JP2822231B2 - 円形基板の位置決め装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、半導体ウエハを取り扱う際に半導体ウエ
ハの位置決めを高精度に行う必要がある半導体ウエハの
自動搬送装置を有する検査装置および製造装置における
円形基板の位置決め装置に関する。

［従来の技術］ 一般に、半導体ウエハ（以下円形基板という）はその
円周端部の一部にＶ字状またはその他の形状の切り欠き
（ノッチ）を有している。従来の位置決め装置において
は円形基板の周縁部に円形基板を挟むようにして、透過
形検出装置を設けた構成となっている。この透過形検出
装置は、以下のような構成となっている。すなわち、１
対の発光素子および受光素子を対向して配置し、発光素
子から投光された光が受光素子に受光されるようにして
おき、受光素子で受光される受光光量に比例する検出信
号を取り出すようにしたものである。したがって、円形
基板の切り欠き部分以外の周縁部では発光素子からの光
が遮光され、切り欠き部分が発光素子の位置を通過する
とき、発光素子から投光される光が切り欠き部分を透過
して受光素子に受光されるため、その瞬間だけ切り欠き
部分の面積に応じた受光信号が出力されることになる。
このような構成において、円形基板を回転させたとき、
円形基板の切り欠き部分に対応して１つのピークを有し
た受光信号が受光素子から出力される。この受光信号の
微分波形がゼロクロスする点は上記ピーク位置に対応し
ており、このゼロクロスする点に対応した検出信号を上
記透過形検出装置から得て、この検出信号に基づいて位
置決め装置が円形基板の位置決めを行っている。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来の位置決め装置において、円形基板の周
縁部は切り欠き部分以外では常に発光素子の光を遮光し
ているが、円形基板の中心と回転中心との偏心が大き
く，例えば、切り欠きの深さ（通常1mm〜1.25mm程度）
を超える場合、円形基板の周縁部が切き欠き以外の部分
でも発光素子の位置から外れてしまい、発光素子の光が
受光素子に受光されてしまうことがある。このとき、受
光信号の値は円形基板の回転周期に同期して変動するこ
とになる。この結果、受光素子は円形基板の切り欠き部
分以外の位置のときに受光信号を発生し、この受光信号
の微分波形がゼロクロスする点で透過形検出装置が検出
信号を出力してしまうことになり、円形基板の切り欠き
の位置とは無関係に位置決めされる恐れがある。このよ
うな誤動作を防止するため、円形基板の偏心量を高精度
に補正しておく必要があった。したがって、位置決め装
置の構成が複雑となり、かつ位置決めに要する時間も長
くなる欠点があった。また、透過形検出装置の受光素子
に入射する外乱光の成分が受光信号に重畳することによ
り、微分波形のゼロクロス点の検出が不確かなものにな
り、検出信号の精度が悪影響を受け易い欠点もあった。

また、上記透過形検出装置の代わりにイメージセンサ
を受光素子として使用した検出装置が実用化されている
が、イメージセンサは高価であり、かつ検出回路が複雑
になるなどの欠点があった。

この発明はこのような従来の課題を解決し、円形基板
などの円形基板の中心と回転中心との偏心を大きく許容
でき、かつ外乱光の影響を受けにくい位置決め装置を提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明の位置決め装置は、円形基板の周縁部を挟む
位置に、発光部と、該発光部から透光された光を受光す
る並設された２つの矩形状で、かつ長手方向がほぼ前記
円形基板の法線と同一方向に配置された受光素子を有す
る受光部と、前記２つの受光素子から別々に出力された
２つの受光信号の差信号を得る差信号検出手段を有する
透過型検出装置を備えている。

［作用］ 透過形検出装置の２つの受光素子は矩形状であり、か
つ受光素子の長手方向がほぼ円形基板の法線方向と同方
向に配置されているため、差信号検出手段から出力され
る差信号は、円形基板の切り欠きに対応し、sin波状に
変動してゼロクロスする。しかし、回転する円形基板の
周縁部の位置の変動に応じて２つの受光素子から出力さ
れる受光信号が変動しても、差信号検出手段から出力さ
れる差信号はほとんど変動せず、ゼロクロスしない。ま
た、２つの受光信号に入射する外乱光による受光信号の
変動分は受光信号の差信号をとることにより除去され
る。

［実施例］ 次に、この発明について図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の位置決め装置の一実施例における
透過形検出装置を示す構成図である。回転する円形基板
１の周縁部を挟んで透過形検出装置を構成する発光部２
および発光部３が配置されており、発光部２から透光さ
れた光束ｌは円形基板１の周縁部に接するようになって
いる。

第２図は受光部３を発光部１側から見た平面図であ
る。受光部２は２つの矩形型の受光素子4,5が並設され
て構成されており、この２つの受光素子4,5はその長手
方向が円形基板の１の法線と平行になるように配置され
ている。

第３図は透過形検出装置において受光素子4,5からの
受光信号を入力して切り欠きに対応した信号を出力する
信号処理回路のブロック図、第４図は第３図の各信号を
示す波形図である。

第３図において、6,7は受光素子4,5の受光信号S,Cを
増幅する増幅器（A1,A2）、8,9はコンパレータ（C1,C
2）、10は単安定マルチバイブレータ（Ｍ）、11はNAND
ゲート、12はラッチ、12は減算器である。

