知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2021-158244(P2021-158244A)
(43)【公開日】2021年10月7日
(54)【発明の名称】アライナ装置およびワークの位置ずれ補正方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/68 20060101AFI20210910BHJP
H01L 21/677 20060101ALI20210910BHJP
G01B 11/24 20060101ALN20210910BHJP
G01B 7/28 20060101ALN20210910BHJP
【ＦＩ】
H01L21/68 G
H01L21/68 A
G01B11/24 K
G01B7/28 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】16
(21)【出願番号】特願2020-57878(P2020-57878)
(22)【出願日】2020年3月27日
(71)【出願人】
【識別番号】000000262
【氏名又は名称】株式会社ダイヘン
(74)【代理人】
【識別番号】100135389
【弁理士】
【氏名又は名称】臼井 尚
(74)【代理人】
【識別番号】100086380
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 稔
(72)【発明者】
【氏名】音川 泰伸
(72)【発明者】
【氏名】奥田 将人
(72)【発明者】
【氏名】阪口 雄也
【テーマコード（参考）】
2F063
2F065
5F131
【Ｆターム（参考）】
2F063AA03
2F063AA41
2F063BD01
2F063CA11
2F063CA13
2F063DA01
2F063HA04
2F065AA03
2F065AA51
2F065BB01
2F065DD06
2F065FF04
2F065JJ03
2F065JJ26
2F065QQ25
2F065QQ31
5F131AA02
5F131BA00
5F131BB02
5F131CA18
5F131CA32
5F131DA23
5F131DA42
5F131DB02
5F131DB52
5F131DD43
5F131FA12
5F131FA34
5F131GA03
5F131KA12
(57)【要約】 （修正有）
【課題】複数枚のワークの位置ずれ量を検出するアライナ装置を提供する。【解決手段】アライナ装置Ａ１において、ロボットハンドと、ワークリフト機構と、下向きのセンサ面を有し、ワークリフト機構によりセンサ面に近接または接触させられた板状ワークの外形形状を検出でき、上下方向に所定間隔を隔てて配置された複数のセンサ３１、３２、３３・・・と、各センサにより取得された各板状ワークの外形形状から、各板状ワークの基準位置からのＸ、Ｙ及びθ方向の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段６と、位置ずれ量算出手段６により算出されたＸ−Ｙ方向の位置ずれ量に基づき、各板状ワークについてのＸ方向位置ずれ量及びＹ方向位置ずれ量を補正するＸ−Ｙ方向位置ずれ量補正手段８１並びに位置ずれ量算出手段６により算出されたθ方向位置ずれ量に基づき、各板状ワークについてのθ方向の位置ずれ量を補正するθ方向位置ずれ量補正手段８２と、を備える。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
それぞれが板状ワークを載置保持でき、上下方向に並ぶ複数のハンド体を有するロボットハンドと、
上記ロボットハンドによって搬送され、上記各ハンド体に載せられた板状ワークを各別に持ち上げ、かつ持ち上げた状態から持ち下げることができるワークリフト機構と、
下向きのセンサ面を有し、上記ワークリフト機構により上記センサ面に近接または接触させられた上記板状ワークの外形形状を検出することができ、上下方向に所定間隔を隔てて配置された複数のセンサと、
上記各センサにより取得された上記各板状ワークの外形形状から、当該各板状ワークの基準位置からのＸ、Ｙおよびθ方向の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段と、
上記位置ずれ量算出手段により算出されたＸ−Ｙ方向の位置ずれ量に基づき、上記各板状ワークについてのＸ方向位置ずれ量およびＹ方向位置ずれ量を補正するＸ−Ｙ方向位置ずれ量補正手段、および上記位置ずれ量算出手段により算出されたθ方向位置ずれ量に基づき、上記各板状ワークについてのθ方向の位置ずれ量を補正するθ方向位置ずれ量補正手段と、
を備えることを特徴とする、アライナ装置。
上記ロボットハンドによって搬送され、上記各ハンド体に載せられた板状ワークを各別に持ち上げ、かつ持ち上げた状態から持ち下げることができるワークリフト機構と、
下向きのセンサ面を有し、上記ワークリフト機構により上記センサ面に近接または接触させられた上記板状ワークの外形形状を検出することができ、上下方向に所定間隔を隔てて配置された複数のセンサと、
上記各センサにより取得された上記各板状ワークの外形形状から、当該各板状ワークの基準位置からのＸ、Ｙおよびθ方向の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段と、
