JPH0248043B2 - Lsiyoeehanoheimendokensasochiniokerueehakakudoichiawase*isosochi - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はLSI用ウエーハの平面度検査装置に
おけるウエーハ角度位置合せ・移送装置に関し、
特に精密な平面度が要求されるVLSI用ウエーハ
に好適な角度位置合せ・移送装置に係わる。

VLSI用Siウエーハは、表面に１〜1.5μｍ程度
の線幅パターンを転写するために１〜2μｍ以下
の平面度が要求される。そのため円形のウエーハ
をカセツトから取出して角度位置を一定にした状
態で平面度を光学的に検査し、検査結果に基いて
ウエーハを分別する。かかる一連の作業を連続的
に行う自動装置は、種々の大きさのウエーハを検
査し得ることと、ウエーハに損傷や異物の付着又
はウエーハ内への不純物拡散を極力防止し得るこ
とが必要である。そのため従来からウエーハの移
送には真空チヤツク、ベルヌーイ式吸着手
段、エアベアリング、無塵ベルト搬送手段等
が用いられ、またウエーハの角度位置合せには
オリエンテーシヨンフラツトを機械的に合せる方
法、オリエンテーシヨンフラツトを複数のセン
サを用いて検出する方法等が用いられてきた。

しかしながら、は真空度の変化又は吸盤の接
触状態により吸着力が低下してウエーハが落下し
たり、或は吸盤との接触面積が大で吸盤の材質に
よつては不純物がウエーハ内へ拡散し品質不良を
起す欠点があり、の手段はいずれも位置ぎ
め精度が低く、そのためガイドやストツパを用い
れば高速移送時にこれらにウエーハが衝突して損
傷するなどの欠点があり、更にの手段は吸引
又は噴出するエアに含まれた不純物がウエーハを
汚染する欠点がある。またのベルトは粗面化に
より使用寿命が限られる上に、平面度検査部にあ
るウエーハ吸着用チヤツク台にベルト通路溝を設
けるため、ウエーハ吸着時に該溝によつてウエー
ハに反りを生じ、正確な平面度検査ができない欠
点がある。またの方法はウエーハを損傷し易い
上に、ウエーハ表面に不純物が拡散するおそれが
あるし、の方法はオリエンテーシヨンフラツト
が２個以上あるときはセンサの位置によつては検
出不能となることがあるばかりでなく、検査精度
が低く、センサ支持構造が複雑となる等の欠点が
ある。

本発明は従来の上記欠点を除するためになされ
たもので、ウエーハを反対方向からカギ形をなし
たチヤツク爪により掬い上げ、チヤツク爪に真空
吸着させて、３点又は４点支持状態にて移送し、
またウエーハの角度位置合せには、オリエンテー
シヨンフラツトを検出する光学センサの作動によ
りオリエンテーシヨンフラツトの中心角をパルス
にて計測したのち、そのパルス数の1/2だけウエ
ーハを逆回転して角度位置合せを行うことを特徴
とする。

以下本発明の実施例について説明する。第１図
ないし第３図は本発明を適用したウエーハ平面度
検査装置を示す。固定フレーム１上に装着したカ
セツト２の収納ウエーハ３は、１枚づつウレタン
製無塵ベルトフイーダ４，５の昇降動作とリミツ
トスイツチによる制御とによりオリエンテーシヨ
ンフラツト（以下オリフラと略称する）合せ部６
へ送出され、デルリン製ガイド７の半円形凹所８
内へ装入されて停止する。この停止位置において
ウエーハ３はその直下に設けたデルリン製昇降回
転台９と同心位置にあるよう、ガイド７の位置調
整をしておく。

昇降回路台９は、第４図に示すように固定垂直
ロツド１０により案内昇降するフレーム１１に軸
受１２にて軸支された中空軸１３上に固定されて
おり、真空吸着口１４を有する。該吸着口１４は
中空軸１３、ホース１５及び図示しない電磁弁を
介して真空源に連通する。

