JP3245833B2 - 半導体基板アライナー装置および方法 - Google Patents

半導体基板アライナー装置および方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体基板を任意に
位置合わせする装置に関し，とくに，半導体基板のエッ
ジ部に設けられた，ノッチまたはオリエンテーションフ
ラップ（以下，オリフラという）を任意の位置に合わせ
るための装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，半導体製造装置内または半導体装
置間の半導体基板の搬送中に半導体基板のノッチまたは
オリフラを任意の位置に合わせる装置が用いられてき
た。通常，そのような装置は，真空吸着装置が半導体基
板の裏面に真空吸着し，ノッチまたはオリフラが任意の
位置に達するように，半導体基板を回転させるというも
のであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし，近年のデバイ
スの超微細化および高密度化の要求に伴い，半導体基板
の裏面についてのパーティクル汚染が問題となってき
た。
【０００４】真空吸着装置による方法では，バキューム
パットの汚れ，もしくはそこから生じるパーティクル，
または真空吸着装置からのパーティクルの逆拡散などに
より，半導体基板の裏面を汚染してしまう。
【０００５】したがって，本発明の目的は，半導体基板
の裏面を汚染することなく，ノッチ，またはオリフラを
任意の位置に合わせることが可能なアライナー装置およ
び方法を提供することである。
【０００６】また，本発明の他の目的は，単純な構造に
より敏速に位置合わせが完了し，位置合わせされた半導
体基板を正確に搬送できる上記アライナー装置および方
法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の装置は，ノッチまたはオリフラをエッジ部に有する
円形の半導体基板を任意に位置合わせするアライナー装
置である。この装置は，プレートに回転可能に軸支され
た，少なくとも三つのスピンドル手段と，スピンドル手
段の各先端に取り付けられた，半導体基板を保持する保
持手段とスピンドル手段を回転させるための回転機構
と，ノッチまたはオリフラを検出するためのセンサーと
から成る。
【０００８】半導体基板は，そのエッジ部が保持手段の
それぞれと接することにより，保持される。スピンドル
手段が回転すると，保持手段により保持された半導体基
板も，その軸線を中心に回転する。
【０００９】保持手段はテーパー形状のローラー部を有
することで，半導体基板のエッジ部と迅速かつ確実に接
することができる。
【００１０】ローラー部は，好適に，その軸線方向の先
端に球面またはテーパー形状から成るガイド部を有し，
このガイド部により半導体基板はローラー部へと導かれ
得る。
【００１１】保持手段は，スピンドル手段の先端にその
軸線方向にのみ移動可能に取り付けられ，かつ保持手段
とスピンドル手段との間に，弾性部材が介在するもので
あることが望ましい。
【００１２】回転機構は，好適に，スピンドル手段を回
転させるパルスモーターを含み，そのパルスモーターの
回転は，センサーからの信号により制御される。
【００１３】センサーは，半導体基板のノッチまたはオ
リフラを検出し，そのノッチまたはオリフラが所定の位
置に達するまで，半導体基板を回転させるべく，パルス
モーターに信号を送信する。
【００１４】上記本発明の装置を使用して半導体基板を
任意に位置合わせする本発明の方法は，最初に半導体基
板を，そのエッジ部が保持手段のそれぞれと接する位置
に搬送する。次に，回転機構を起動して，スピンドル手
段を回転させ，保持手段により保持された半導体基板
を，その軸線を中心に回転させる。センサーは，ノッチ
またはオリフラを検出する。検出した信号に基づいて，
回転機構によってスピンドル手段を回転させ，半導体基
板を所定の位置まで回転させる。かくして，半導体基板
の位置合わせが完了する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下，図面を参照しながら本発明
