JP5721453B2

JP5721453B2 - アライメント装置及びアライメント方法

Info

Publication number: JP5721453B2
Application number: JP2011015990A
Authority: JP
Inventors: 芳昭杉下
Original assignee: Lintec Corp
Current assignee: Lintec Corp
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2015-05-20
Anticipated expiration: 2031-01-28
Also published as: JP2012156420A

Description

本発明は、アライメント装置及びアライメント方法に係り、更に詳しくは、簡単な構造で板状部材を位置決めすることができるアライメント装置及びアライメント方法に関する。

半導体ウエハ（以下単に「ウエハ」という場合がある）等の板状部材は、所定の処理を施す工程において、オリエンテーションフラット又はＶノッチ等が所定の基準部となるため、種々の処理工程の前に基準部を検出し、当該基準部を定位置に移動させる位置決め（アライメント）が行われる。このようなアライメントを行う装置としては、例えば、特許文献１に開示されている。同文献の装置は、ウエハを支持可能な回転ステージ及び固定ステージと、回転ステージに支持されるウエハの上方に設けられてノッチ位置を検出するセンサとを備え、回転ステージを介してウエハを回転することにより、ウエハの外縁全体を検知できるようになっている。ここで、回転ステージが邪魔してノッチ位置を検出できない場合、ウエハを固定ステージに渡して当該固定ステージを１０°回転させた後、当該固定ステージから回転ステージにウエハを再度支持させ、回転ステージとノッチとの重なりを解消するようになっている。

特開２０００−２１９５６号公報

しかしながら、特許文献１にあっては、２つのステージを回転させたり、各ステージ間でウエハを受け渡したりするため、装置が大型化するばかりでなく、その制御も複雑化するという不都合を招来する。

［発明の目的］
本発明の目的は、装置が大型化することを防止し、制御の簡略化等を図ることができるアライメント装置及びアライメント方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、所定の基準部を有する板状部材を部分的に支持する支持面を有し、回転可能に設けられた支持手段と、前記支持手段と共に回転する前記板状部材の基準部の位置を検出する検出手段と、前記板状部材を非接触で浮上させる浮上手段と、前記板状部材と支持手段とを相対変位可能な変位手段と、前記支持手段に支持された板状部材の外方に位置するとともに、当該板状部材の面方向の移動を規制可能なガイド手段と、前記各手段を制御可能な制御手段とを備え、前記制御手段は、前記支持手段と共に回転する前記板状部材の基準部の位置を前記検出手段で検出できなかった場合、前記浮上手段によって前記板状部材を前記支持面から浮上させ、当該板状部材が浮上している間に前記変位手段によって当該板状部材と支持手段とを相対変位させた後、当該板状部材を前記支持手段で支持し、再度支持手段と共に板状部材を回転させて前記検出手段で前記基準部の位置を検出させる、という構成を採っている。

本発明において、前記変位手段は、前記板状部材に気体を噴出して当該板状部材と支持手段とを相対変位可能に設けられる、という構成を採ってもよい。

また、前記支持手段は、当該支持手段上における前記板状部材の外方に位置するとともに、板状部材の面方向の移動を規制可能なガイド手段を備える、という構成も好ましくは採用される。

前記ガイド手段は、前記浮上方向に向かうに従って平面視で板状部材の中心から離れる方向に延びる傾斜部を備える、という構成を採ってもよい。

更に、前記ガイド手段は、回転可能なローラを備える、という構成を採用することができる。

更に、本発明のアライメント方法は、所定の基準部を有する板状部材を支持手段の支持面で部分的に支持する支持工程と、前記支持手段を回転させて当該支持手段と共に回転する前記板状部材の基準部の位置を検出する検出工程とを行うアライメント方法において、前記検出工程で、前記支持手段と共に回転する前記板状部材の基準部の位置が検出できなかった場合、前記板状部材を前記支持面から浮上させる浮上工程と、前記板状部材が浮上している間に当該板状部材と支持手段とを相対変位させる変位工程とを行った後、再度前記支持工程と、前記検出工程を行う、という方法を採っている。

本発明によれば、板状部材を非接触で浮上させ、浮上している間に板状部材と支持手段とを相対変位可能に設けたため、前述した従来の固定ステージ等を省略することができ、装置が大型化することを防止し、制御の簡略化等を図ることができる。