上記位置ずれ量算出手段により算出されたＸ−Ｙ方向の位置ずれ量に基づき、上記各板状ワークについてのＸ方向位置ずれ量およびＹ方向位置ずれ量を補正するＸ−Ｙ方向位置ずれ量補正手段、および上記位置ずれ量算出手段により算出されたθ方向位置ずれ量に基づき、上記各板状ワークについてのθ方向の位置ずれ量を補正するθ方向位置ずれ量補正手段と、
を備えることを特徴とする、アライナ装置。
【請求項2】
上記Ｘ−Ｙ方向位置ずれ量補正手段および上記θ方向位置ずれ量補正手段を制御する制御手段をさらに含む、請求項１に記載のアライナ装置。
【請求項3】
それぞれが板状ワークを載置保持でき、上下方向に並ぶ複数のハンド体を有するロボットハンドと、
上記ロボットハンドによって搬送され、上記各ハンド体に載せられた板状ワークを各別に持ち上げ、かつ持ち上げた状態から持ち下げることができるワークリフト機構と、
下向きのセンサ面を有し、上記ワークリフト機構により上記センサ面に近接または接触させられた上記板状ワークの外形形状を検出することができ、上下方向に所定間隔を隔てて配置された複数のセンサと、
上記各センサにより取得された上記各板状ワークの外形形状から、当該各板状ワークの基準位置からのＸ、Ｙおよびθ方向の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段と、
上記位置ずれ量算出手段により算出されたＸ−Ｙ方向の位置ずれ量に基づき、上記各板状ワークについてのＸ方向位置ずれ量およびＹ方向位置ずれ量を補正するＸ−Ｙ方向位置ずれ量補正手段、および上記位置ずれ量算出手段により算出されたθ方向位置ずれ量に基づき、上記各板状ワークについてのθ方向の位置ずれ量を補正するθ方向位置ずれ量補正手段と、
上記Ｘ−Ｙ方向位置ずれ量補正手段および上記θ方向位置ずれ量補正手段を制御する制御手段と、
を備え、
上記ワークリフト機構は、上記板状ワークを下方から支持するピンを有し、上記Ｘ−Ｙ方向位置ずれ量補正手段は、上記ワークリフト機構の上記ピンを、上記Ｘ方向位置ずれ量および上記Ｙ方向位置ずれ量に基づいてＸ−Ｙ方向に移動させることにより補正を行い、上記θ方向位置ずれ量補正手段は、上記各板状ワークを支持する上記ワークリフト機構の上記ピンを、上記θ方向位置ずれ量に基づいてθ方向に回転させることにより補正を行うことを特徴とする、アライナ装置。
上記ロボットハンドによって搬送され、上記各ハンド体に載せられた板状ワークを各別に持ち上げ、かつ持ち上げた状態から持ち下げることができるワークリフト機構と、
下向きのセンサ面を有し、上記ワークリフト機構により上記センサ面に近接または接触させられた上記板状ワークの外形形状を検出することができ、上下方向に所定間隔を隔てて配置された複数のセンサと、
上記各センサにより取得された上記各板状ワークの外形形状から、当該各板状ワークの基準位置からのＸ、Ｙおよびθ方向の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段と、
上記位置ずれ量算出手段により算出されたＸ−Ｙ方向の位置ずれ量に基づき、上記各板状ワークについてのＸ方向位置ずれ量およびＹ方向位置ずれ量を補正するＸ−Ｙ方向位置ずれ量補正手段、および上記位置ずれ量算出手段により算出されたθ方向位置ずれ量に基づき、上記各板状ワークについてのθ方向の位置ずれ量を補正するθ方向位置ずれ量補正手段と、
上記Ｘ−Ｙ方向位置ずれ量補正手段および上記θ方向位置ずれ量補正手段を制御する制御手段と、
を備え、
上記ワークリフト機構は、上記板状ワークを下方から支持するピンを有し、上記Ｘ−Ｙ方向位置ずれ量補正手段は、上記ワークリフト機構の上記ピンを、上記Ｘ方向位置ずれ量および上記Ｙ方向位置ずれ量に基づいてＸ−Ｙ方向に移動させることにより補正を行い、上記θ方向位置ずれ量補正手段は、上記各板状ワークを支持する上記ワークリフト機構の上記ピンを、上記θ方向位置ずれ量に基づいてθ方向に回転させることにより補正を行うことを特徴とする、アライナ装置。
【請求項4】
それぞれが板状ワークを載置保持でき、上下方向に並ぶ複数のハンド体を有するロボットハンドと、上記ロボットハンドによって搬送され、上記各ハンド体に載せられた板状ワークを各別に持ち上げ、かつ持ち上げた状態から持ち下げることができるワークリフト機構と、下向きのセンサ面を有し、上記ワークリフト機構により上記センサ面に近接または接触させられた上記板状ワークの外形形状を検出することができ、上下方向に所定間隔を隔てて配置された複数のセンサと、
上記各センサにより取得された上記各板状ワークの外形形状から、当該各板状ワークの基準位置からのＸ、Ｙおよびθ方向の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段と、
上記位置ずれ量算出手段により算出されたＸ−Ｙ方向の位置ずれ量に基づき、上記各板状ワークについてのＸ方向位置ずれ量およびＹ方向位置ずれ量を補正するＸ−Ｙ方向位置ずれ量補正手段、および上記位置ずれ量算出手段により算出されたθ方向位置ずれ量に基づき、上記各板状ワークについてのθ方向の位置ずれ量を補正するθ方向位置ずれ量補正手段と、
上記Ｘ−Ｙ方向位置ずれ量補正手段および上記θ方向位置ずれ量補正手段を制御する制御手段と、
を備え、
