JP2803702B2 - ウエハ姿勢制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウエハ保持容器内に整
列した状態で収容されている、それぞれの外周縁にノッ
チが形成された複数のウエハを、当該ノッチの位置を揃
えることにより整合させる整合機構を有するウエハ姿勢
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ウエハの位置検出方法として、ウ
エハのオリエンテーション・フラットを利用する方法が
知られている。

【０００３】しかしながら、最近におけるウエハの大径
化に伴って、オリエンテーション・フラットを利用する
ウエハの位置検出方法においては、次のような事項が問
題となる。 オリエンテーション・フラットは、ウエハの直径の
大きさとは無関係に、中心から見込む角度によって規定
された長さで形成されるため、ウエハの直径が大きくな
るに従ってオリエンテーション・フラットの長さが大き
くなって除去されるウエハ部分の面積が大きくなり、結
局、ウエハの有効利用面積の割合が小さくなる。 上記とも関連して、オリエンテーション・フラッ
トの形成によってウエハの重心位置のウエハの中心点か
らの変位距離が大きくなり、その結果、例えば当該ウエ
ハに対するスピンコータによるレジスト塗布工程におい
て、回転ムラに起因する膜厚のバラツキが発生しやす
い。 オリエンテーション・フラットを基準として規定さ
れるウエハの中心点の位置のウエハ毎のバラツキが大き
く、露光装置におけるプリアライメント精度が低くな
る。

【０００４】このような事情から、最近においては、ウ
エハの外周縁に形成されたノッチを利用して位置の検出
を行う方法が利用されはじめている。このノッチの大き
さは、ウエハの直径の大きさと無関係のものとされてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかして、ウエハは、
その搬送や各処理工程への投入などのために、通常、カ
セットと呼ばれるウエハ保持容器に複数枚、例えば２５
枚が整列した状態で収容される。

【０００６】そして、このウエハ保持容器内に収容され
ている、ノッチを有する複数のウエハについては、実際
に各種の処理を施すために、各々のノッチの位置を揃え
ることによって各ウエハの向きを揃え、これにより、ウ
エハの整合を達成することが必要であり、更にこの整合
が達成された複数のウエハについて、更にそのノッチが
例えばウエハ保持容器を基準として特定の方向を向いた
状態となるよう、整合状態を保ったまま角度位置を調整
することが必要である。

【０００７】このようなウエハの姿勢制御は、製品の品
質および生産性等の観点から、簡単な動作により、短時
間内に、例えば８インチのウエハ２５枚を一括して処理
する場合にも十数秒間程度の時間内に、所要の姿勢状態
が達成されることが要請されている。しかも、姿勢制御
動作中に塵埃の発生が十分に防止されることが重要であ
る。しかしながら、従来、このような要請を満足するウ
エハ姿勢制御装置は知られていない。

【０００８】 本発明は、以上のような事情に基づいて
なされたものであって、その目的は、ウエハ保持容器内
に整列した状態で収容されている複数のウエハを、簡単
な動作によって短時間で確実に整合させることができ、
しかも動作中における塵埃の発生を十分に防止すること
のできるウエハ姿勢制御装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のウエハ姿勢制御
装置は、各々垂立し、互いに微小間隙を介して重なり合
うよう水平方向に整列した状態でウエハ保持容器内に収
容されている複数のウエハを、それぞれの外周縁に形成
されたノッチの位置を揃えることにより整合させる整合
機構を有するウエハ姿勢制御装置であって、当該整合機
構は、ウエハの整列方向に伸び、複数のウエハの各々の
下部において、当該ウエハの重量によりその外周縁に接
触して当該ウエハを回転させる、ノッチ内に進入可能な
直径を有する駆動シャフトと、複数のウエハの各々に対
応して回転自在に設けられ、前記駆動シャフトと共に対
応するウエハを支持し、当該ウエハの回転に伴って回転
するアイドルプーリーと、前記ウエハの各々が回転され
てそのノッチの位置が前記駆動シャフトの位置に一致し
たときに、重力により降下するウエハの外周縁に当接し
て、当該ウエハのノッチの内面に対して駆動シャフトが
非接触となる状態で前記アイドルプーリーと共に当該ウ
エハを支持するストッパーとを有することを特徴とす
る。