を説明する。
【００１６】図１および２は本発明に係るアライナー装
置の好適実施例の斜視図および側面図をそれぞれ示す。
【００１７】このアイライナー装置1には，プレート8
が，脚部10’（図１では，手前側の一つが示されてい
る）を介して台座10に固定されている。この台座10は，
プレート8や関連する制御装置などを設置するだけのも
のであり，半導体製造装置にアイライナー装置を直接組
み込むときは，不要となる。
【００１８】プレート8のほぼ四隅に四つのスピンドル7
が軸支されている。スピンドル7は，以下で説明するよ
うに，円形の半導体基板9をそれぞれにより支持し得る
位置にある。図２によく示されているように，スピンド
ル7は，プレート8にあけられた孔内に設けられたベアリ
ング14を介して，プレート8に取り付けられている。
【００１９】プレート8の孔から突き出たスピンドル7の
下方には，ナット12が取り付けられ，その上方はカバー
15が取り付けられている。かくして，スピンドル7は，
プレート8に回転可能に軸支されることになる。
【００２０】スピンドル7の各先端には，保持手段が設
けられている。この保持手段は，球面もしくはテーパー
形状から成るガイド部2，およびこれに続くテーパー形
状の肩部13を有するローラー3から成る。
【００２１】図示されているように，半導体基板9は，
そのエッジ部がスピンドル7に設けられた保持手段のロ
ーラー3のテーパー形状の肩部13のそれぞれに接して保
持されるが，半導体基板9が搬送手段（図示せず）によ
り，これら肩部13へと搬送されたとき，その際に多少の
位置誤差があってもガイド部2の傾斜した側面にそって
肩部13へと導かれる。
【００２２】ガイド部はこのためのものであるから，も
し搬送手段が半導体基板9をローラの肩部13のそれぞれ
へ配置できるときは，ガイド部は不要となる。
【００２３】上記のように，半導体基板9が，保持手段
のローラー3の肩部13のそれぞれに配置され，スピンド
ル7が回転して保持手段のローラー3が回転すると，その
回転と連動して，肩部13に接して支持された半導体基板
9も，その軸線を中心として回転することができる。
【００２４】このようにローラー3は，半導体基板9のエ
ッジ部と接し，ローラー3の回転を半導体基板9に伝える
ことから，接触の際のダメージの軽減，回転中の両者の
スリップの防止のために，ラバーライニングが施される
ことが望ましい。
【００２５】上記のように，保持手段は，半導体基板9
を保持し，回転させるためのものであるから，少なくと
も三つあればよい（これが取り付けられるスピンドルの
数も同様）。
【００２６】なお，保持手段（すなわちスピンドル）が
三つの場合は，半導体基板9のエッジ部は保持手段のそ
れぞれのローラー3に接するが，四つ以上あるときは，
半導体基板のエッジ部と接しないローラー3がある場合
がある。こような場合，スピンドルの回転が保持手段を
介して半導体基板に伝達されにくくなり，半導体基板の
回転が不安定になる。
【００２７】このようなことを防ぐために，少なくとも
一つの保持部材にフローティング機構を設けることが望
ましい。
【００２８】このフローティング機構は，図３に略示さ
れている。
【００２９】このフローティング機構を有する保持手段
30のローラー31の下方に，スピンドル7の上方を収納で
きる中空の円筒部32が伸びている。一方，スピンドル7
の先端内側には，バネ33を収納することができる孔34が
形成されている。
【００３０】バネ33は，保持手段30が下方に押し付けら
れると，上方へ押し上げる作用を果たす。
【００３１】円筒部32がスピンドル7に対して軸線方向
には移動可能であるが，互いに回転できないように，円
筒部32の側面に軸線にそった溝35が形成され，その溝35
を貫通して，互いに回転することを防止するガイドピン
36がスピンドル7に固定されている。
【００３２】このフローティング機構が，たとえば一つ
の保持手段に組み込まれると，その保持手段は他の保持
手段より上に突き出でた状態にある。そのため，搬送さ
れた半導体基板は，最初にそのフローティング機構をも