上記ワークリフト機構は、上記板状ワークを下方から支持するピンを有し、上記Ｘ−Ｙ方向位置ずれ量補正手段は、上記ワークリフト機構の上記ピンを、上記Ｘ方向位置ずれ量および上記Ｙ方向位置ずれ量に基づいてＸ−Ｙ方向に移動させることにより補正を行い、上記θ方向位置ずれ量補正手段は、上記各板状ワークを支持する上記ワークリフト機構の上記ピンを、上記θ方向位置ずれ量に基づいてθ方向に回転させることにより補正を行う、アライナ装置を用いた板状ワークの位置ずれ補正方法であって、
上記ハンド体上に載る板状ワークが上記各センサの上方における補正基準位置に位置するように、上記ロボットハンドを移動させる板状ワーク搬入ステップ、
上記ワークリフト機構の上記ピンを上昇させることにより上記板状ワークを上記各ハンド体から持ち上げて上記板状ワークを上記センサに近接または接触させる板状ワーク持ち上げステップ、
上記各センサにより、上記各板状ワークの外形形状をそれぞれ取得する外形形状取得ステップ、
上記取得された外形形状から、上記板状ワークの基準位置からのＸ、Ｙおよびθ方向の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出ステップ、
上記ワークリフト機構の上記ピンを下降させて上記板状ワークを上記各ハンドの上位に位置させるように上記板状ワーク持ち下げ、上記位置ずれ量算出手段により算出されたθ方向の位置ずれ量に基づき、上記ピンを回転させるθ方向位置補正ステップ、
上記Ｘ、Ｙおよびθ方向の位置ずれ量に基づき、上記各板状ワークが上記各ハンド体上の基準位置に載るように、上記ワークリフト機構の上記ピンをＸ−Ｙ方向に移動させるＸＹ方向位置補正ステップ、
上記ワークリフト機構の上記ピンを下降させることにより上記Ｘ−Ｙ方向位置補正後の上記板状ワークを持ち下げて対応するハンド体に移載する補正後移載ステップ、
を含むことを特徴とする、板状ワークの位置ずれ補正方法。
上記各センサにより取得された上記各板状ワークの外形形状から、当該各板状ワークの基準位置からのＸ、Ｙおよびθ方向の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段と、
上記位置ずれ量算出手段により算出されたＸ−Ｙ方向の位置ずれ量に基づき、上記各板状ワークについてのＸ方向位置ずれ量およびＹ方向位置ずれ量を補正するＸ−Ｙ方向位置ずれ量補正手段、および上記位置ずれ量算出手段により算出されたθ方向位置ずれ量に基づき、上記各板状ワークについてのθ方向の位置ずれ量を補正するθ方向位置ずれ量補正手段と、
上記Ｘ−Ｙ方向位置ずれ量補正手段および上記θ方向位置ずれ量補正手段を制御する制御手段と、
を備え、
上記ワークリフト機構は、上記板状ワークを下方から支持するピンを有し、上記Ｘ−Ｙ方向位置ずれ量補正手段は、上記ワークリフト機構の上記ピンを、上記Ｘ方向位置ずれ量および上記Ｙ方向位置ずれ量に基づいてＸ−Ｙ方向に移動させることにより補正を行い、上記θ方向位置ずれ量補正手段は、上記各板状ワークを支持する上記ワークリフト機構の上記ピンを、上記θ方向位置ずれ量に基づいてθ方向に回転させることにより補正を行う、アライナ装置を用いた板状ワークの位置ずれ補正方法であって、
上記ハンド体上に載る板状ワークが上記各センサの上方における補正基準位置に位置するように、上記ロボットハンドを移動させる板状ワーク搬入ステップ、
上記ワークリフト機構の上記ピンを上昇させることにより上記板状ワークを上記各ハンド体から持ち上げて上記板状ワークを上記センサに近接または接触させる板状ワーク持ち上げステップ、
上記各センサにより、上記各板状ワークの外形形状をそれぞれ取得する外形形状取得ステップ、
上記取得された外形形状から、上記板状ワークの基準位置からのＸ、Ｙおよびθ方向の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出ステップ、
上記ワークリフト機構の上記ピンを下降させて上記板状ワークを上記各ハンドの上位に位置させるように上記板状ワーク持ち下げ、上記位置ずれ量算出手段により算出されたθ方向の位置ずれ量に基づき、上記ピンを回転させるθ方向位置補正ステップ、
上記Ｘ、Ｙおよびθ方向の位置ずれ量に基づき、上記各板状ワークが上記各ハンド体上の基準位置に載るように、上記ワークリフト機構の上記ピンをＸ−Ｙ方向に移動させるＸＹ方向位置補正ステップ、
上記ワークリフト機構の上記ピンを下降させることにより上記Ｘ−Ｙ方向位置補正後の上記板状ワークを持ち下げて対応するハンド体に移載する補正後移載ステップ、
を含むことを特徴とする、板状ワークの位置ずれ補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アライナ装置およびワークの位置ずれ補正方法に関し、詳しくは、半導体ウエハなどの板状ワークの基準位置に対する位置ずれ量を検出し、検出された位置ずれ量にもとづいて板状ワークの位置を補正する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体プロセスにおいて、例えばロードロックチャンバに搬入されたウエハは、搬送ロボットにより処理チャンバに搬入される。処理チャンバ内で処理をする内容によっては、ウエハを処理チャンバ内の基準位置に正確に搬入する必要があるが、そのために従来は、ワークを処理チャンバに搬入する前の段階において、例えば特許文献１に示されるアライナ装置を介在させている。このアライナ装置は、ウエハの平面方向（Ｘ−Ｙ方向）および回転方向（θ方向）の位置ずれ量を検出することができるように構成されており、この位置ずれ量情報を用いることにより、搬送ロボットがＸ−Ｙ方向およびθ方向の位置ずれを補正しつつウエハを処理チャンバ内の基準位置に搬送することができる。