ウエーハ３が凹所８内に嵌入したことをリミツ
トスイツチが検知すると、昇降回転台９は吸着可
能状態となつてエアシリンダ１６により上昇し、
ウエーハ３を吸着固定しつつ凹所８外の所定高さ
まで持ち上げる。持ち上げ完了をリミツトスイツ
チが検知すると光電センサ１７がステツピンダモ
ータ駆動の送りねじ１８によりベルトフイーダ５
の送入方向と直角で回転台９の中心に向い水平前
進する。

光電センサ１７はウエーハ３の表面に対して垂
直に投、受光をする素子を具えており、またウエ
ーハ３は第５図に示すように外周にオリフラ２０
を有し、光電センサ１７はオリフラ２０とウエー
ハ外周との間の欠円部２０ａにおいて前記投、受
光をすることによつてオリフラ２０を検出するこ
とができる。

光電センサ１７が前記のように前進してオリフ
ラ２０の検出可能位置、例えばａ点に停止する
と、昇降回転台９がステツピングモータ１９によ
り回転をする。オリフラ２０の到来によりｂ点か
らｃ点までの通光区間の間センサ１７が作動して
一定パルス間隔のパルスのカウントが行われる。
ｃ点においてセンサ１７が不作動になると、前記
カウントの1/2のパルス数をCPUにおいて計算
し、このパルス数だけモータ１９が逆転して停止
する。したがつて、ウエーハ３はオリフラ２０の
中心がセンサ１７と一致する角度位置に位置合せ
される。この位置合せ精度は360度の回転角に対
するパルス数が大なるほど良く、例えば360度に
対し1000パルスとすれば0.36度の精度の位置合せ
が可能となる。

なお、ウエーハ３にオリフラを２個以上設けた
場合は、最長のオリフラを検出するようにセンサ
１７の停止位置を定めればよい。またｂ、ｃ点付
近でセンサ１７の動作が不安定となることを考慮
して、オリフラ２０の両端付近におけるパルスカ
ウントをカツトするようにCPUを作動させるこ
ともできる。

上記オリフラ位置合せが終了するとセンサ１７
は原位置に後退する。

上記位置合せされたまま上昇位置に保持された
ウエーハ３は次にチヤツク装置２１によつて平面
度検査部２２へ移送される。

平面度検査部２２には上面を高精度の平面に仕
上げた吸着板２３を有する真空チヤツク台２４が
設けられる。該チヤツク台２４は第６図、第７図
に示すようにウエーハ３を載置する範囲に多数の
真空吸着口２５を有する吸着板２３を押え環２６
にて基板２７に固定してなり、吸着口２５は通路
２８及び基板２７内に設けた図示しない放射状の
通気路により電磁切換弁を介して真空源に連通す
る。吸着板２３には後述するチヤツク爪５２ａ，
５２ｂがそれぞれ陥入する３個の切欠部２９ａ，
２９ｂが設けられる。

チヤツク台２４はウエーハ３の直径に応じて交
換されるが、基板２７は共通の寸法、構造を有
し、固定フレーム１に突設した位置ぎめピンの嵌
入孔３０と、基板両側に圧縮ばね３１にて付勢さ
れピン３２で枢支された着脱用レバー３３とを具
え、レバー３３の下端鈎部３４がフレーム１側に
固定係合片３５にばね３１の圧力により係合して
フレーム１に固定される。チヤツク台２４を取外
すにはレバー３３の上端手掛部３６を持ち上げれ
ばよく、レバー３３が回動して前記係合が外れ
る。

チヤツク装置２１は第１，８図に示すように、
オリフラ合せ部６と吸着板２３との中心間距離を
フレーム１に固定した案内ロツド３７に沿つてス
テツピングモータ３８駆動の送りねじ３９により
案内往復する移動フレーム４０と、該フレーム４
０に固定した垂直ガイド４１に沿つてエアシリン
ダ４２により案内昇降する１対のチヤツクアーム
４３とを有し、該アーム４３はオリフラ合せ部６
の昇降回転台９と吸着板２３の中心とを結ぶ中心
線４４の上方を両中心間距離と等しい間隔をもつ
て往復移動する。

