以下では、前述する図面を参照しながら、本発明の実施形態であるアライナ1について説明する。なお、実施形態における上下、左右、及び前後等の方向の概念は、説明の便宜上使用するものであって、アライナ1に関して、それらの構成の配置及び方向等をその方向に限定することを示唆するものではない。また、以下に説明するアライナ1は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明は実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。また、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
[アライナ]
図1に示すように、本発明の一実施形態であるアライナ1は、ウエハ2の周方向の位置(以下、単に「方向」ともいう)を調整する、つまりアライメントするユニットである。本発明において、ウエハは、半導体プロセスにおいて用いられる薄い板であり、半導体デバイスの基板の材料であると定義される。ウエハには、半導体ウエハとガラスウエハとが含まれる。半導体ウエハには、例えば、シリコンウエハ、サファイヤ(単結晶アルミナ)ウエハ、その他の各種のウエハ等が含まれる。ガラスウエハには、例えば、FPD(Flat Panel Display)用ガラス基板、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)用ガラス基板等が含まれる。
ウエハをアライメントするアライナ1は、例えば半導体処理設備に備わっている。半導体処理設備には、ウエハ2を格納するフープ(FOUP、図示せず)と、ウエハ2を搬送する搬送ロボット(図示せず)とが備わっている。フープには、多数のウエハ2が上下方向に所定の間隔で並べて格納されている。搬送ロボットは、フープから複数のウエハ2、本実施形態では5枚のウエハ2を取り出し、また取り出したウエハ2を、熱処理、不純物導入処理、薄膜形成処理、リソグラフィー処理、洗浄処理及び平坦化処理等の各種プロセス処理を施す処理部へと搬送する。半導体処理設備では、各種プロセス処理をウエハ2に施す前にウエハ2の方向を調整する必要があり、ウエハ2をアライメントするアライナ1が更に備わっている。アライナ1は、ストッカ3と、アライメント機構4と、昇降機構5とを有している。
<ストッカ>
ストッカ3は、図2乃至5に示すように、筐体11と、支持部群12と、ピッチ変更機構13とを有している。筐体11は、上下方向に長尺な中空の直方体であり、その上下方向中間部には、筐体11を左右方向に貫通する挿入孔11aが形成されている。挿入孔11aは、ウエハ2の外径よりも幅広に形成されており、ウエハ2を挿入可能に構成されている。このような挿入孔11aが形成された筐体11は、挿入孔11aを挟んで前後方向に一対の中空柱11b,11cを有している。このように一対の中空柱11b,11cを有する筐体11には、5つの支持部群12が設けられている。
保持部群である各支持部群12は、一対の支持部14,14を複数組有している。本実施形態において、支持部群12は、一対の支持部14,14を5組有しており、ストッカ3全体では、25組の一対の支持部14,14が備わっている。保持部である一対の支持部14,14は、上下方向に間隔をあけ、且つ上方から見て互いに重なるように筐体11内に設けられている。このように設けられる一対の支持部14,14のうち一方の支持部14は、前側の中空柱11bに沿って配置され、他方の支持部14は、後側の中空柱11cに沿って配置されている。
このように配置される一対の支持部14,14は、板状に形成され、左右方向に延在している。一対の支持部14,14は、前後方向に対向しかつ各々が後述する係止片15,15の先端に固定されて一対の中空柱11b,11cから挿入孔11aに夫々突出されており、一対の支持部14,14の前後方向の間隔d1は、ウエハ2の外径Rより小さくなっている。このように配置される一対の支持部14,14は、前後対称に設けられ、その上面14aが平坦になっている。これにより、一対の支持部14,14の上面14aが略同一平面上に位置し、それらの上面14aは、1枚のウエハ2の外縁部の対向する部分を夫々載置可能に構成されている。このように構成される2つの上面14aにウエハ2を載置することで、一対の支持部14,14によりウエハ2を支持することができる。
このようにウエハ2を支持可能な一対の支持部14,14は、係止片15を夫々有している。係止片15は、各支持部14の前側の端部又は後側の端部に設けられている。係止片15は、挿入孔11aから遠ざかるように延在する板状の部材であり、係止片15の上面15a及び下面15bは、支持部14の上面14aと略平行になっている。このような形状を有する係止片15は、中空柱11b,11c内に配置され、一対の支持部14,14同士で前後対称に配置されている。このように配置される係止片15であるが、同じ支持部群12に含まれる5つの係止片15は、図3に示すように左右方向にずらして夫々配置されている。なお、図3では、5つの係止片15がずらして配置されていることを分かりやすくするために、固定ブロック18を省略している。