【0003】
一方、半導体プロセスにおける搬送のタクト時間を短縮するために、例えば特許文献２に示されるような多段式ハンドを装備する搬送ロボットが提案されるにいたっている。このような多段式ハンドを装備する搬送ロボットによれば、一度の搬送操作により複数枚のウエハを搬送できるため、ロードロックチャンバや処理チャンバ等を、所定間隔をあけて複数枚のウエハを積層保持できるように構成することにより、搬送タクト時間を一挙に短縮することができる。
【0004】
しかしながら、処理チャンバ内での処理の内容が、ウエハを基準位置に正確に配置して行う必要がある場合、特許文献１に示されるような従来のアライメント装置は１枚ずつのウエハの位置ずれ量を検出できるにすぎないため、多段式ハンドを装備した搬送ロボットを用いた搬送タクト時間の短縮は、事実上不可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１５−１９５３２８号公報
【特許文献2】特開２０１３−１３５０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、複数枚のワークの位置ずれ量を検出することができるように構成したアライナ装置を提供することをその主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を採用した。
【0008】
本発明の第１の側面により提供されるアライナ装置は、それぞれが板状ワークを載置保持でき、上下方向に並ぶ複数のハンド体を有するロボットハンドと、上記ロボットハンドによって搬送され、上記各ハンド体に載せられた板状ワークを各別に持ち上げ、かつ持ち上げた状態から持ち下げることができるワークリフト機構と、下向きのセンサ面を有し、上記ワークリフト機構により上記センサ面に近接または接触させられた上記板状ワークの外形形状を検出することができ、上下方向に所定間隔を隔てて配置された複数のセンサと、上記各センサにより取得された上記各板状ワークの外形形状から、当該各板状ワークの基準位置からのＸ、Ｙおよびθ方向の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段と、上記位置ずれ量算出手段により算出されたＸ−Ｙ方向の位置ずれ量に基づき、上記各板状ワークについてのＸ方向位置ずれ量およびＹ方向位置ずれ量を補正するＸ−Ｙ方向位置ずれ量補正手段、および上記位置ずれ量算出手段により算出されたθ方向位置ずれ量に基づき、上記各板状ワークについてのθ方向の位置ずれ量を補正するθ方向位置ずれ量補正手段と、を備えることを特徴とする。
【0009】
好ましい実施の形態では、上記Ｘ−Ｙ方向位置ずれ量補正手段および上記θ方向位置ずれ量補正手段を制御する制御手段をさらに含む。
【0010】
好ましい実施の形態では、上記ワークリフト機構は、上記板状ワークを下方から支持するピンを有し、上記Ｘ−Ｙ方向位置ずれ量補正手段は、上記ワークリフト機構の上記ピンを、上記Ｘ方向位置ずれ量および上記Ｙ方向位置ずれ量に基づいてＸ−Ｙ方向に移動させることにより補正を行い、上記θ方向位置ずれ量補正手段は、上記各板状ワークを支持する上記ワークリフト機構の上記ピンを、上記θ方向位置ずれ量に基づいてθ方向に回転させることにより補正を行う。
【0011】
本発明の第２の側面により提供される板状ワークの位置ずれ補正方法は、それぞれが板状ワークを載置保持でき、上下方向に並ぶ複数のハンド体を有するロボットハンドと、上記ロボットハンドによって搬送され、上記各ハンド体に載せられた板状ワークを各別に持ち上げ、かつ持ち上げた状態から持ち下げることができるワークリフト機構と、下向きのセンサ面を有し、上記ワークリフト機構により上記センサ面に近接または接触させられた上記板状ワークの外形形状を検出することができ、上下方向に所定間隔を隔てて配置された複数のセンサと、上記各センサにより取得された上記各板状ワークの外形形状から、当該各板状ワークの基準位置からのＸ、Ｙおよびθ方向の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段と、上記位置ずれ量算出手段により算出されたＸ−Ｙ方向の位置ずれ量に基づき、上記各板状ワークについてのＸ方向位置ずれ量およびＹ方向位置ずれ量を補正するＸ−Ｙ方向位置ずれ量補正手段、および上記位置ずれ量算出手段により算出されたθ方向位置ずれ量に基づき、上記各板状ワークについてのθ方向の位置ずれ量を補正するθ方向位置ずれ量補正手段と、上記Ｘ−Ｙ方向位置ずれ量補正手段および上記θ方向位置ずれ量補正手段を制御する制御手段と、を備え、上記ワークリフト機構は、上記板状ワークを下方から支持するピンを有し、上記Ｘ−Ｙ方向位置ずれ量補正手段は、上記ワークリフト機構の上記ピンを、上記Ｘ方向位置ずれ量および上記Ｙ方向位置ずれ量に基づいてＸ−Ｙ方向に移動させることにより補正を行い、上記θ方向位置ずれ量補正手段は、上記各板状ワークを支持する上記ワークリフト機構の上記ピンを、上記θ方向位置ずれ量に基づいてθ方向に回転させることにより補正を行う、アライナ装置を用いた板状ワークの位置ずれ補正方法であって、上記ハンド体上に載る板状ワークが上記各センサの上方における補正基準位置に位置するように、上記ロボットハンドを移動させる板状ワーク搬入ステップ、