各チヤツクアーム４３は外筐４５内に平行する
１対の案内ロツド４６とステツピングモータ４７
により接手４８を介して回転駆動される送りねじ
杆４９とを有し、送りねじ杆４９は左右反対のね
じ山部５０を有する。案内ロツド４６に摺嵌し左
右の各ねじ山部５０に基部５１がそれぞれ螺合す
るデルリン製チヤツク爪５２ａ，５２ｂは中心線
４４を含む垂直面５３から等距離にあつて、ウエ
ーハ３の直径ごとに位置ぎめ固定されたセンサ５
４によつて後退位置が定められる。

チヤツク爪５２ａ，５２ｂは外筐４５より下方
に突出し、先端は水平屈曲して相対するウエーハ
支持部５５となり、支持部５５の上面に真空吸着
口５６を具える。該吸着口５６はチヤツク爪内の
通気路５７及び図示しないホースにより電磁切換
弁を介して真空源に連通する。本実施例ではチヤ
ツク爪５２ａは１個であり、チヤツク爪５２ｂは
互に平行に近接する２個のチヤツク爪からなる。
チヤツクアーム４３が下降したときは各チヤツク
爪の支持部５５は吸着板２３に設けた切欠部２９
ａ，２９ｂにそれぞれ陥入して進退することがで
きる。

２個のチヤツク爪５２ｂの相互間隔は、チヤツ
ク爪５２ａと共に支持部５５によつてウエーハ３
を３点支持して安定に移送しうるよう、ウエーハ
直径のほぼ1/4〜1/3程度に定められる。

次に本発明の作用を説明する。オリフラ合せ部
６においてウエーハ３の位置合せが終了すると、
終了信号によつてステツピングモータ３８が起動
し、第１図においてチヤツクアーム４３を左行さ
せる。そして左方のチヤツクアーム４３がオリフ
ラ合せ部６と吸着板２３の中間に達したときチヤ
ツクアーム４３は短時間停止し、この間に干渉計
５８により吸着板２３上に既に吸着されているウ
エーハ３の平面度検査が行われる、該検査終了信
号によりチヤツクアーム４３は再び左行し、左方
のチヤツクアーム４３がオリフラ合せ部６の直上
に停止すると右方のチヤツクアーム４３は吸着板
２３の直上に停止する。

この状態ではチヤツク爪５２ａ，５２ｂの各支
持部５５はウエーハ３の上方にあつてその直径よ
り大なる間隔に開いている。チヤツクアーム４３
は前記停止後に下降し、支持部５５は昇降回転台
９及び吸着板２３の上の各ウエーハ３より低い位
置に停止する。

ついでモータ４７が起動し、チヤツク爪５２
ａ，５２ｂを支持部５５がウエーハ３の下側に入
るように閉じると共に吸着口５６に真空吸着力が
与えられる。その後にチヤツクアーム４３は上昇
すると共に、昇降回転台９及び吸着板２３の真空
吸着力は解かれ、支持部５５がウエーハ３を吸着
支持して上昇する。上昇直後に昇降回転台９は下
降する。

チヤツクアーム４３はついで右行し、左方のチ
ヤツクアーム４３が吸着板２３の直上に達して停
止する。このとき右方のチヤツクアーム４３はソ
ータベルトフイーダ５９の始端直上位置にある。
前記停止後エアシリンダ４２によりチヤツクアー
ム４３は下降し、左方のチヤツクアームの支持部
５５が吸着板切欠部２９ａ及び２９ｂ内へ陥入す
ると、吸着板２３は吸着力を生ずると共に支持部
５５の吸着力が消失してウエーハ３は吸着板２３
上に吸着固定される。また右方のチヤツクアーム
４３の支持部５５はウエーハ３がソータベルトフ
イーダ５９に接する前に吸着力を失い、ウエーハ
３は該ベルトフイーダ５９上に載置される。しか
るのち、チヤツク爪５２ａ，５２ｂは開き、チヤ
ツクアーム４３は上昇する。