また、板状部材に気体を噴出して当該板状部材と支持手段とを相対変位可能に設ければ、簡単な構成で板状部材を非接触で浮上させることができる。

また、ガイド手段が傾斜部を有するので、ガイド手段の上方では傾斜部と板状部材外縁との隙間を大きく設定でき、板状部材と支持手段との相対変位を確実に行うことができる。しかも、ガイド手段の下方では傾斜部と板状部材外縁との隙間を小さくしたり殆どなくしたりすることができ、浮上を解除した後の板状部材の支持位置を精度良く維持することが可能となる。

また、ガイド手段がローラを有するので、板状部材と支持手段との相対変位時にガイド手段に接して相対変位が阻害されることを防止することができる。

実施形態に係る支持装置の概略平面図。前記支持装置の部分概略正面図。前記支持装置の部分概略側面図。変形例に係る支持装置の概略正面図。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
なお、本明細書において、特に明示しない限り、「上」、「下」は、図２を基準として用いる。

図１及び図２において、アライメント装置１０は、基準部としてのＶノッチＮを外縁に備えた板状部材としてのウエハＷを部分的に支持する支持面１１を有する支持手段１２と、ウエハＷの外縁領域を撮像可能な検出手段１３と、支持面１１からウエハＷを浮上させる浮上手段１４と、この浮上手段１４によって浮上したウエハＷを当該ウエハＷの周方向に回転することで、ウエハＷと支持手段１２とを相対変位させる変位手段１５と、支持手段１２に支持されたウエハＷの外方位置に設けられるガイド手段１６と、アライメント装置１０の全体的な動作を制御する制御手段１７とを備えて構成されている。

前記支持手段１２は、下面中央に駆動手段としての回動モータＭの出力軸が連結されたフレーム２０と、このフレーム２０の３本のアーム部２１の上面先端側にそれぞれ設けられるとともに、上面に支持面１１を形成する支持面形成体２２とを備えている。各アーム部２１及び支持面形成体２２は、平面視でウエハＷの周方向約１２０°間隔に設けられている。各支持面形成体２２の支持面１１には、第１及び第２孔２６、２７がそれぞれ形成され、これらの第１及び第２孔２６、２７には、図示しない加圧ポンプ等の加圧手段と減圧ポンプ等の減圧手段が図示しない切替弁を介して接続されている。第１孔２６は、鉛直方向上向きに気体を噴出可能に設けられ、支持面１１からウエハＷを非接触で浮上可能に設けられている。第２孔２７は、図３中斜め左上方向であって平面視ではウエハＷ外縁の接線方向に気体を噴出可能に設けられ、支持面１１から浮上したウエハＷに回転力を付与し、ウエハＷと支持手段１２とを相対変位可能に設けられている。ここにおいて、第１孔２６と加圧手段とで浮上手段１４が構成され、第２孔２７と加圧手段とで変位手段１５が構成される。

前記検出手段１３は、ＶノッチＮの位置を検出可能なカメラからなる。検出手段１３は、ＶノッチＮの位置データを制御手段１７に出力可能に設けられている。

前記各ガイド手段１６は、支持面形成体２２に連なってアーム部２１上にそれぞれ立設され、支持面１１上のウエハＷの外方にそれぞれ位置するように設けられている。各ガイド手段１６は、ウエハＷの浮上方向すなわち上方に向かうに従って平面視でウエハＷの中心から離れる方向に傾斜した傾斜部２９をそれぞれ備えている。各ガイド手段１６の傾斜部２９下端では、支持面１１上に載置されたウエハＷの外縁３箇所位置に接して当該ウエハＷの面方向の移動が規制される。一方、各ガイド手段１６の傾斜部２９上端側では、ウエハＷ外縁との間に隙間を設けることができ、ウエハＷと支持手段１２との相対変位時に、ウエハＷがガイド手段１６に当接してその変位が阻害されることを極力防止する。傾斜部２９は、平面視で、支持面１１上のウエハＷ中心方向に円弧状に膨出する凸状部３０を備えた形状に設けられ、これにより、ウエハＷがガイド手段１６に接触する面積を少なくし、相対変位中のウエハＷがガイド手段１６に当接した場合の抵抗を小さくすることができる。