上記ワークリフト機構の上記ピンを上昇させることにより上記板状ワークを上記各ハンド体から持ち上げて上記板状ワークを上記センサに近接または接触させる板状ワーク持ち上げステップ、
上記各センサにより、上記各板状ワークの外形形状をそれぞれ取得する外形形状取得ステップ、
上記取得された外形形状から、上記板状ワークの基準位置からのＸ、Ｙおよびθ方向の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出ステップ、
上記ワークリフト機構の上記ピンを下降させて上記板状ワークを上記各ハンドの上位に位置させるように板状ワーク持ち下げ、上記位置ずれ量算出手段により算出されたθ方向の位置ずれ量に基づき、上記ピンを回転させるθ方向位置補正ステップ、
上記Ｘ、Ｙおよびθ方向の位置ずれ量に基づき、上記各板状ワークが上記各ハンド体上の基準位置に載るように、上記ワークリフト機構の上記ピンをＸ−Ｙ方向に移動させるＸＹ方向位置補正ステップ、
上記ワークリフト機構の上記ピンを下降させることにより上記Ｘ−Ｙ方向位置補正後の上記板状ワークを持ち下げて対応するハンド体に移載する補正後移載ステップ、
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
上記構成のアライナ装置によれば、板状ワークの外形形状を平面的なセンサ面を有するセンサにより取得し、こうして取得された外形形状の像から板状ワークの基準位置からの位置ずれ量を算出することができる。したがって、板状ワークの位置ずれ量を検出するための物理的構成を薄状に構成することができる。
【0013】
そのため、上記構成のアライナ装置は、多段式のロボットハンドにより搬送される複数枚の板状ワークに対する位置ずれ量の検出および位置ずれ補正を一括して行うようにすることが可能となり、例えば半導体プロセスにおける位置ずれ補正を含めた半導体ウエハの搬送タクト時間を一挙に短縮することができる。
【0014】
本発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行う詳細な説明から、より明らかとなろう。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【0018】
図１〜図３に示すように、当該アライナ装置Ａ１は、ロボットハンド１と協働して作動し、上下方向に所定間隔を開けて配置された複数のセンサ３１，３２，３３…と、ワークリフト機構５と、各センサ３１，３２，３３…からのワーク外縁形状情報に基づきワークＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の基準位置に対する位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段６と、Ｘ−Ｙ方向位置ずれ補正手段８１と、θ方向位置ずれ量補正手段８２と、制御手段７と、を備える。
【0019】
ロボットハンド１は、例えば多関節ロボットのエンドアーム（図示略）に設置された支持体１２に上下方向に等間隔で並ぶ複数のハンド体１３１，１３２，１３３…を設けた構造を有する。ハンド体１３１，１３２，１３３…は、ワークとしての半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を上面に載せて保持できるようになっている。ハンド体１３１，１３２，１３３…はまた、上下に隣り合うハンド体間の間隔を変更できるものであってもよいし、変更できないものであってもよい。ロボットハンド１は、マニピュレータ（図示略）の制御により、少なくとも、各ハンド体１３１，１３２，１３３…を水平姿勢にしつつ、平面方向（Ｘ-Ｙ方向）に移動できる機能を有する。なお、ハンド体１３１，１３２，１３３…の平面形状は、図１、図２に表れているように、二股フォーク状となっている。ハンド体１３１，１３２，１３３…はまた、好ましくは、上面に載せられた半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を真空圧により吸着できるように構成される。なお、ハンド体１３１，１３２，１３３…の形状は、限定されず、三又フォーク状その他の形状であってもよい。
【0020】
センサ３１，３２，３３…は、接触または近接非接触により、その下位に位置する平面的な対象物の外形を像として捉えることができる機能を有するものが採用される。各センサ３１，３２，３３…は、支柱４１４などの枠体４に支持されたセンサテーブル４１ａ，４１ｂ，４１ｃ…の下面に、センサ面３１１，３２１，３３１…を下向きにして取り付けられている。このようなセンサ３１，３２，３３…の例としては、例えば、タッチパネルに採用されているように、静電式に対象物の存在を認識する技術を利用したもの、あるいは、ＣＣＤ等の撮像素子を複数個平面的に配列したもの、等がある。
【0021】
本発明では、後記するように、センサ３１，３２，３３…は、半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の外形形状を認識することができればよいため、当該半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…のＸ−Ｙ方向の位置ずれの可能性の範囲内で当該半導体ウエハの外形を認識するに十分な平面的形状を有しておればよい。すなわち、各センサ３１，３２，３３…は、図２に表れているように円形であってもよいし、矩形あるいはドーナツ形状であってもよい。
