotated in a non-contact state without using a rotating mechanism such as a motor, and the wafer can be rotated and angular positioning can be performed with almost no generation of dust or vibration. As a result, in devices that require wafer alignment, such as inspection stages, other wafer processing devices, and transfer devices, the wafer can be safely rotated in a non-contact state without using a rotating mechanism such as a motor, and the angular position of the wafer is determined. Becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of an embodiment of a V-notch wafer positioning apparatus to which a wafer positioning apparatus of the present invention is applied.
FIG. 2 is an explanatory view of a wafer holding hand of the wafer positioning device;
FIG. 3 is an explanatory diagram of a non-contact suction head.
FIG. 4 is an explanatory diagram of each positioning member of the V-notch positioning mechanism.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a wafer inspection device of a mini-en system using the wafer transfer device shown in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
1 .... wafer (or V-notch wafer),
2 ... Handling arm, 20 ... Wafer holding hand,
21 ... chuck part,
22 ... non-contact suction head,
3. Wafer center positioning mechanism
31, 32 ... fixed pin pedestal, 31a, 32a ... fixed pin,
33: Angle detection pressing pin pedestal,
33a: pressing pin, 33b: notch detecting pin,
33c ... spring,
33d: sensor, 36: guide slot,
37 ... reciprocating actuator,
4. Air ON / OFF switching control valve mechanism
5. Control circuit,
6 ... Air supply source, 7 ... Rotating mechanism,
8: mobile platform, 9: guide rail,
10 wafer transfer device 11 inspection stage
50: controller, 51: MPU,
52 ... memory,
52a: Wafer loading / unloading processing program,
52b: alignment processing program,
52c: working area, 53: interface,
100: Mini-en system wafer inspection device.