前記制御手段１７は、パーソナルコンピュータやシーケンサ等が例示でき、検出手段１３から入力された位置データを処理することで、ウエハＷのＶノッチＮの位置を特定し、更に、回動モータＭを駆動制御することで、ウエハＷのＶノッチＮの位置を所定の位置に位置決め可能となっている。なお、制御手段１７は、前記各手段に電気的に接続されている。

次に、本実施形態におけるウエハＷのアライメント方法について説明する。

図示しない搬送手段によりウエハＷを保持して搬送し、各支持面１１上に載置すると、制御手段１７が図示しない切替弁を介して減圧手段でウエハＷを吸着保持させる。次いで、回動モータＭを作動して支持手段１２及びウエハＷを回転させる。この回転中、検出手段１３によりウエハＷのＶノッチＮの位置が認識され、その位置データが制御手段１７に出力される。制御手段１７は、入力された位置データに基づいてＶノッチＮの位置を特定し、回動モータＭを作動してＶノッチＮが所定の位置に配置されるようにウエハＷを位置決めするアライメントを行う。

ここで、アライメント対象のウエハＷにおけるＶノッチＮが支持面１１やアーム部２１上に位置した場合、検出手段１３は、ＶノッチＮを検出できない場合がある。この点、支持面１１やアーム部２１を透明な部材で構成するとある程度の改善は見込まれるものの、この透明な部材で光が屈折することで誤った位置をＶノッチＮの位置と認識し、位置決め不良を引き起こす場合がある。本願のアライメント装置１０では、回動モータＭを作動して検出手段１３による検出が行われ、所定の時間が経過してもＶノッチＮが検出できない場合、制御手段１７が図示しない切替弁を介して減圧手段でのウエハＷの吸着保持を解除する。続いて、切替弁を介して浮上手段１４でウエハＷを浮上させるとともに、変位手段１５でウエハＷを周方向に回転する変位動作が行われる。この変位動作中、ガイド手段１６によりウエハＷの脱落を防止するために、ウエハＷは、ガイド手段１６よりも高く浮上させないように設定されている。

予め設定した時間変位動作が行われると、制御手段１７が図示しない切替弁を介して浮上手段１４と変位手段１５とでの変位動作を停止させる。すると、ウエハＷは、自重によって落下するときにガイド手段１６の傾斜部２９によって支持面１１上の所定の位置に位置決めされて着地する。このとき、図示しない電空レギュレータ等の緩衝手段を作動し浮上手段１４によって吹き付ける気体の量を次第に少なくすることにより、ウエハＷをゆっくりと下降させることができる。これにより、支持面１１やアーム部２１上からＶノッチＮが外れて位置する確率が高くなる。その後、前述と同様に回動モータＭを作動し、ウエハＷを再回転させながらＶノッチＮの位置を検出し、その位置データに基づいて回動モータＭを駆動してウエハＷのアライメントを行う。なお、変位動作を１回行った後、ＶノッチＮの検出を行ってもまだＶノッチＮが検出できない場合は、更に変位動作を行ってからＶノッチＮの検出を行うようにすればよい。

従って、このような実施形態によれば、ＶノッチＮと支持面１１等が重なっていても、簡単な構成でウエハＷを支持面１１から浮上させて変位させ、それらの重なりを解消してＶノッチＮの再検出を行うことが可能となる。これにより、回動モータＭの他にウエハＷを回転するための機構を省略して装置の大型化を回避できる上、その制御も簡略化することが可能となる。更に、ウエハＷに気体を吹き付けるだけなので、ウエハＷを素早く支持面１１から浮上させて変位させることができるので、単位時間あたりのアライメント処理能力が向上する。

以上のように、本発明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、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上説明した実施形態に対し、形状、位置若しくは配置等に関し、必要に応じて当業者が様々な変更を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状などを限定した記載は、本発明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、本発明を限定するものではないから、それらの形状などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