【0022】
ワークリフト機構５は、ピン５１，５２，５３…を昇降させて、このピン５１，５２，５３…により下方から支持された半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を昇降させる機能、ピン５１，５２，５３…をＸ−Ｙ方向に移動させる機能、および、ピン５１，５２，５３…を垂直軸を中心として回転させる機能を有している。そのため、ピン５１，５２，５３…を先端に有するアーム５１１，５２１，５３１…を支持ベース５１２，５２２，５３２…の内部において昇降機構（図示略）に連携され、この昇降機構はＸ方向およびＹ方向のアクチュエータ（図示略）に連携されている。さらに、支持ベース５１２，５２２，５３２…内においてアーム５１１，５２１，５３１…の基端に設置されたモータ（図示略）の回転をアーム５１１，５２１，５３１…内に組み込まれたベルト・プーリ伝動機構（図示略）を介するなどしてピン５１，５２，５３…を回転できるように構成されている。ピン５１，５２，５３…は、通常時、平面視においてセンサテーブル４１ａ，４１ｂ，４１ｃ…の中心に位置しているとともに、アーム５１１，５２１，５３１…はセンサテーブルの下方を通ってセンサテーブル４１ａ，４１ｂ，４１ｃ…の外部に延び、支持ベース５１２，５２２，５３２…に至っている。ピン５１，５２，５３…はまた、半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を安定的に載置保持できる大きさの円形上面を有している。ピン５１，５２，５３…はさらに、好ましくはこれらに載置保持される半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を真空圧により吸着できるように構成される。なお、本実施形態では、ピン５１，５２，５３…をＸ−Ｙ方向に移動させる機能が本発明におけるＸ−Ｙ方向位置ずれ量補正手段８１に、ピン５１，５２，５３…を垂直軸を中心として回転させる機能が本発明におけるθ方向位置ずれ量補正手段８２に、それぞれ相当する。
【0023】
ところで、半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…は、図１、図２に示すように、通常、円形の板状をしており、その外周には、周方向の回転姿勢を検出するためのノッチＷａ１またはオリエンテーションフラットと呼ばれる切欠き部（図示せず）が形成されている。半導体プロセスにおいて、このような半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…は、処理チャンバに搬入されて所定の処理がなされるが、処理の内容によっては、当該半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を、Ｘ−Ｙ方向およびθ方向の基準位置に正確に位置づける必要がある。本発明は、このような場合において、多段式のロボットハンド１が複数枚の半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を一括して処理チャンバに搬入する以前の段階において、位置ずれの補正を行うことができるようにするものである。
【0024】
位置ずれ量算出手段６は、各センサ３１，３２，３３…によってそれぞれ画像として取得された半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の外形形状から、当該半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の基準位置からのＸ−Ｙ方向およびθ方向の位置ずれ量を算出する。具体的には、図１０に示すように、半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の画像の中心、例えば、半導体ウエハの画像Ｗａ’，Ｗｂ’，Ｗｃ’…における外周円の中心Ｏ１の、半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の中心が位置するべき基準位置Ｃ１からのＸ方向およびＹ方向のずれ量δｘａ，δｘｂ，δｘｃ…、δｙａ，δｙｂ，δｙｃ…を算出するとともに、画像Ｗａ’，Ｗｂ’，Ｗｃ’…におけるノッチＷａ１の、半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…のノッチＷａ１が位置するべき基準位置Ｎ１からのθ方向のずれ量δθａ，δθｂ，δθｃ…を算出する。
【0025】
上記構成のアライナ装置Ａ１は、例えば次のように作動させることができる。
【0026】