上記順序動作を繰返えすことにより、カセツト
２内のウエーハ３は自動的に逐次平面度が検査さ
れる。上記順序動作はリミツトスイツチとCPU
の制御によつて行われ、各ステツピングモータの
回転量もCPUから供給されるパルスの数によつ
て制御される。

上記実施例においては、真空吸着口を具えたチ
ヤツク爪によりウエーを３点支持したが、チヤツ
ク爪５２ａを５２ｂと同様に２個設けて４点支持
することも可能である。しかしウエーハ支持点は
少いほどウエーハとの接触面が少なく有利であ
る。

本発明は上記構成を有し、次の通りの顕著な効
果を有する。

(1) チヤツク爪の支持部がウエーハの外周部下面
を真空吸着して３点もしくは４点支持によりウ
エーハを安定確実に移送し得る一方、ウエーハ
支持接触面が外周部分に限られ接触面積も最小
となり、接触によるウエーハ汚染がきわめて少
い。

(2) 吸着板には従来の如きベルト通路溝がないか
ら、ウエーハを極めて平坦に吸着固定すること
ができ、干渉計によりウエーハ自体の平面度を
精密に検査しうる。

(3) チヤツクアーム及びチヤツク爪をステツピン
グモータにより駆動するから精密な移動制御が
可能であり、CPUによる装置全体の一元的制
御が容易である。

(4) オリフラ位置合せをオリフラ検知用光電セン
サの検知中におけるパルスの数に基いて行うの
で、オリフラ位置合せの精度が良好であり、オ
リフラ合せ部の構造がきわめて簡単となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は本発
明を適用したウエーハ平面度検査装置の平面図、
第２図は同じく立面図、第３図は同じく側面図、
第４図はオリフラ位置合せ部を一部断面で示した
立面図、第５図はウエーハ平面図、第６図は真空
チヤツク台の平面図、第７図は同じく一部を断面
で示した立面図、第８図はチヤツク装置の縦断面
図である。 ３……ウエーハ、６……オリエンテーシヨンフ
ラツト合せ部、９……昇降回転台、１７……光電
センサ、１９……ンステツピングモータ、２０…
…オリエンテーシヨンフラツト、２０ａ……欠円
部、２１……チヤツク装置、２３……真空吸着
板、２９ａ，２９ｂ……切欠部、４３……チヤツ
クアーム、４７……ステツピングモータ、５２
ａ，５２ｂ……チヤツク爪、５５……支持部、５
６……真空吸着口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 外周とオリエンテーシヨンフラツトとの間に
   欠円部を有する円形ウエーハを同心状に水平吸着
   支持する昇降回転台と、昇降回転台の上昇位置に
   おいて昇降回転台上のウエーハの中心に向い定方
   向に進退し該ウエーハの欠円部内に投、受光しう
   る検出位置に停止する光電センサを具え、前記検
   出位置においてウエーハの正転中に計数したパル
   ス数の1/2のパルス数だけウエーハを逆転して停
   止させる電動駆動装置を有するオリエンテーシヨ
   ンフラツト合せ部と、オリエンテーシヨンフラツ
   ト合せ部より移送方向下流側に設けられ上面外周
   部分にチヤツク爪陥入用欠部を有するウエーハ平
   面度検査用真空吸着板と、昇降回転台と前記真空
   吸着板との中心間距離の間隔をもつて昇降回転台
   及び前記真空吸着板の上方を往復し且つ昇降可能
   の１組のチヤツクアームを具えたチヤツク装置と
   を有し、各チヤツクアームは昇降回転台と前記真
   空吸着板の各中心を通る垂直中心面に対して等距
   離だけ互いに反対方向に電動駆動にて進退する少
   なくともそれぞれ２個以下のチヤツク爪を有し、
   各チヤツク爪は水平屈曲した下端支持部の上面に
   真空吸着口を具えてウエーハ下面を３点支持ない
   し４点支持状態にて吸着支持することを特徴とす
   るLSI用ウエーハの平面度検査装置におけるウエ
   ーハ角度位置合せ・移送装置。