このずらし方において、係止片15は、隣接する係止片15と少なくとも一部分が重なるように配置されている。このように重ねて配置することで、5つの係止片15は、図4に示すような階段状に配置される。このように階段状に配置される5つの係止片15のうち最も下の位置に配置される係止片15は、昇降しないように筐体11に固定され、それ以外の4つの係止片15には、スライド部16が夫々取り付けられている。
スライド部16は、リニアガイド17にスライド可能に取り付けられている。リニアガイド17は、上下方向に延在しており、一対の中空柱11b,11c内に夫々設けられている。リニアガイド17は、係止片15毎に設けられている。これにより各支持部14は、リニアガイド17に沿って上下方向に昇降できるようになり、隣接する支持部14との間隔、即ち、支持部14のピッチpを変更可能に構成される。そして、このようにピッチpを変更可能な支持部14には、ピッチ変更機構13が設けられている。
ピッチ変更機構13は、各支持部群12に対して前後1つずつ設けられている。つまり、ストッカ3全体では、前後5つずつのピッチ変更機構13が設けられている。前側のピッチ変更機構13は、前側の中空柱11b内に配置され、後側のピッチ変更機構13は、後側の中空柱11c内に配置されている。このように配置されるピッチ変更機構13は、固定ブロック18と、昇降ブロック19とを有している。固定ブロック18の下部及び昇降ブロック19の上部は、階段状になっており、4つの段を有している。なお、5つの支持部郡12のうち最も下に配置される支持部群12に対して設けられるピッチ変更機構13では、固定ブロック18及び昇降ブロック19の姿勢が他のものと上下反転している、しかし、反転していること以外の構成は、同一である。それ故、同一符合を付して説明を省略する。
階段状に形成された固定ブロック18の下部と昇降ブロック19の上部とは、部分的に対向している。具体的には、固定ブロック18の下から3段目及び4段目が昇降ブロック19の下から1段目及び2段目に対向している。このように昇降ブロック19に部分的に対向する固定ブロック18の1段目には、筐体11に固定される係止片15の上面15aが固定されており、それ以外の3つの段には、階段状に配置される5つの係止片15のうちの下から2番目乃至4番目の係止片15の上面15aが当接している。また、昇降ブロック19の4つの段には、階段状に配置される5つの係止片15のうちの下から2番目乃至5番目の係止片15の下面15bが夫々載置されている。
固定ブロック18及び昇降ブロック19は、それらの段差が全て略同じ高さになるように構成されている。段差の高さが同じであるため、2番目乃至5番目の係止片15が昇降ブロック19に載り、且つ1番目乃至4番目の係止片15を固定ブロック18に当接(又は固定)することで、5つの係止片15が段差の高さと同じピッチで上下方向に同じ間隔をあけて配置される。このように5つの係止片15が同じ間隔で配置されると、支持部群12の5つの支持部14は、同じ間隔で配置され、支持部群12における支持部14のピッチpが全て同じになる。このときの支持部14のピッチpは、最大ピッチp1である。なお、最大ピッチp1は、前述の通りアライメント機構4のウエハ回転機構24の厚みtより広く設定されている。全ての支持部群12において、支持部14のピッチpが最大ピッチp1になると、全ての支持部14が等間隔で配置される。このように支持部14のピッチpを最大ピッチp1にする昇降ブロック19には、リニアガイド付きシリンダ機構20が設けられている。なお、図4及び図7では、リニアガイド付きシリンダ機構20の構成の概略を示している。また、図5では、リニアガイド付きシリンダ20の記載を省略している。
リニアガイド付きシリンダ機構20は、リニアガイド20aとシリンダ機構20bとが一体的になって構成されている。シリンダ機構20bは、例えば、エアシリンダー機構であって、切換弁を介してエアポンプ(共に図示せず)に繋がっている。シリンダ機構20bは、切換弁により空気の流れを切換えることで伸縮を切換可能に構成されている。リニアガイド付きシリンダ機構20は、シリンダ機構20bを伸縮させることで、リニアガイド20aに沿って昇降ブロック19を昇降可能に構成されている。このように昇降可能に構成される昇降ブロック19は、上昇することで支持部12のピッチpを広げ、下降することで支持部12のピッチpを狭くするように構成されている。