図４に示すように、ピン５１，５２，５３…はセンサテーブル４１ａ，４１ｂ，４１ｃ…に対して所定の最下動位置にあり、それらの回転中心は、平面的に一致させられている。各ハンド体１３１，１３２，１３３…に半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…が載置保持されたロボットハンド１がＸ方向に沿って移動して、図５、図６に示すように各ハンド体１３１，１３２，１３３…が補正基準位置まで進入し、各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を各センサ３１，３２，３３…の下方に位置づける。このときの各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…は、多段式カセット（図示略）やロードロックチャンバ（図示略）から一括して搬送されてきたものであり、各ハンド体１３１，１３２，１３３…に対し、Ｘ−Ｙ方向およびθ方向に、区々に位置ずれした状態にある。なお、図５、図６に示す状態において、各ハンド体１３１，１３２，１３３…上に半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…が位置するべき基準位置Ｃ１は、ピン５１，５２，５３…の回転中心と一致させられている。
【0027】
次に、図７、図８に示すように、ピン５１，５２，５３…を上昇させて各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を各ハンド体１３１，１３２，１３３…から持ち上げ、各センサ３１，３２，３３…の下面に近接させる。すなわち、各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の表面の汚染を避けるため、各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を各センサ３１，３２，３３…に接触させない。なお、各ハンド体１３１，１３２，１３３…からピン５１，５２，５３…に半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…が移載される際には、各ハンド１３１，１３２，１３３…の半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…に対する吸着がオフとされ、ピン５１，５２，５３…の半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…に対する吸着がオンとされる。この状態において、各センサ３１，３２，３３…は、上記したように各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の外形形状を画像データとして取得する。この画像データを受け取った位置ずれ量算出手段６は、上記したように、各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…につき、基準位置Ｃ１，Ｎ１からのＸ方向の位置ずれ量δｘａ，δｘｂ，δｘｃ…、Ｙ方向の位置ずれ量δｙａ，δｙｂ，δｙｃ…およびθ方向の位置ずれ量δθａ，δθｂ，δθｃ…を算出する（図９、図１０）。
【0028】
次に、図１１、図１２に示すように、各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を保持したままのピン５１，５２，５３…を所定距離下降させる。この状態において、半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…は各ハンド体１３１，１３２，１３３…からその上位に離間させられている。次いで図１３に示すように各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…のθ方向の位置ずれ量δθａ，δθｂ，δθｃ…に対応させてピン５１，５２，５３…を回転させ、各ノッチＷａ１が各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の中心Ｏ１を通るＸ方向上に位置するようにする。これにより、各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…のθ方向の位置ずれ量δθａ，δθｂ，δθｃ…が補正される。
【0029】
続いて、次のようにして各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…のＸ−Ｙ方向の位置ずれ量が補正されるが、θ方向の位置ずれ量δθａ，δθｂ，δθｃ…の補正後のＸ−Ｙ方向の位置ずれ量は、図１０に示した初期位置ずれ量δｘａ，δｘｂ，δｘｃ…、δｙａ，δｙｂ，δｙｃ…ではなく、図１３、図１４、図１５に示すように、半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の中心Ｏ１が各ピン５１，５２，５３…の回転に伴ってピン５１，５２，５３…回転中心（ハンド体１３１，１３２，１３３…に対する基準位置）Ｃ１を中心としてδθａ，δθｂ，δθｃ…だけ回転したことにより演算される二次位置ずれ量δｘａ’，δｘｂ’，δｘｃ’…、δｙａ’，δｙｂ’，δｙｃ’…となる。
【0030】
