JP3213678U

JP3213678U - 位置決め装置

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Publication number: JP3213678U
Application number: JP2017004201U
Authority: JP
Inventors: 木村　浩二; 浩二木村; 利彰毛受
Original assignee: Lintec Corp
Current assignee: Lintec Corp
Priority date: 2017-09-12
Filing date: 2017-09-12
Publication date: 2017-11-24
Anticipated expiration: 2027-09-12

Abstract

【課題】半導体ウエハの位置決め精度を向上させることができる位置決め装置を提供すること。【解決手段】位置決め装置１０は、半導体ウエハＷＦを保持する保持機構２０と、保持機構２０で保持した半導体ウエハＷＦに光を照射する光照射機構３０と、半導体ウエハＷＦを撮像して当該半導体ウエハＷＦの位置認識を行う撮像機構４０と、保持機構２０の所定の位置を回動中心として半導体ウエハＷＦと撮像機構４０とを相対回転させる回動機構５０と、撮像機構４０の認識結果を基にして半導体ウエハＷＦを所定の位置に位置させる位置決め機構６０とを備え、光照射機構３０は、光を発光する複数の発光器３１と、複数の発光器３１それぞれの光軸が所定の位置で１点に集中するように、それら複数の発光器３１を一塊の発光器群３２として支持する発光器群支持部材３３とを備えている。【選択図】図１

Description

本考案は、位置決め装置に関する。

従来、半導体ウエハに光を照射しつつ、当該半導体ウエハを位置決めする位置決め装置が知られている（例えば、特許文献１参照）

特開２００４−２８８７９２号公報

特許文献１に記載されたような従来のアライメント装置（位置決め装置）は、ウエハ（半導体ウエハ）に対する照明（光照射機構）の光の当たり具合が安定し難いので、カメラ（撮像機構）が半導体ウエハの位置を精度よく認識することができず、当該半導体ウエハの位置決め精度が低下する場合がある。

本考案の目的は、半導体ウエハの位置決め精度を向上させることができる位置決め装置を提供することにある。

本考案は、請求項に記載した構成を採用した。

本考案によれば、複数の発光器それぞれの光軸が所定の位置で１点に集中する構成を採用したので、半導体ウエハに対する光の当たり具合が安定し、撮像機構が半導体ウエハの位置を精度よく認識することができ、当該半導体ウエハの位置決め精度を向上させることができる。
また、発光器群支持部材が半導体ウエハの厚み方向に各発光器群を併設して支持する構成とすれば、半導体ウエハに照射する光量が不足することを防止し、当該半導体ウエハの位置決め精度をより向上させることができる。
さらに、発光器群支持部材が各発光器群の光軸の集中位置が互いに重ならないように、それら発光器群を支持する構成とすれば、半導体ウエハの広域を照らすことができ、撮像機構が半導体ウエハの位置を精度よく認識することができ、当該半導体ウエハの位置決め精度をより向上させることができる。

（Ａ）は、本考案の一実施形態に係る位置決め装置の平面図。（Ｂ）は、（Ａ）の側面図。

以下、本考案の一実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、本実施形態におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれが直交する関係にあり、Ｘ軸およびＹ軸は、所定平面内の軸とし、Ｚ軸は、前記所定平面に直交する軸とする。さらに、本実施形態では、Ｙ軸と平行な図１中手前方向から観た場合を基準とし、方向を示した場合、「上」がＺ軸の矢印方向で「下」がその逆方向、「左」がＸ軸の矢印方向で「右」がその逆方向、「前」がＹ軸と平行な図１中手前方向で「後」がその逆方向とする。

図１において、位置決め装置１０は、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」ともいう）ＷＦを保持する保持機構２０と、保持機構２０で保持したウエハＷＦに光を照射する光照射機構３０と、ウエハＷＦを撮像して当該ウエハＷＦの位置認識を行うカメラや投影機等の撮像機構４０と、保持機構２０の所定の位置を回動中心２０ＡとしてウエハＷＦと撮像機構４０とを相対回転させる回動機構５０と、撮像機構４０の認識結果を基にしてウエハＷＦを所定の位置に位置させる位置決め機構６０と、光照射機構３０の照射位置を調整する照射位置調整機構７０とを備えている。なお、ウエハＷＦの外縁には、当該ウエハＷＦの方位を示す方位印としてのノッチＶＮが形成されている。

保持機構２０は、減圧ポンプや真空エジェクタ等の図示しない減圧機構によって吸着保持が可能な保持面２１Ａを有するテーブル２１を備えている。

光照射機構３０は、光を発光する複数の発光器３１と、複数の発光器３１それぞれの光軸が所定の位置で１点に集中するように、それら複数の発光器３１を一塊の発光器群３２として支持する発光器群支持部材３３とを備えている。
本実施形態の場合、光照射機構３０は、複数の発光器群３２としての第１発光器群３２Ａおよび第２発光器群３２Ｂを備え、発光器群支持部材３３は、ウエハＷＦの厚み方向に各発光器群３２を併設して支持する構成が採用されている。また、発光器群支持部材３３は、各発光器群３２Ａ、３２Ｂの光軸の集中位置が互いに重ならないように、それら発光器群３２Ａ、３２Ｂを支持する構成が採用されている。
なお、発光器群支持部材３３は、本体部３３Ａと、当該本体部に支持され、複数のボールジョイントやリンク機構等によって構成されたジョイント機構３３Ｂとを備え、各ジョイント機構３３Ｂは、発光器３１を１つまたは複数ずつ支持し、支持した発光器３１を本体部３３Ａに対して首振り動作ができるようになっている。