このような構成を有するピッチ変更機構13は、リニアガイド付きシリンダ機構20が最も伸張した状態(最も下の位置にあるピッチ変更機構13の場合、最も収縮した状態)で、支持部群12の一対の支持部14のピッチpが前述する最大ピッチp1となるように構成されている(例えば、図4参照)。また、ピッチ変更機構13は、リニアガイド付きシリンダ機構20が最も収縮した状態(最も下の位置にあるピッチ変更機構13の場合、最も伸張した状態)では、5つの係止片15が部分的に載って階段状に配置され、支持部群12の一対の支持部14のピッチpが最小ピッチp2となるように構成されている(例えば、図5参照)。つまり、ピッチ変更機構13は、リニアガイド付きシリンダ機構20を伸縮させることで、支持部14のピッチpを最大ピッチp1と最小ピッチp2との間で変更できるように構成されている。なお、最小ピッチp2は、係止片15の厚みに依存しており、前記係止片15の厚みと同じになる。本実施形態では、フープに収納されるウエハ2の間隔と略一致している。なお、支持部14の厚みは係止片15の厚みより小さい。
このようにピッチpを変更するピッチ変更機構13は、同じ中空柱11b,11cに配置される他のピッチ変更機構13とは、個別に駆動できるように構成されている。これに対して、同じ支持部群12に対して設けられる2つのピッチ変更機構13は、連動するように構成されている。このように連動することで、2つのピッチ変更機構13は、一対の支持部14,14を一緒に昇降し、一対の支持部14,14のピッチpを変更するように構成される。従って、ピッチ変更機構13は、支持部群12毎に支持部14のピッチpを個別に変更できるように構成されている。このように構成されるピッチ変更機構13を有するストッカ3には、アライメント機構4が設けられている。
<アライメント機構>
アライメント機構4は、図2及び図6に示すように構成されており、可動体21と、回転台22と、回動部23と、ウエハ回転機構24と、第1駆動源25と、第2駆動源26とを有している。可動体21は、大略的に中空の直方体に形成されており、その中に回転台22と、回動部23と、第1駆動源25と、第2駆動源26とが設けられている。回転台22は、円柱状に形成されており、その上下方向に延びる軸線L1を中心に回動可能に可動体21の底部に設けられている。このように回動可能に設けられる回転台22には、回動部23が固定されている。
回動部23は、大略的に円筒状に形成されており、その外周面には、2つの開口23a,23bが形成されている。これら2つの開口23a,23bは、回動部23の周方向に延在しており、上下方向に離して配置されている。回動部23の外周部には、これら開口23a,23bを塞ぐように2つのウエハ回転機構24が上下に離して設けられている。これら2つのウエハ回転機構24は、上方から見て互いに重なるように配置されている。
ウエハ回転機構24は、ケーシング28を有している。ケーシング28は、厚みtを有する中空の板状の筐体であり、平面視で短冊状に形成されている。ケーシング28の基端側には、開口28aが形成されており、この開口28aと回動部23の開口23a又は23bとを介して、ケーシング28内と回動部23内とが繋がっている。ケーシング28の先端部には、ターンテーブル29が設けられている。
ターンテーブル29は、大略的に円板状に形成されている。ターンテーブル29は、その下面に、その上下方向に延びる軸線L2に沿って下方に延びる軸部29aを有する。この軸部29aは、ケーシング28内に形成された受け部28aに嵌挿されている。これにより、ターンテーブル29は、軸線L2を中心に回動するように構成される。ターンテーブル29の上面には、円板状の吸着パッド30が取り付けられており、この吸着パッド30は、その上にウエハ2を載置できるように構成されている。吸着パッド30及びターンテーブル29には、軸線L2に沿って吸着孔31が形成されている。吸着孔31は、ケーシング28の底部内に形成された吸引通路32に繋がっている。吸引通路32は、更にL字継手33に繋がっている。このL字継手33は、チューブ管34を介してコンプレッサ等の吸引手段35に繋がっている。
また、ターンテーブル29の下面には、出力側プーリー36が一体的に取り付けられている。出力側プーリー36には、受け部28aが嵌挿されており、ターンテーブル29と共に軸線L2を中心に回動するように構成されている。出力側プーリー36には、ベルト37が巻き掛けられている。また、ベルト37は、歯車機構38にも巻き付けられている。
歯車機構38は、回動部23内に配置されている。歯車機構38は、二重筒構造になっており、外側筒41と内側筒42とを有している。外側筒41は、大略的に円筒状になっており、その軸線が回動部23の軸線L1に略一致するように配置されている。外側筒41の下端部は、回動部23の上側の開口23aまで達しており、その下端部の外周面には、第1プーリー41aが形成されている。第1プーリー41aには、上側のウエハ回転機構24のベルト37が巻き掛けられている。外側筒41の上端部には、その内周部に内歯車41bが形成されている。このように形成された外側筒41には、内側筒42が挿入されている。
内側筒42は、大略的に円筒状になっており、その軸線が回動部23の軸線L2に略一致するように配置されている。内側筒42は、回動部23の下側の開口23bまで延びており、その下端部の外周部には、第2プーリー42aが形成されている。この第2プーリー42aには、下側のウエハ回転機構24のベルト37が巻き掛けられている。内側筒42の上端部には、その外周部に外歯車42bが形成されている。