つ保持手段のローラーと接する。そのローラーは半導体
基板の重みにより，半導体基板のエッジ部が他の保持手
段のローラーに接するまで沈み込むものの，バネ33の反
撥力により，半導体基板のエッジ部と接触し続け，した
がって，すべてのローラーが半導体基板のエッジ部と接
することができる。
【００３３】スピンドル7のそれぞれの下端には，図２
によく示されているように，プーリー11が取り付けられ
ている。それらプーリー11にタイミングベルト5が掛け
られている。タイミングベルト5は，さらにプレート8の
裏面に固定されているパルスモーター4にも掛けられ
る。したがって，パルスモーター4が起動すると，タイ
ミングベルト5を介して，四つのスピンドルが回転す
る。したがって，パルスモーター4の回転が，各スピン
ドルに同期して伝達される。
【００３４】パルスモーター4の回転は，タイミングベ
ルトの代わりにギヤを用いてスピンドルに伝達すること
もできる。
【００３５】図示の実施例では，タイミングベルトを使
用して四つのスピンドルを回転させることとしている
が，一つのスピンドルを回転駆動（この場合は，タイミ
ングベルトは不要となる）することで，その上に位置す
る半導体基板を回転させることも可能ではあるが，より
確実な回転のためには，対角に位置する二つのスピンド
ルを回転駆動させることが望ましい（この場合は，回転
駆動されるスピンドルにタイミングベルトが掛けられる
ことになる）。
【００３６】図１に示されているように，四つのローラ
ー3上に半導体基板9が配置されたとき，その半導体基板
9のエッジ部にあるノッチまたはオリフラを検出するた
めに，半導体基板9のエッジ部の上下に，センサー6がプ
レート8に設置されている。センサーの上部素子から放
出された光の一部は，半導体基板により遮られる（図１
において，一点鎖線により描かれた面により示されてい
る）。半導体基板が回転して，ノッチまたはオリフラが
センサー6の所を通過すると，光が遮られる量が変化
し，そのことは下部素子により検知される。このように
して，半導体基板のノッチまたはオリフラの位置がセン
サーにより検出される。
【００３７】センサー6は，半導体基板9のノッチまたは
オリフラを検出した後，パルスモーター4に信号を送信
し，パルスモーター4はパルス制御により所定回数回転
する。その回転はタイミングベルトを介してスピンドル
7に伝達され，スピンドルに取り付けられた保持手段の
ローラーが回転し，ノッチまたはオリフラが所定の位置
に達するまで，半導体基板9がローラー3と連動して回転
する。
【００３８】この実施例では，一つのセンサー6が設け
られているが，複数個設けてもよい。
【００３９】次に半導体基板を任意に位置合わせする方
法を説明する。
【００４０】まず，半導体基板9は搬送手段（図示せ
ず）によって保持手段の上方近傍まで搬送される。次に
搬送手段がゆっくり垂直下方に降下し，半導体基板9は
ガイド部2の間に挿入される。ガイド部2は半導体基板9
をテーパー形状のローラー3の肩部13へと導く。半導体
基板をガイド部の間に挿入する際，若干位置ずれを生じ
たとしても半導体基板はガイド部によってガイドされロ
ーラー上に載る。このことは半導体基板のセンタリング
も行ったことになる。
【００４１】パルスモーター4を駆動すると，タイミン
グベルト5を介して，四つのスピンドル7が同期して回転
する。したがって，スピンドルに設けられた保持手段も
回転し，この回転に連動して，その上の半導体基板9が
その軸線を中心に回転する。
【００４２】半導体基板9のノッチまたはオリフラがセ
ンサー6の所を通過すると，センサー6はそれを検出す
る。そして，そこからノッチまたはオリフラが所定の位
置に達するのに必要な回転数だけ回転させるための信号
をパルスモーター4へ送信する。
【００４３】保持手段の回転に連動して半導体基板9が
回転している間に搬送手段は半導体基板9の下側で待機
していてもよい。
【００４４】パルスモーター4が所定数回転すること
で，ノッチまたはオリフラが所定の位置に達し，半導体
基板のアライメントが完了する。搬送手段は上昇し，ア
ライメントされ，センタリングされた半導体基板9を支