例えば、前記検出手段１３は、カメラ以外に、接触型、非接触型のセンサや、光反射型、投受光型のセンサや、ラインセンサ、超音波型のセンサ、ラインセンサ等の他の検出手段を採用してもよい。
また、浮上手段１４は、板状部材を支持手段１２から浮上できるものであれば何ら限定されることはなく、気体としては大気の他に、窒素やネオン等のガス又は混合気を噴出するものが例示でき、その他、静電気や磁石等を採用してもよい。
更に、変位手段１５は、板状部材と支持手段１２とを相対変位できればよく、浮上させた板状部材に接触し、例えば回動モータ等の駆動機器で相対変位を可能とするものや、静電気や磁石等で構成してもよい。板状部材と支持手段１２との変位は、回転変位以外に、直線変位や曲線変位でもよいし、回転と直線と曲線とが混じりあった変位でもよい。
また、ガイド手段１６を例えば、図４に示されるように、傾斜部２９をローラ４０により形成してもよい。これによれば、ウエハＷが回転中に当該ガイド手段１６に接触した場合にでも、ウエハＷの回転を阻害する抵抗を小さくすることができる。また、ローラ４０を、駆動機器としての回動モータからなる駆動手段４１により回転駆動可能に設け、当該回転により、ウエハＷに回転力を付与する構成とした場合、ウエハＷに効率よく回転力を付与することができる。この場合、第２孔２７と加圧手段に加えて、又は、これらを省いて、ローラ４０及び駆動手段４１を含んで変位手段１５を構成することができる。
更に、第２孔２７と加圧手段とを採用することなく、回動モータＭを変位手段１５としてもよい。この場合、浮上手段１４でウエハＷを浮上させている間に、回動モータＭを所定角度又は所定時間回転するように制御すればよい。
また、板状部材の基準部としては、ＶノッチＮ以外にオリエンテーションフラットや、板状部材の面内に設けられた貫通孔等であってもよい。要は、支持面１１やアーム部２１等によって一時的に基準部の検出が行えないものが本発明のアライメント対象となる。

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及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）。

更に、本発明において、板状部材は、ガラス板、鋼板、または、樹脂板等、その他の被着体も対象とすることができ、半導体ウエハは、シリコン半導体ウエハや化合物半導体ウエハであってもよい。

１０アライメント装置
１２支持手段
１３検出手段
１４浮上手段
１５変位手段
１６ガイド手段
１７制御手段
２９傾斜部
４０ローラ
ＮＶノッチ（基準部）
Ｗ半導体ウエハ（板状部材）

Claims

所定の基準部を有する板状部材を部分的に支持する支持面を有し、回転可能に設けられた支持手段と、
前記支持手段と共に回転する前記板状部材の基準部の位置を検出する検出手段と、
前記板状部材を非接触で浮上させる浮上手段と、
前記板状部材と支持手段とを相対変位可能な変位手段と、
前記支持手段に支持された板状部材の外方に位置するとともに、当該板状部材の面方向の移動を規制可能なガイド手段と、
前記各手段を制御可能な制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記支持手段と共に回転する前記板状部材の基準部の位置を前記検出手段で検出できなかった場合、前記浮上手段によって前記板状部材を前記支持面から浮上させ、当該板状部材が浮上している間に前記変位手段によって当該板状部材と支持手段とを相対変位させた後、当該板状部材を前記支持手段で支持し、再度支持手段と共に板状部材を回転させて前記検出手段で前記基準部の位置を検出させることを特徴とするアライメント装置。
前記変位手段は、前記板状部材に気体を噴出して当該板状部材と支持手段とを相対変位可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載のアライメント装置。
前記ガイド手段は、前記浮上方向に向かうに従って平面視で板状部材の中心から離れる方向に延びる傾斜部を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載のアライメント装置。
前記ガイド手段は、回転可能なローラを備えていることを特徴とする請求項１又は２記載のアライメント装置。
所定の基準部を有する板状部材を支持手段の支持面で部分的に支持する支持工程と、
前記支持手段を回転させて当該支持手段と共に回転する前記板状部材の基準部の位置を検出する検出工程とを行うアライメント方法において、
前記検出工程で、前記支持手段と共に回転する前記板状部材の基準部の位置が検出できなかった場合、前記板状部材を前記支持面から浮上させる浮上工程と、前記板状部材が浮上している間に当該板状部材と支持手段とを相対変位させる変位工程とを行った後、再度前記支持工程と、前記検出工程を行うことを特徴とするアライメント方法。