このように構成された外側筒41及び内側筒42は、回動部23内に配置されており、この回動部23の上部には、第1駆動源25及び第2駆動源26が設けられている。第1駆動源25は、例えば電気モータであり、その出力軸25aの外周部に歯が切られている。出力軸25aは、外側筒41と内側筒42との間に挿入され、且つ外側筒41の内歯車41bに歯合している。即ち、第1駆動源25は、外側筒41を回動させ、ベルト37を介して上側のウエハ回転機構24にあるターンテーブル29を回動させる機能を有する。
第2駆動源26は、例えば電気モータであり、その出力軸26bの外周部にも歯が切られている。出力軸26bは、外側筒41と内側筒42との間に挿入され、且つ内側筒42の外歯車42bに歯合している。即ち、第2駆動源26は、内側筒42を回動させ、ベルト37を介して下側のウエハ回転機構24にあるターンテーブル29を回動させる機能を有する。
このように構成される2つのウエハ回転機構24が回動部23を介して設けられる回転台22には、回動機構43が取り付けられている。回動機構43は、可動体21内に設けられている。回動機構43は、いわゆるエアシリンダー機構であり、シリンダ43aとピストン43bとを有する。シリンダ43aには、ピストン43bの基端部が挿入されており、ピストン43bによりシリンダ43a内が2つの空間に分けられている。これら2つの空間は、切換弁を介してエアポンプ(共に図示せず)に接続されている。切換弁は、エアポンプから流れる空気の供給先を一方の空間又は他方の空間に切換えることができるようになっており、切換えることで回動機構43の伸縮を切換えるようになっている。
回動機構43のピストン43bの先端部は、回転台22の外周部に揺動可能に取り付けられている。シリンダ43aは、可動体21内に揺動可能に取り付けられている。このように取り付けられる回動機構43は、伸張すると、回転台22を図1において軸線L1を中心に反時計回り(図1の矢符A1参照)に回転させ、収縮すると、回転台22を図1において軸線L1を中心に時計回り(図1の矢符A2参照)回転させる機能を有している。
このように構成されるアライメント機構4は、回転台22が回転することで、2つのウエハ回転機構24も一緒に回動するように構成されている。2つのウエハ回転機構24は、アライメントをしない待機状態において、前後方向に延在する待機位置に位置している。このとき、回動機構43のピストン43bは、最も縮退している。他方、ピストン43bを最も伸張させると、2つのウエハ回転機構24は、対象となるウエハ2をアライメント可能なアライメント位置に移動する。アライメント位置は、吸着パッド30の上に対象のウエハ2が配置され、且つターンテーブル29の軸線L2が対象のウエハ2の軸線L3に略一致する位置である(例えば、図1の2点鎖線参照)。
このように待機位置とアライメント位置との間で移動可能な2つのウエハ回転機構24には、ケーシング28にノッチ検出用センサ44が一体的に設けられている。方向検出手段であるノッチ検出用センサ44は、例えば透過型センサである。この透過型センサでは、投光部及び受光部が別体になっており、投光部及び受光部が互いに上下方向に対向するように配置される。ノッチ検出用センサ44は、投光部からレーザ光を発振し、受光部で受光の有無を検出する機能を有している。
このように構成されるノッチ検出用センサ44は、ウエハ回転機構24が待機位置にあるとき、ストッカ3から離れて配置される。他方、ノッチ検出用センサ44は、ウエハ回転機構24がアライメント位置に移動すると、そのウエハ回転機構24の真上にあるウエハ2の外周縁部の周方向一部分がかかるように配置され、かかることでウエハ2の外周縁部の周方向一部分がノッチ検出用センサ44の投光部及び受光部の間に入るように構成されている。このように投光部及び受光部との間に前記ウエハ2が入ることで、ノッチ検出用センサ44から照射するレーザ光がウエハ2の外周縁部の周方向一部分によって遮断される。
このようにレーザ光を遮断するウエハ2の外周縁部には、切欠きであるノッチ2aが形成されている。このノッチ2aがレーザ光の照射位置にあると、レーザ光が遮断されることなく受光部で受光される。つまり、ノッチ検出用センサ44は、受光部での受光の有無によりノッチ2aの有無を検出可能に構成されている。
以上の説明では、ノッチ検出用センサ44に透過型センサを採用したが、反射型センサであってもよい。反射型センサの場合、投光部と受光部とが一体となっている。反射型センサは、投光部からレーザ光を発振し、ウエハ2によって反射されたレーザ光を受光部により受光するように構成されている。そして反射型センサは、ウエハ回転機構24がアライメント位置に移動すると、ウエハ2の外周縁部の周方向一部分にかかるように配置されている。
このように構成されるアライメント機構4には、図1に示すように昇降機構5が設けられている。
<昇降機構について>