回動機構５０は、その出力軸５１Ａでテーブル２１を支持する駆動機器としての回動モータ５１を備えている。

位置決め機構６０は、回動機構５０と兼用とされている。

照射位置調整機構７０は、Ｚ軸方向に移動可能なスライダ７１Ａを備えた駆動機器としてのリニアモータ７１と、スライダ７１Ａに支持され、Ｙ軸方向に移動可能なスライダ７２Ａを備えた駆動機器としてのリニアモータ７２と、発光器群支持部材３３を支持し、Ｘ軸方向に移動可能な出力軸７３Ａを備えた駆動機器としての直動モータ７３とを備えている。

以上の位置決め装置１０において、ウエハＷＦを位置決めする手順について説明する。
先ず、位置決め装置１０の使用者（以下、単に「使用者」という）が、操作パネルやパーソナルコンピュータ等の図示しない操作機器を介して運転開始の信号を入力する。そして、使用者または、ベルトコンベアや多関節ロボット等の図示しない搬送機構が保持面２１Ａ上にウエハＷＦを載置すると、保持機構２０が図示しない減圧機構を駆動し、保持面２１ＡでウエハＷＦの吸着保持を開始するとともに、光照射機構３０が複数の発光器３１を駆動し、ウエハＷＦに光を照射する。

次に、照射位置調整機構７０がリニアモータ７１、７２および直動モータ７３を駆動し、ウエハＷＦや撮像機構４０の撮像領域の大きさに合わせて光照射機構３０の照射位置を調整する。このとき、各発光器群３２Ａ、３２Ｂの光軸の集中位置は、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すようにウエハＷＦの面上やウエハＷＦの外縁上でもよいし、ウエハＷＦの面上やウエハＷＦの外縁上から外れた任意の位置でもよく、使用者が任意に決定することができる。なお、光照射機構３０の照射位置の調整は、自動で行ってもよいし、使用者が光の照射位置を目測しながらリニアモータ７１、７２や直動モータ７３を駆動させてもよい。その後、回動機構５０および撮像機構４０が回動モータ５１およびカメラ等を駆動し、回動中心２０Ａを中心としてウエハＷＦを回転させて当該ウエハＷＦを撮像し、その撮像結果を基にしてウエハＷＦの中心位置とノッチＶＮの位置とを認識する。次に、撮像機構４０の認識結果を基にして、位置決め機構６０が回動モータ５１を駆動し、ノッチＶＮを所定の位置に（例えば、ウエハＷＦの中心位置とノッチＶＮの中心とを通る直線がＹ軸と平行となるように）配置して回動モータ５１の駆動を停止した後、保持機構２０が図示しない減圧機構の駆動を停止する。そして、撮像機構４０が認識したウエハＷＦの中心位置と、所定の位置に配置されたノッチＶＮの位置とを基準にし、図示しない搬送機構がウエハＷＦを保持して次工程に搬送した後、上記同様の動作が繰り返される。

以上のような実施形態によれば、複数の発光器３１それぞれの光軸が所定の位置で１点に集中する構成を採用したので、ウエハＷＦに対する光の当たり具合が安定し、撮像機構４０がウエハＷＦの位置を精度よく認識することができ、当該ウエハＷＦの位置決め精度を向上させることができる。

以上のように、本考案を実施するための最良の構成、方法等は、前記記載で開示されているが、本考案は、これに限定されるものではない。すなわち、本考案は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本考案の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。また、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本考案の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本考案を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本考案に含まれる。

例えば、テーブル２１は、ウエハＷＦの外形よりも大きくてもよいし、光を透過しない部材や、光を透過する透明または半透明な部材で構成されていてもよいし、減圧機構等によって強制的にウエハＷＦを保持するものがなくてもよい。

光照射機構３０は、発光器３１として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode、発光ダイオード）ランプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ等何を採用してもよいし、それらを適宜に組み合わせたものを採用してもよいし、１つの発光器群３２のみで構成してもよいし、３つ以上の発光器群３２で構成してもよいし、照射位置の調整は、１つのウエハＷＦを位置決めする度に毎回行ってもよいし、複数のウエハＷＦを位置決めする度に行ってもよいし、位置決め装置１０の運転の開始当初に、使用者が１回だけ行ってもよい。
発光器群支持部材３３は、各発光器群３２の光軸の集中位置が互いに重なるようにそれら発光器群３２を支持してもよいし、ウエハＷＦの面方向やその他の方向に各発光器群３２を併設して支持してもよい。
ジョイント機構３３Ｂは、１つの発光器群３２を１体で支持する構成でもよいし、駆動機器によって首振りする構成でもよいし、手動によって首振りする構成でもよい。