【００１０】 そして、本発明のウエハ姿勢制御装置に
おいては、整合機構が、上昇された作動位置と降下され
た準備位置との間で昇降可能であり、ウエハは、その下
部において、作動位置にある整合機構の駆動シャフトと
アイドルプーリーとによって支持されることが好まし
い。 また、アイドルプーリーは、駆動シャフトと平行に
伸びる固定軸上に、複数のウエハの各々に対応して回転
自在に設けられ、各アイドルプーリーが、対応するウエ
ハの回転によって回転されることが好ましい。 更に、駆
動シャフトは、ロッド部材をテフロン系のコーティング
剤によって被覆されて構成されていることが好ましい。
また、アイドルプーリーおよびストッパーは、いずれも
テフロン系樹脂よりなることが好ましい。

【００１１】

【作用】

（１）駆動シャフトの回転によってウエハの各々が回転
されるが、このとき、当該ウエハは、当該駆動シャフト
と、対応する回転自在のアイドルプーリーとによって２
点において支持されており、スムーズな回転状態が確保
されるため、塵埃の発生の原因となる振動は発生しな
い。そして、ウエハのノッチの位置が駆動シャフトの位
置に一致すると、当該ウエハの外周縁から駆動シャフト
が離脱し、当該駆動シャフトがノッチ内に進入するよう
ウエハが降下するが、このとき、降下するウエハの外周
縁がストッパーに接触して、当該ウエハのノッチの内面
に対して駆動シャフトは非接触の状態となってウエハの
回転が停止する。この回転が停止したウエハは、ストッ
パーおよびアイドルプーリーによって静止状態に支持さ
れる。以上の動作は、整列した状態で収容されている複
数のウエハの各々について同時に行われるので、全ての
ウエハについて、ノッチが駆動シャフトに一致した状態
に整合される。 （２）このように整合状態とされた複数のウエハは、ス
トッパーを構成する駆動ローラによって回転されること
により、整合状態が維持されたまま、ノッチが特定の方
向を向くよう、角度位置が調整されて姿勢制御される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、本発明
はこれらによって限定されるものではない。

【００１３】〔実施例１〕図１は本発明のウエハ姿勢制
御装置の一例を示す平面図であり、図２は、図１におけ
るＡ−Ａ断面図である。

【００１４】図１および図２において、５０は、その上
面において中央に凹所を有する基台であり、この基台５
０上には、ウエハが収容されているカセットＣ（図１に
おいては省略されている。）が位置決め用部材４１〜４
４によって位置決めされた状態で支持されている。

【００１５】カセットＣ内には、図１において二点鎖線
で示すウエハ整列領域Ｗにおいて、それぞれの外周縁に
ノッチが形成された、例えば直径８インチのウエハの２
５枚が整列した状態で収容されている。具体的には、ウ
エハは、各々垂立し、かつ隣接するものが互いに微小間
隙を介して重なり合うよう水平方向（図１で上下方向）
に整列した状態でカセットＣ内に収容されている。

【００１６】基台５０の凹所には、ウエハの整列方向に
伸びる駆動シャフト１０と、ウエハの各々に対応して設
けられたアイドルプーリー２０と、駆動シャフト１０と
平行に伸びるストッパー３０とが設けられており、これ
らによって整合機構が構成されている。

【００１７】駆動シャフト１０は、ウエハｗのノッチｎ
内に進入可能な、例えば６〜７ｍｍの直径を有する円柱
状の棒状体であり、例えばステンレス製のロッド部材の
外周面上にテフロン系材質よりなるスリーブを設けて構
成され、または、ステンレス製のロッド部材をテフロン
系のコーティング剤によって被覆することにより構成さ
れている。

【００１８】駆動シャフト１０は、基台５０に回転自在
に設けられており、その一端は、ベルト伝動手段１１を
介して図示しないモータよりなる回転駆動源に接続され
ている。１２は、駆動シャフト１０の他端を支承する軸
受である。そして、図３に示すように、この駆動シャフ
ト１０は、ウエハｗの中心点を通る垂線から、僅かに一
方向（図では右方向）に変位した位置に設けられてい
る。

【００１９】この駆動シャフト１０の径が過大であると
ノッチ内に進入することができないために、後述の作用
を確実に達成することができない。一方、駆動シャフト
１０の径が過小であると、ウエハの重量によって撓むよ
うになって各ウエハの相互間における相対的な位置関係
を適正に保つことができなくなる。