アライナ用移動機構である昇降機構5は、いわゆるボールねじ機構であり、ナット47と、ボールねじ48と、昇降用駆動源49と、一対のスライダ50,50と、一対のリニアガイド51,51を有している。ナット47は、アライメント機構4の可動体21の左側面部に取り付けられており、ボールねじ48に螺合している。ボールねじ48は、上下方向に延びるように立設されている。ボールねじ48は、その軸線を中心に回動するようになっており、回動することでそこに螺合するナット47を上下方向に昇降させる機能を有する。つまり、アライメント機構4は、ボールねじ48が回動することで上下方向に昇降するように構成されている。このようにアライメント機構4を昇降させるボールねじ48の上端部には、ボールねじ用プーリー52が取り付けられている。
ボールねじ用プーリー52には、ベルト53が巻き掛けられている。ベルト53は、更に昇降用駆動源49の出力軸49aに取り付けられる駆動源用プーリー54に巻き掛けられている。昇降用駆動源49は、例えば電気モータであり、出力軸49aを正逆両方向に回動可能に構成されている。
また、アライメント機構4の左側面部には、一対のスライダ51,51が取り付けられている。一対のスライダ50,50は、上方から見ると、それらの間にナット47が配置されるように左右に離して配置されている。このように配置される一対のスライダ50,50は、一対のリニアガイド51,51にスライド可能に取り付けられている。一対のリニアガイド51,51は、上下方向に延びる棒状の部材であり、一対のスライダ50,50と同様に左右に離して配置されている。これら一対のスライダ50,50及び一対のリニアガイド51,51は、ボールねじ48を回動させて可動体21を昇降させるときに、可動体21を案内してスムーズに昇降させる機能を有する。
<制御装置>
アライメント機構4の第1駆動源25及び第2駆動源26、並びに昇降機構5の昇降用駆動源49には、制御装置55が電気的に接続されている。回転制御手段である制御装置55は、指令信号及びプログラム等に応じて、第1駆動源25、第2駆動源26及び昇降用駆動源49の回転速度及び回転方向を制御する機能を有している。また、制御装置55は、指令信号及びプログラム等に応じて、回動機構43及びピッチ変更機構13のシリンダ機構20bに繋がる各切換弁(図示せず)を制御し、それらに流れる空気の方向を切換える機能も有している。つまり、制御装置55は、プログラム等に応じて、回動機構43及びピッチ変更機構13のシリンダ機構20bの伸縮を切換える機能を有している。更に、制御装置55は、ノッチ検出用センサ44と電気的に接続されている。制御装置55は、ノッチ検出用センサ44からレーザ光を発振させ、またノッチ検出用センサ44からの受光光の有無を示す信号に基づきウエハ2におけるノッチ2aの周方向の位置を検出する機能を有している。
<アライナの動作について>
以下では、アライメント時におけるアライナ1の動作について説明する。半導体処理設備の搬送ロボットは、図示しないが5つのハンドを備えている。5つのハンドは、フープに収納されるウエハ2の間隔と同じ間隔をあけて配置されている。それ故、搬送ロボットは、フープから5枚のウエハ2を格納された状態のまま取り出して、アライナ1へと搬送する。
アライナ1では、全てのピッチ変更機構13のリニアガイド付きシリンダ機構20が最も収縮した状態にあり、一対の支持部14,14のピッチpが最小ピッチp2となっている。つまり、一対の支持部14,14のピッチpは、フープに収納されるウエハ2の間隔と同じになっている。そのため、搬送ロボットは、5つのハンドのピッチを変更しなくてもそのままの状態で、各ハンドを上下に隣接する2組の一対の支持部14,14の間に挿入することができる。つまり、搬送ロボットは、5枚のウエハ2を挿入孔11aに突っ込み、そして支持部群12が有する全ての一対の支持部14,14の上に夫々配置することができる。
搬送ロボットは、5枚のウエハ2を一対の支持部14,14上に夫々配置すると、ハンドを下降させて一対の支持部14,14の上にウエハ2を載置する。このようにウエハ2を載置することで、一対の支持部14,14によりウエハ2が支持されてストックされる。一対の支持部14,14によりウエハ2が載置されると、搬送ロボットは、ハンドを一対の支持部14,14の間から抜く。そして、搬送ロボットは、再びフープから5枚のウエハ2を取り出し、この5枚のウエハ2を先ほど載置した支持部群12と異なる支持部群12の一対の支持部14,14に載置する。搬送ロボットは、このようなウエハ2の取り出し及び載置を繰り返して全ての一対の支持部14,14にウエハ2を載置する。これにより、ストッカ3の各支持部群12に5枚のウエハ2がストックされる。
制御装置55は、このようなウエハ2の搬送動作に平行して一対の支持部14,14に載置されるウエハ2に対してアライメント処理を行なう。以下では、1番上の支持部群12から順にアライメント処理が行われる場合について説明する。但し、アライメント処理は、必ずしも1番上の支持部群12から始まるものではなく、2番目や3番目、一番下の支持部群12から始まってもよい。なお、以下では、説明の便宜上、1番上の支持部群12を第1支持部群12Aといい、2番目乃至5番目の支持部群12を夫々、第2支持部群12B、第3支持部群12C、第4支持部群12D及び第5支持部群12Eともいう。