次に、動作について説明する。

第３図において、受光素子4,5の受光信号S,Cはそれぞ
れ増幅器6,7で増幅され、第４図（Ａ）において実線で
示した信号ａおよび破線で示した信号ｂとなる。それぞ
れ円形基板の切り欠きに相当する位置で１つのピークを
有する波形となるが、２つの受光素子は上記円形基板の
円周方向の位置が異なるため、信号ａおよび信号ｂのピ
ークの時間的位置は異なった位置となる。

減算器13によって信号ａから信号ｂを差し引かれ差信
号ｃが検出される（第４図（Ｂ））。この差信号ｃは図
示するように円形基板の切り欠きに対応する位置付近で
sin波状の波形となり、この差信号ｃがゼロクロスした
点（基準電圧0Vと交差した点）は切り欠きの中心位置に
対応している。また、このように差信号ｃをとることに
より、２つの受光素子に入射する外乱光による信号a,b
の変動分はこの２つの信号a,bの差信号をとることによ
り除去される。

コンパレータ９に入力した差信号ｃは任意の電圧E₁V
と比較され、コンパレータ９からパルス信号ｄが出力さ
れる（第４図（Ｃ））。このパルス信号ｄを入力した単
安定マルチバイブレータ10は、パルス信号ｄの立ち上が
りで所定の時間幅Δｔの期間「Ｈ」となるパルス信号ｅ
を出力する（第４図（Ｄ））。この時間幅Δｔは円形基
板１の回転速度および切り欠きの大きさに応じて定めら
れる。

一方、コンパレータ８に入力した差信号ｃは基準電圧
0Vと比較され、コンパレータ９からパルス信号ｆが出力
される（第４図（Ｅ））。このパルス信号ｆの立ち下が
りは差信号ｃがゼロクロスした点，すなわち、切り欠き
の中心位置に対応している。

上記パルス信号e,fを入力したNANDゲート11は、パル
ス信号ｅが「Ｈ」となっているΔｔの期間におけるパル
ス信号ｆの立ち下がりで立ち上がるパルス信号ｇをラッ
チ12に出力する（第４図（Ｆ））。ラッチ12は上記パル
ス信号ｇの立ち上がりでラッチをかけて、切き欠きの中
心位置に対応して「Ｈ」に立ち上がる位置決め検出信号
ｈを出力する（第４図（Ｇ））。したがって、位置決め
装置はこの検出信号ｈに基づいて円形基板の位置決めを
行えばよい。

以上説明したように透過形検出装置の２つの受光素子
は矩形状であり、かつ受光素子の長手方向がほぼ円形基
板の法線方向と同方向に配置されている。したがって、
回転する円形基板の周縁部の位置の変動に応じて２つの
受光素子から出力される受光信号S,Cに生じる変動はほ
ぼ同一であり、信号a,bに生じる変動もほぼ同一であ
る。この結果、差信号ｃはほとんど変動しないため、ゼ
ロクロスせず、透過形検出装置から位置決め検出信号ｈ
が誤って出力されることはない。すなわち、円形基板の
中心と回転中心との偏心によって生じる円形基板の周縁
部の位置変動は差信号ｃにほとんど影響を与えないの
で、円形基板の中心と回転の中心との偏心量に対する許
容量は従来に比較して大きくすることができる。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明の円形基板の位置決め装
置によれば、透過形検出装置の２つの受光素子は矩形状
であり、かつ受光素子の長手方向がほぼ円形基板の法線
方向と同方向に配置されているため、円形基板の中心と
回転中心との偏心は差信号にほとん影響を与えないの
で、透過形検出装置から誤って位置決め検出信号が出力
されることはないため、円形基板の中心と回転の中心と
の偏心量に対する許容量は大きくなる。したがって、従
来と違い円形基板の位置決め装置に円形基板を装着する
前にこの円形基板の偏心量を高精度に補正しておく必要
がないため、位置決め装置の構成が単純となり、かつ位
置決めに要する時間も短くなる効果がある。

また、２つの受光素子に入射する外乱光による受光信
号の変動分は受光信号の差信号をとることにより除去さ
れる。したがって、外乱光が位置決め精度に与える悪影
響を減らすことができる利点がある。

さらに、透過形検出装置異の受発光素子としてフォト
ダイオードおよびフォトトランジスタを使用すれば、ラ
インセンサを使用した場合に比較して安価に円形基板の
位置決め装置を構成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の円形基板の位置決め装置の一実施例
における透過形検出装置を示す構成図、第２図は受光部
の平面図、第３図は透過形検出装置の信号処理回路の回
路図、第４図（Ａ）〜（Ｇ）は同信号処理回路における
波形図である。 １……円形基板、２……発光部、３……受光部、4,5…
…受光素子、6,7……増幅器、13……減算器。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円周端部の一部に凹状切り欠き部を有する
   円形基板の位置決めを行う位置決め装置において、 円形基板の周縁部を挟む位置に、発光部と、該発光部か
   ら投光された光を受光する並設された２つの矩形状で、
   かつ長手方向がほぼ前記円形基板の法線と同一方向に配
   置された受光素子を有する受光部と、前記２つの受光素
   子から別々に出力された２つの受光信号の差信号を得る
   差信号検出手段とを有する透過型検出装置を備えたこと
   を特徴とする円形基板の位置決め装置。