【００２０】アイドルプーリー２０は、各々、駆動シャ
フト１０と平行に伸びる固定軸２１上に回転自在に取付
けられており、その位置は、ウエハｗの中心点を通る垂
線に関して、前記駆動シャフト１０とは反対側に変位し
た位置に設けられている。このアイドルプーリー２０
は、対応するウエハを駆動シャフト１０と共に支持し、
当該ウエハの回転に従って回転する。アイドルプーリー
２０は、テフロン系樹脂の成形品よりなるものとするこ
とができる。

【００２１】ストッパー３０は、ウエハの各々における
ノッチの位置が駆動シャフト１０の位置に到達して、駆
動シャフト１０がノッチ内に落ち込むようウエハが重力
によって降下するときに、当該ウエハの降下を途中で阻
止して当該ウエハをアイドルプーリー２０と共に支持
し、当該ウエハの回転を停止させる傾斜した上面を有す
る。ストッパー３０は、テフロン系樹脂の成形品よりな
るものとすることができる。

【００２２】そして、前記駆動シャフト１０、固定軸２
１およびストッパー３０よりなる整合機構は、基台５０
に対して全体として上昇された作動位置と、降下された
準備位置との間で昇降可能に設けられている。

【００２３】図３および図４は、本実施例の装置による
整合動作を、任意のウエハｗについて説明するための概
略説明図である。これらの図において、基台およびカセ
ットの図示は省略されている。

【００２４】図３（Ｉ）は、整合機構が降下された準備
位置にある状態を示し、この状態において、ウエハｗの
中心点を通る垂線と、駆動シャフト１０の中心点との間
のオフセット距離Ｌの大きさは、例えば５ｍｍ程度とさ
れている。このオフセット距離Ｌの大きさが適当でない
場合には、駆動シャフト１０によって回転されるウエハ
ｗに振動が生ずる場合がある。

【００２５】図３（II）は、整合機構が上昇された作動
位置にある状態を示す。この状態においては、ウエハｗ
の最下部を挟んだ両側の位置においてその外周縁に駆動
シャフト１０の外周面とアイドルプーリー２０が下方か
ら当接し、これにより、ウエハｗは突き上げられてカセ
ットから僅かに浮いた状態で支持される。そして、この
状態において、ウエハｗの外周縁とストッパー３０の上
面とは、ギャップＧを介して互いに非接触状態となる。
このギャップＧの大きさは、当該ストッパー３０が存在
しない場合においてノッチの位置が駆動シャフト１０に
一致したときにウエハｗが降下してノッチの内面に駆動
シャフト１０が当接するまでの降下距離、すなわち駆動
シャフト１０に対するノッチの深さより小さいものとさ
れる。具体的には、このギャップＧの大きさは、例えば
０．５〜０．７ｍｍ程度とされる。

【００２６】次いで、図４（Ｉ）に示すように、この状
態で駆動シャフト１０が駆動されて例えば反時計方向に
回転されると、この駆動シャフト１０の外周面との摩擦
によって、当該駆動シャフト１０に接触しているウエハ
ｗ、すなわちノッチの位置が駆動シャフト１０の位置に
一致していない全てのウエハｗが一斉に時計方向に回転
される。このとき、同時にウエハｗの回転に伴ってアイ
ドルプーリー２０が反時計方向に回転する。この回転駆
動における駆動シャフト１０の回転速度は、例えば１８
０ｒｐｍである。

【００２７】ウエハｗが回転されてそのノッチｎの位置
が駆動シャフト１０の位置に到達すると、駆動シャフト
１０とウエハｗの外周縁との接触状態が解除されてウエ
ハｗは重力によって降下し、駆動シャフト１０が相対的
にノッチｎ内に進入することになる。

【００２８】然るに、このノッチの駆動シャフト１０に
対する深さはギャップＧの大きさよりも大きいため、図
４（II）に示すように、降下するウエハｗの外周縁がス
トッパー３０の上面に当接することにより、ウエハｗの
回転が停止され、しかも駆動シャフト１０はノッチｎの
内面に対して非接触の状態、すなわち両者間に僅かなク
リアランスが存在する状態で、ウエハｗが当該ストッパ
ー３０とアイドルプーリー２０とによって支持される。
そして、駆動シャフト１０は当該ウエハｗに対しては空
転することとなる。ここに、駆動シャフト１０とノッチ
ｎの内面との間のクリアランスの大きさは、例えば０．
１〜０．２ｍｍとされる。このとき、他のウエハであっ
て、そのノッチが駆動シャフト１０に到達しないもの
は、なお駆動シャフト１０によって回転させられる。