アライメント処理では、まず第1支持部群12Aの一対の支持部14,14のピッチpを最小ピッチp2から最大ピッチp1に変更することから始まる。以下では、ピッチ変更機構13による一対の支持部14,14のピッチpの変更について、図7(a)乃至(e)を参照しながら説明する。
シリンダ機構20bが最も収縮している状態では、図7(a)に示すように、5つの係止片15が部分的に載って階段状になっており、一対の支持部14,14のピッチpが最小ピッチp2になっている。この際、昇降ブロック19は、最も下の位置まで下降しており、その4段目だけに係止片15が載っている。このような状態から、制御装置55は、切換弁により空気の流れる方向を切換えてシリンダ機構20bを伸張させ、昇降ブロック19を上昇させる。
昇降ブロック19が上昇すると、図7(b)に示すように、下から5番目の係止片15が昇降ブロック19により持ち上げられる。また、昇降ブロックの3段目には、下から4番目の係止片15が載る。更に、昇降ブロック19が上昇すると、図7(c)乃至(d)に示すように、下から5番目及び4番目の係止片15が昇降ブロックにより持ち上げられると共に、下から3番目及び2番目の係止片15が昇降ブロックの2段目及び1段目に夫々載って持ち上げられる。そして、図7(e)に示すように、持ち上げられた2番目乃至4番目の係止片15が固定ブロック18に当接すると、一対の支持部14,14のピッチpが最大ピッチp1となる。このとき、シリンダ機構20bは、最も伸張した状態となり、昇降ブロック19の上昇が止まる。昇降ブロック19の上昇が止まってピッチpの変更を終了する。
なお、このような動作により支持部14のピッチpを変更できるのは、第1支持部群12A乃至第4支持部群12Dに対して夫々設けられるピッチ変更機構13である。第5支持部群12Eに対して設けられるピッチ変更機構13は、固定ブロック18と昇降ブロック19とが上下反転して配置されているため、昇降ブロックが上昇するとピッチpが狭くなり、シリンダ機構20bが最も伸張すると、一対の支持部14,14のピッチpが最小ピッチp2になる。逆に、昇降ブロック19が下降するとピッチpが広くなり、シリンダ機構20bが最も収縮すると、一対の支持部14,14のピッチpが最大ピッチp1になる。
更に、制御装置55は、ピッチpの変更に平行して昇降用駆動源49を駆動し、ボールねじ48を回動させてアライメント機構4を上昇又は下降させる。そして、第1支持部群12Aの上から2つのウエハ2の高さ位置と略同じ位置まで2つのウエハ回転機構24を移動させる。実際には、各ウエハ回転機構24は、ウエハ2が載置されている一対の支持部14,14よりもその吸着パッド30が若干下に位置するところまで上昇する。このような位置までウエハ回転機構24が上昇した後、アライメント機構4は、ピッチpが変更するまで待機している。そして、ウエハ回転機構24がウエハ2の高さ位置まで上昇し、ピッチpの変更が終了すると、制御装置55は、次に回動機構43を伸張させる。
回動機構43が伸張すると、待機位置にあるウエハ回転機構24は、反時計回り(図1の矢符A1参照)に回動する。そして、そのまま伸張し続けると、ウエハ回転機構24は、回動機構43が最も伸張した状態にあるアライメント位置まで回動する。このとき、一対の支持部14,14のピッチpが最大ピッチp1になっている。つまり一対の支持部14,14のピッチpがウエハ回転機構24の厚みtより広がっているので、アライメント位置に移動する2つのウエハ回転機構24は、上から1つ目及び2つ目ウエハ2の間、及び2つ目と3つ目との間に入る。これにより、2つのウエハ回転機構24は、上から2つのウエハ2の下方に夫々配置される。また、アライメント位置にウエハ回転機構24を移動させることで、ノッチ検出用センサ44が前記2つのウエハ2の外周縁部の周方向一部分にかかる。
このように2つのウエハ回転機構24がウエハ2の下方に夫々配置されると、制御装置55は、昇降用駆動源49を駆動してアライメント機構4を僅かに上昇させる。これにより、各ウエハ回転機構24の吸着パッド30の上にウエハ2が載置される。このように吸着パッド30にウエハ2が載置されると、制御装置55は、吸引手段35を駆動して、ウエハ2を吸着パッド30に吸着させる。吸着パッド30に吸着させると、制御装置55は、第1駆動源25及び第2駆動源26を駆動する。
第1駆動源25及び第2駆動源26が駆動すると、外側筒41及び内側筒42が回転し、ベルト37を介して2つのウエハ回転機構24のターンテーブル29が回転する。ターンテーブル29が回転することで、その上に設けられる吸着パッド30も回転する。吸着パッド30が回転することで、ウエハ2が軸線L2を中心に回転する。このように回転するウエハ2の外周縁部の周方向一部分には、ノッチ検出用センサ44がかかっている。