撮像機構４０は、ウエハＷＦを例えば１度、９０度、１８０度等、所定の角度回転させる毎にウエハＷＦの部分的な静止画像を複数回撮像してもよいし、ウエハＷＦの全体的な静止画像を一括で１回または複数回撮像してもよいし、ウエハＷＦの一部または全体を動画で撮像してもよいし、ウエハＷＦの下方や、ウエハＷＦの側方から当該ウエハＷＦを撮像してもよいし、ノッチＶＮの代わりに、ウエハＷＦの外縁に設けられた方位印としてのオリエンテーションフラットや、ウエハＷＦの上面、下面または側面等に印字または刻印された数字、文字、記号、製造番号、回路パターン、カーフ、またはストリート等を撮像してもよい。
撮像機構４０は、ウエハＷＦを回転させることなくまたは回転させ、カメラ等を回転させてもよく、この場合、光照射機構３０は、ウエハＷＦ全体に光を照射してもよいし、撮像機構４０がウエハＷＦを撮像する位置に複数体点在していてもよいし、撮像機構４０と一緒に回転してもよい。

位置決め機構６０は、テーブル２１をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能な駆動機器としての所謂ＸＹテーブルを備え、ウエハＷＦを所定の位置に位置させる際、ウエハＷＦの中心を所定の位置に配置してもよいし、回動機構５０と兼用することなく、適宜な駆動機器等によって独立させ、撮像機構４０の認識結果を基にしてウエハＷＦを所定の位置に位置させる構成としてもよいし、ウエハＷＦを所定の位置に位置させる際、例えば、ウエハＷＦの中心位置とノッチＶＮの中心とを通る直線がＸ軸やその他の方向と平行となるように配置してもよい。

照射位置調整機構７０は、光照射機構３０の位置を移動させることなくまたは移動させ、テーブル２１の位置を移動させて光照射機構３０の照射位置を調整する構成であってもよいし、ジョイント機構３３Ｂと同等の機構で光照射機構３０を支持し、当該照射位置調整機構７０に対して首振りできるように構成してもよいし、本考案の位置決め装置１０に備わっていなくてもよい。

ウエハＷＦは、シリコン半導体ウエハや化合物半導体ウエハ等であってもよく、その材質、種別、形状等は、特に限定されることはない。

本考案における機構および工程は、それら機構および工程について説明した動作、機能または工程を果たすことができる限りなんら限定されることはなく、まして、前記実施形態で示した単なる一実施形態の構成物や工程に全く限定されることはない。例えば、保持機構は、半導体ウエハを保持可能なものであれば、出願当初の技術常識に照らし合わせ、その技術範囲内のものであればなんら限定されることはない（他の機構および工程についての説明は省略する）。
また、前記実施形態における駆動機器は、回動モータ、直動モータ、リニアモータ、単軸ロボット、多関節ロボット等の電動機器、エアシリンダ、油圧シリンダ、ロッドレスシリンダおよびロータリシリンダ等のアクチュエータ等を採用することができる上、それらを直接的又は間接的に組み合せたものを採用することもできる（実施形態で例示したものと重複するものもある）。
前記実施形態において、支持（保持）機構や支持（保持）部材等の被支持部材を支持または保持する構成のものが採用されている場合、メカチャックやチャックシリンダ等の把持機構、クーロン力、接着剤、粘着剤、磁力、ベルヌーイ吸着、駆動機器等で被支持部材を支持（保持）する構成を採用してもよい。

１０位置決め装置
２０保持機構
２０Ａ回動中心
３０光照射機構
３１発光器
３２発光器群
３３発光器群支持部材
４０撮像機構
５０回動機構
６０位置決め機構
ＷＦ半導体ウエハ

Claims

半導体ウエハを保持する保持機構と、
前記保持機構で保持した前記半導体ウエハに光を照射する光照射機構と、
前記半導体ウエハを撮像して当該半導体ウエハの位置認識を行う撮像機構と、
前記保持機構の所定の位置を回動中心として前記半導体ウエハと前記撮像機構とを相対回転させる回動機構と、
前記撮像機構の認識結果を基にして前記半導体ウエハを所定の位置に位置させる位置決め機構とを備え、
前記光照射機構は、光を発光する複数の発光器と、前記複数の発光器それぞれの光軸が所定の位置で１点に集中するように、それら複数の発光器を一塊の発光器群として支持する発光器群支持部材とを備えていることを特徴とする位置決め装置。
前記光照射機構は、複数の発光器群を備え、前記発光器群支持部材は、前記半導体ウエハの厚み方向に各発光器群を併設して支持することを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
前記光照射機構は、複数の発光器群を備え、前記発光器群支持部材は、各発光器群の光軸の集中位置が互いに重ならないように、それら発光器群を支持することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の位置決め装置。