【００２９】以上のような動作がカセットＣ内の全ての
ウエハの各々について行われ、これにより、全てのウエ
ハの回転が停止した後に駆動シャフト１０が停止され
る。このときには、全てのウエハのノッチが駆動シャフ
ト１０上に位置された状態となり、これにより、カセッ
トＣに保持された全てのウエハについての整合が達成さ
れる。このように整合が達成されたウエハは、一括して
カセットＣによって搬送される。

【００３０】本実施例の装置によれば、カセット内に収
容されているウエハが大径のものであっても、それが３
６０度回転される前に駆動シャフト１０にノッチが到達
するので、簡単な動作によってきわめて短時間の内に所
期の整合状態を得ることができる。実際、２５枚の８イ
ンチのウエハについては、約１１秒間で上記の整合を行
うことができる。

【００３１】 また、ウエハが回転されている間、当該
ウエハは、駆動シャフト１０と回転自在なアイドルプー
リー２０とにより外周縁の２点において支持されている
ので、安定したスムーズな回転状態が達成され、このた
め、塵埃の発生の原因となる振動などが発生することが
ない。更に、ウエハが停止するときは、駆動シャフト１
０がノッチｎの内面と接触することが確実に回避される
ので、回転する駆動シャフト１０によってノッチｎの内
面が擦過されることはなく、このことによる塵埃の発生
も生じない。

【００３２】〔実施例２〕図５は本発明のウエハ姿勢制
御装置の他の実施例を示す平面図であり、図６は図５に
おけるＢ−Ｂ断面図である。

【００３３】これらの図に示すように、本実施例の装置
においては、ストッパーが、駆動シャフト１０と平行に
伸びる駆動ローラ６０によって構成されている。この駆
動ローラ６０は基台に回転自在に設けられており、その
一端は、ベルト伝動手段６１を介して図示しないモータ
よりなる回転駆動源に接続されている。６２は、駆動シ
ャフト１０の他端を支承する軸受である。この駆動ロー
ラ６０は、駆動シャフト１０と同様の構成を有するもの
とすることができるが、その径は特に制限されるもので
はない。

【００３４】この例の装置において、基台５０、位置決
め用部材４１〜４４、駆動シャフト１０、アイドルプー
リー２０の構成は実施例１の装置と同様であり、整合機
構は基台５０に対して一体的に昇降可能に設けられてお
り、更に、整合機構において駆動シャフト１０が単独で
上下動可能に設けられている。

【００３５】図７および図８は、本実施例の装置による
整合動作を、任意のウエハｗについて説明するための概
略説明図であり、図７（Ｉ）および図７（II）はそれぞ
れ図３（Ｉ）および図３（II）に対応し、図８（Ｉ）お
よび図８（II）はそれぞれ図４（Ｉ）および図４（II）
に対応する。そして、この装置においては、駆動ローラ
６０の回転が禁止された状態で全てのウエハについての
整合がなされるが、その内容は上述の実施例と同様であ
るので、その詳細な説明は省略する。

【００３６】そして、全てのウエハについて整合状態が
達成された後、全てのウエハについて角度位置の調整が
なされる。先ず、図９（Ｉ）に示すように、駆動シャフ
ト１０が、例えば２〜３ｍｍ程度降下されることによ
り、ウエハｗのノッチｎから完全に離脱してウエハの外
周縁位置より外方に退避した状態とされる。この状態
は、駆動シャフト１０の降下によらず、あるいは降下と
共に、ウエハを支持している駆動ローラ６０およびアイ
ドルプーリー２０の一方または両方を整合機構において
個々に上下動可能に設け、これを上昇させることによっ
ても、達成することができる。

【００３７】次いで図９（II）に示すように、駆動ロー
ラ６０が反時計方向に一定量回転されることにより、ア
イドルプーリー２０の反時計方向の回転を伴って、全て
のウエハが、整合状態が維持されたまま、一斉に時計方
向に一定の角度だけ回転される。その結果、全てのウエ
ハについて、そのノッチが特定の方向を向いた状態に角
度位置の調整が達成され、これにより、後続の処理にお
いて必要な姿勢制御が行われる。ここで、ウエハの回転
角度の制御は、駆動ローラ６０の駆動源であるモータの
駆動パルス数および／または駆動時間を制御して駆動ロ
ーラ６０の回転量を制御することにより、行うことがで
きる。以上のようにして、カセットＣ内のウエハの全部
について、そのノッチを利用して、最終的な姿勢制御が
達成される。