制御装置55は、ウエハ2を回転させながらノッチ検出用センサ44の投光部からレーザ光を発振させる。そして、制御装置55は、ノッチ検出用センサ44の受光部からの受光の有無を示す信号に基づきウエハ2におけるノッチ2aの周方向の位置を検出する。このノッチ2aの検出は、2つのウエハ回転機構24において同時に行われるようになっており、同時に行なうことでアライメントの時間を短縮することができる。制御装置55は、ノッチ2aの検出が終了すると、再び第1駆動源25及び第2駆動源26を駆動して吸着パッド30を回転させ、検出されたノッチ2aが予め定められた周方向の位置に配置されるようにウエハ2の方向を調整する、つまりウエハ2をアライメントする。
このように2つのウエハ2のアライメントが終了すると、制御装置55は、吸引手段35を停止して吸着していたウエハ2を解放する。ウエハ2を解放した後、制御装置55は、昇降用駆動源49を駆動してアライメント機構4を下降させ、各ウエハ回転機構24に載置されていたウエハ2を一対の支持部14,14に戻す。制御装置55は、一対の支持部14,14に戻した後もアライメント機構4を下降させ、吸着パッド30が一対の支持部14,14よりも下に配置されると、回動機構43を収縮させる。
回動機構43が収縮すると、アライメント位置にあるウエハ回転機構24は、時計回り(図1の矢符A2参照)に回動する。そして、そのまま収縮し続けて最も収縮した状態になると、ウエハ回転機構24が待機位置まで戻る。待機位置まで戻ると、制御装置55は、昇降用駆動源49を再び駆動してアライメント機構4を下降させ、先程アライメントが終了した2つのウエハ2の直ぐ下で支持されている2つのウエハ2、つまり3つ目と4つ目のウエハ2の高さ位置と略同じ位置まで2つのウエハ回転機構24を移動させる。このときも、各ウエハ回転機構24は、3つ目と4つ目のウエハ2が載置される一対の支持部14,14よりも吸着パッド30が若干下に位置するように配置される。このような位置までウエハ回転機構24が移動した後、制御装置55は、先程と同様に、回動機構43、第1駆動源25及び第2駆動源26を駆動する等して、2つのウエハ2のアライメントを行う。そして、制御装置55は、アライメントが終了すると、アライメント機構4を下降させてウエハ2を一対の支持部14,14に戻し、ウエハ回転機構24を待機位置まで戻す。
このようにウエハ回転機構24が待機位置まで戻ると、続けて更にその直ぐ下の2つのウエハ2についてアライメントを行う。しかし、次にアライメントするウエハ2は、支持部群12の5つ目のウエハ2であり、同じ支持部群12では、それより下に支持されているウエハ2がない。それ故、5つ目のウエハ2は、第2支持部群12Bの最も上で支持さているウエハ2と共にアライメントが行われる。これら2つのウエハ2についてもアライメントが終了すると、2つのウエハ2を一対の支持部14,14に戻し、更にウエハ回転機構24を待機位置まで戻す。
このようにウエハ回転機構24が待機位置まで戻されると、制御装置55は、支持部群12に含まれる全ての一対の支持部14,14に載置されるウエハ2についてアライメントが終了したと判断する。そうすると、制御装置55は、第2支持部群12Bの一対の支持部14,14に支持される2つ目及び3つ目のウエハ2についてアライメントを行いつつ、並行して第1支持部群12Aに対して設けられるピッチ変更機構13を駆動して第1支持部群12Aの一対の支持部14,14のピッチpを最小ピッチp2に変更する。なお、一対の支持部14,14のピッチpを最大ピッチp1から最小ピッチp2に変更する動作は、一対の支持部14,14のピッチpを最小ピッチp2から最大ピッチp1に変更する動作の逆の動作である。従って、最小ピッチp2に変更する動作については、最大ピッチp1に変更する動作を参照し、説明を省略する。
このようにアライナ1では、第1支持部群12Aの一対の支持部14,14のピッチpを最小ピッチp2に変更して、アライメントが終了した5枚のウエハ2をストックしておく。やがて、搬送ロボットは、ストックされる5枚のウエハ2を取るべく5つのハンドを挿入孔11aに突っ込ませ、5つのハンドを第1支持部群12Aの5組の一対の支持部14,14の下に夫々配置する。そして、搬送ロボットは、5つのハンドを上昇させてストックされたウエハ2を取り、各種プロセス処理を施す処理部へと搬送する。このようにしてウエハ2が取られた第1支持部群12Aは、搬送ロボットによって再びウエハ2が載置されるまで、一対の支持部14,14のピッチを最小ピッチp2のままにしておく。
このようにアライナ1は、まず第1支持部群12Aにストックされる5枚のウエハ2に関してアライメント処理する。そして、アライナ1は、5枚全てのウエハ2に関してアライメント処理が終了すると、一対の支持部14,14のピッチpを最小ピッチp2に戻しておく。このようにアライメント処理をして最小ピッチp2に戻す作業は、第2支持部群12B乃至第5支持部群12Eにおいても同様に行われる。これらの作業は、第1支持部群12Aから始まって、第2支持部群12B、第3支持部群12C、第4支持部群12D及び第5支持部群12Eという順番で連続的に行われる。それ故、アライナ1は、各支持部群12にストックされるウエハ2を連続的にアライメントし、そしてアライメントが終了したウエハ2を各支持部群12にストックすることができる。