次に、図１６、図１７に示すように、各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を載置保持したままのピン５１，５２，５３…を、各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の二次位置ずれ量δｘａ’，δｘｂ’，δｘｃ’…、δｙａ’，δｙｂ’，δｙｃ’…に対応させて、ＸおよびＹ方向にδｘａ’，δｘｂ’，δｘｃ’…、δｙａ’，δｙｂ’，δｙｃ’…だけ移動させた後、図１８、図１９に示すように、ピン５１，５２，５３…を下降させ、各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を対応するハンド体１３１，１３２，１３３…に受け渡す。このような半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の受け渡しの際、ピン５１，５２，５３…の半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…に対する吸着がオフとされ、各ハンド体１３１，１３２，１３３…の半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…に対する吸着がオンとされる。このような操作は、各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…に対して一斉に行うことができる。この状態において、各ハンド体１３１，１３２，１３３…に受け渡された半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…は、各ハンド体１３１，１３２，１３３…に対してＸ、Ｙ、θ方向すべての方向についての基準位置に位置させられることになる。図１８、図１９に示す状態において、各ハンド体１３１，１３２，１３３…に載る半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…は、各ハンド体１３１，１３２，１３３…に対してその基準位置Ｃ１に位置することになる。
【0031】
以後、ロボットハンド１は、各ハンド体１３１，１３２，１３３…のＸ−Ｙ方向の基準位置に半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を載置保持した状態で、枠体４から退避し、複数の半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を所定の次工程へと搬送することができる。
【0032】
以上述べたように、上記構成のアライナ装置Ａ１によれば、板状ワークとしての半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の外形形状を平面的なセンサ面３１１，３２１，３３１…を有するセンサ３１，３２，３３…により取得し、こうして取得された外形形状の像から半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の基準位置からのＸ方向の位置ずれ量δｘａ，δｘｂ，δｘｃ…、Ｙ方向の位置ずれ量δｙａ，δｙｂ，δｙｃ…およびθ方向の位置ずれ量δθａ，δθｂ，δθｃ…を算出することができる。したがって、半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の位置ずれ量を検出するための物理的構成を薄状に構成することができる。
【0033】
そのため、多段式のロボットハンド１により搬送される複数枚の半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…に対する位置ずれ量の検出および位置ずれ補正を一括して行うようにすることが可能となり、半導体プロセスにおける位置ずれ補正を含めた半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の搬送タクト時間を一挙に短縮することができる。
【0034】
もちろん、本発明の範囲は上述した実施形態に限定されることはなく、各請求項に記載した事項の範囲内でのあらゆる変更は、すべて本発明の範囲に含まれる。
【0035】
さらに、上述した実施形態では、各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…の表面の汚染を避けるため、各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を各センサ３１，３２，３３…に接触させないようにしたが、接触してもよい場合は、各半導体ウエハＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ…を各センサ３１，３２，３３…に接触させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【0036】
Ａ１，Ａ２，Ａ３：アライナ装置、Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ…：半導体ウエハ（ワーク）、Ｗａ’，Ｗｂ’，Ｗｃ’：半導体ウエハの画像、Ｏ１：画像中心、Ｃ１：中心基準位置、Ｎ１：ノッチ基準位置、δｘａ，δｘｂ，δｘｃ…：Ｘ方向位置ずれ量、δｙａ，δｙｂ，δｙｃ…：Ｙ方向位置ずれ量、δθａ，δθｂ，δθｃ…：θ方向位置ずれ量、１：ロボットハンド、１２：支持体、１３１，１３２，１３３…：ハンド体、３１，３２，３３…：センサ、３１１，３２１，３３１…：センサ面、４：枠体、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ…：センサテーブル、５：ワークリフト機構：５１，５２，５３…：ピン、５１１，５２１，５３１…：アーム、５１２，５２２，５３２…：支持ベース、６：位置ずれ量算出手段、７：制御装置、８１：Ｘ−Ｙ方向位置ずれ量補正手段、８２：θ方向位置ずれ量補正手段