持しながら，次の処理工程へと半導体基板9を移動させ
ることができる。
【００４５】
【発明の効果】本発明により，半導体基板の裏面との面
接触がなく，半導体基板の位置合わせが行われるため，
バキューム吸着により半導体基板の裏面のパーティクル
汚染の問題が解決された。
【００４６】また，半導体基板の位置合わせと同時にセ
ンタリングも行えることから，次の半導体基板の搬送も
正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は，本発明の好適実施例の斜視図である。
【図２】図２は，本発明の好適実施例の側面図である。
【図３】図３は，フローティング機構を有する保持手段
およびスピンドルの，一部切り欠きされた側面図であ
る。
【符号の説明】
1 アライナー装置 2 ガイド部 3 ローラー 4 パルスモーター 5 タイミングベルト 6 センサー 7 スピンドル 8 プレート 9 半導体基板 10 台座 10’ 脚部 11 プーリー 12 ナット 13 ローラーのテーパー形状の肩部 14 ベアリング 15 カバー 30 （フローティング機構を有する）保持手段 31 ローラー 32 円筒部 33 バネ 34 孔 35 溝 36 ガイドピン

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ノッチまたはオリフラをエッジ部に有す
    る円形の半導体基板を任意に位置合わせするアライナー
    装置であって， プレートに回転可能に軸支された，少なくとも三つのス
    ピンドル手段と，前記スピンドル手段の各先端に取り付けられた，前記半
    導体基板を保持する保持手段であって、該保持手段はテ
    ーパー形状のローラー部を有し、該ローラー部はラバー
    ライニングが施され、その軸線方向の先端に球面または
    テーパー形状から成るガイド部を有し、前記保持手段の
    少なくともひとつはスピンドルの内部に設けられた弾性
    部材で支持されるフローティング機構を有するところの
    保持手段と 、 前記スピンドル手段を回転させるための回転機構と， 前記ノッチまたはオリフラを検出するためのセンサー
    と， から成り， 前記半導体基板は，そのエッジ部が前記ローラー部と点
    接触して保持され， 前記スピンドル手段が回転すると，前記保持手段により
    保持された前記半導体基板は，その軸線を中心に回転す
    る， ところの装置。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の装置であって， 前記保持手段はテーパー形状のローラー部を有し， 該ローラー部が前記半導体基板のエッジ部と接する， ところの装置。
  3. 【請求項３】請求項２に記載の装置であって， 前記ローラー部は，その軸線方向の先端に球面またはテ
    ーパー形状から成るガイド部を有する，ところの装置。
  4. 【請求項４】請求項１に記載の装置であって， 前記保持手段は，前記スピンドル手段の先端にその軸線
    方向にのみ移動可能に取り付けられ， 前記保持手段と前記スピンドル手段との間に，弾性部材
    が介在する， ところの装置。
  5. 【請求項５】請求項１に記載の装置であって， 前記回転機構は，前記スピンドル手段を回転させるパル
    スモーターを含み， 前記パルスモーターの回転は，前記センサーからの信号
    により制御される， ところの装置。
  6. 【請求項６】請求項５に記載の装置であって， 前記スピンドル手段のそれぞれにプーリーが設けられ， 該プーリーにはタイミングベルトが掛けられ， 前記パルスモーターの回転は前記タイミングベルトを介
    して，前記プーリーに伝達される， ところの装置。
  7. 【請求項７】請求項５または６に記載の装置であって，前記センサーは，前記半導体基板のノッチまたはオリフ
    ラを検出し，前記パルスモーターに信号を送信する， と
    ころの装置。
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