このように構成されるアライナ1は、搬送ロボットにより搬送されたウエハ2を各支持部群12にストックしておくことができるので、搬送ロボットの搬送を待つことなく複数のウエハ2を連続してアライメントすることができる。それ故、アライメントする際にアライメント機構4の待ち時間を短縮、又はなくすことができる。このようにアライメント機構4の待ち時間を短縮又はなくすことで、アライナ1のスループットを短くすることができる。これにより、1枚のウエハ2を製造するのに必要な時間を短くすることができ、それに伴って半導体処理設備の単位時間当たりのウエハ2の製造枚数を向上させることができる。
また、アライナ1では、アライメントが終了したウエハ2を第1支持部群12Aにてストックしつつ、それ以外の第2支持部群12B乃至第5支持部群12Eのいずれかにストックされるウエハ2についてアライメント機構4がアライメントする。それ故、アライメント装置は、ウエハ2が搬送されることを待つことなく、次々とウエハ2をアライメントすることができる。また搬送ロボットは、アライメント機構4の作業終了を待つことなく、アライメントが終了しストックされたウエハ2を次々と運び出すことができる。これにより、アライメント時の待ち時間及び搬送時の待ち時間を短縮、又はなくすことができる。このようにアライメント時及び搬送時の待ち時間を短縮又はなくすことで、アライナ1のスループットを短くすることができる。これにより、1枚のウエハ2を製造するのに必要な時間を短くすることができ、それに伴って半導体処理設備の単位時間当たりのウエハ2の製造枚数を向上させることができる。
また、アライナ1がピッチ変更機構13を備えているので、搬送ロボットにハンドのピッチを変更するためのピッチ変更機構を設ける必要がない。これにより、ハンドの重量が軽くなり、ハンドの動きを速くすることができる。また、アライナ1では、昇降ブロック19を昇降させるだけで、一対の支持部14,14のピッチを変更することができるので、ピッチ変更機構13が簡単な構造であり且つ低コストである。
本実施形態のアライナ1において、昇降ブロック19及びウエハ回転機構24は、2つの位置の間で切り替え可能に構成されていればよい。そのため、昇降ブロック19及びウエハ回転機構24を移動させる駆動源として、エアシリンダー機構を採用している。エアシリンダー機構は、オン−オフの2段階制御であるため、駆動制御が容易である。また、エアシリンダー機構は、サーボモータなどと比べて製造コストが安い。それ故、アライナ1の製造コストを抑えることができる。但し、昇降ブロック19及びウエハ回転機構24を移動させる駆動源であるリニアガイド付きシリンダ機構20及び回動機構43は、エアシリンダー機構に限定されず、サーボモータ等であってもよい。
また、本実施形態のアライナ1において、ウエハ回転機構24の数、支持部群12の数、及び支持部群12が有する一対の支持部14,14の組数は、前述の数及び組数に限定されない。例えば、ウエハ回転機構24は、1つであってもよく、また3つ以上であってもよい。また、支持部群12の数は、4つ以下であってもよく、6つ以上であってもよい。更に、支持部群12が有する一対の支持部14,14の組数は、4組以下、又は6組以上であってもよい。
[その他の実施形態について]
アライナ1は、更にウエハ検出センサ60を有している。ウエハ検出手段であるウエハ検出センサ60は、反射型センサであり、投光部及び受光部を有する。投光部及び受光部は、一体的に設けられている。このように設けられる投光部及び受光部は、アライメント機構4に取り付けられており、制御装置55に電気的に接続されている。受光部は、投光部から発振されてウエハ2のエッジによって反射されたレーザ光を受光するように構成されており、受光すると制御装置55に受光したことを示す信号を出力する機能を有する。
制御装置55は、受光部における受光の有無に基づきウエハ2に有無を検出する機能を有する。このような機能を有する制御装置55は、処理エラー等によりアライメント処理が一時的中断した後に、ウエハ検出センサ60によりウエハ2の有無を検出する。具体的な検出方法として、制御装置55は、昇降機構5によってアライメント機構4と共にウエハ検出センサ60を一緒に上昇させる。そして、受光部の受光の有無に基づいてウエハ2が配置されている高さ位置を検出し、何れの一対の支持部14,14にてウエハ2が支持されているかを確認する。これにより、処理エラーにより一時的にアライメント処理が中断されてウエハ2が支持されている位置が分からなくなっても確認することができ、ウエハ2が既に支持されている一対の支持部14,14に搬送ロボットが新しいウエハ2を搬送し、ウエハ2同士が衝突して損傷することを防ぐことができる。
なお、本実施形態では、ウエハ検出センサ60が反射型センサであるが、透過型センサであってもよく。この場合、投光部と受光部が前後に離して設けられる。