【００３８】本実施例の装置によれば、カセット内に収
容されている複数のウエハを簡単な動作によって短時間
で確実に整合させることができ、しかも、整合状態を維
持したまま、全てのウエハについて必要な角度位置の調
整を達成することができる。そして、整合されたウエハ
の角度位置の調整動作においても、全てのウエハは駆動
ローラ６０とアイドルプーリー２０との２点によって支
持されているので、安定したスムーズな回転状態が達成
され、塵埃の発生の原因となる振動などが発生すること
がない。

【００３９】

【発明の効果】請求項１のウエハ姿勢制御装置によれ
ば、ウエハ保持容器内に収容されている複数のウエハ
を、外周縁に形成されたノッチを利用して、簡単な動作
によって短時間で確実に整合させることができ、しか
も、動作中における塵埃の発生を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のウエハ姿勢制御装置の一例を示す平面
図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。

【図３】実施例１の装置による整合動作における概略説
明図である。

【図４】実施例１の装置により整合動作における後続の
概略説明図である。

【図５】本発明のウエハ姿勢制御装置の他の例を示す平
面図である。

【図６】図５におけるＢ−Ｂ断面図である。

【図７】実施例２の装置により整合動作における概略説
明図である。

【図８】実施例２の装置により整合動作における後続の
概略説明図である。

【図９】実施例２の装置により、全てのウエハについて
角度位置の調整動作を示す概略説明図である。

【符号の説明】

１０ 駆動シャフト １１ ベルト伝動手
段 １２ 軸受 ２０ アイドルプー
リー ２１ 固定軸 ３０ ストッパー ４１〜４４ 位置決め用部材 ５０ 基台 ６０ 駆動ローラ ６１ ベルト伝動手
段 ６２ 軸受

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各々垂立し、互いに微小間隙を介して重
   なり合うよう水平方向に整列した状態でウエハ保持容器
   内に収容されている複数のウエハを、それぞれの外周縁
   に形成されたノッチの位置を揃えることにより整合させ
   る整合機構を有するウエハ姿勢制御装置であって、 当該整合機構は、 ウエハの整列方向に伸び、複数のウエハの各々の下部に
   おいて、当該ウエハの重量によりその外周縁に接触して
   当該ウエハを回転させる、ノッチ内に進入可能な直径を
   有する駆動シャフトと、 複数のウエハの各々に対応して回転自在に設けられ、前
   記駆動シャフトと共に対応するウエハを支持し、当該ウ
   エハの回転に伴って回転するアイドルプーリーと、 前記ウエハの各々が回転されてそのノッチの位置が前記
   駆動シャフトの位置に一致したときに、重力により降下
   するウエハの外周縁に当接して、当該ウエハのノッチの
   内面に対して駆動シャフトが非接触となる状態で前記ア
   イドルプーリーと共に当該ウエハを支持するストッパー
   とを有することを特徴とするウエハ姿勢制御装置。
2. 【請求項２】 整合機構は、上昇された作動位置と降下
   された準備位置との間で昇降可能であり、 ウエハは、その下部において、作動位置にある整合機構
   の駆動シャフトとアイドルプーリーとによって支持され
   る ことを特徴とする請求項１に記載のウエハ姿勢制御装
   置。
3. 【請求項３】 アイドルプーリーは、駆動シャフトと平
   行に伸びる固定軸上に、複数のウエハの各々に対応して
   回転自在に設けられ、各アイドルプーリーが、対応する
   ウエハの回転によって回転されることを特徴とする請求
   項１に記載のウエハ姿勢制御装置。
4. 【請求項４】 駆動シャフトは、ロッド部材がテフロン
   系のコーティング剤によって被覆されて構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のウエハ姿勢制御装
   置。
5. 【請求項５】 アイドルプーリーがテフロン系樹脂より
   なることを特徴とする請求項１に記載のウエハ姿勢制御
   装置。
6. 【請求項６】 ストッパーがテフロン系樹脂よりなるこ
   とを特徴とする請求項１に記載のウエハ姿勢制御装置。