JPH06249640A - Noncontact positioning device for plate-like body - Google Patents

Noncontact positioning device for plate-like body

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JPH06249640A
JPH06249640A JP4019493A JP4019493A JPH06249640A JP H06249640 A JPH06249640 A JP H06249640A JP 4019493 A JP4019493 A JP 4019493A JP 4019493 A JP4019493 A JP 4019493A JP H06249640 A JPH06249640 A JP H06249640A
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JP
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wafer
plate
light rays
light
edge
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Toshiharu Kishimura
敏治 岸村
Ryuji Okamoto
龍二 岡本
Kuniaki Miyaji
国明 宮地
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Hitachi Plant Technologies Ltd
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Hitachi Techno Engineering Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To perform noncontact position detection of a wafer in such a state that there is no possibility of foreign matters falling onto the upper surface of the wafer by detecting the collision of converged energy rays with the edge of the wafer. CONSTITUTION:A plurality of converged light rays 16a-16h are radiated in the direction in which the light rays 16a-16h are gradually converged or scattered along a center axis and the light rays 16a-16h are respectively detected by means of photodetectors 15a-15h. A wafer 12 is held by means of a hand 13a in a plane which is nearly perpendicular to the center axis and one of a sensor unit 17 and the wafer 12 is moved or rotated relatively to the other by means of a pulse motor 7 so that the edge of the wafer 12 can come into contact with the converged light rays 16-16n. Then the positions of the light rays 16a-16h are found from the height at which the light rays 16a-16h are first intercepted and the positional deviation of the wafer 12 is further found. In addition, any one of the emitting means or detecting means positioned above the wafer 12 in the vertical direction is installed to the outside of the periphery of the wafer 12.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、板状体(ウエハ)をそ
の上に塵埃などを落下させずに非接触で位置決めする装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for contactlessly positioning a plate-like body (wafer) without dropping dust or the like onto it.

【0002】たとえば、半導体装置の製造方法において
は、半導体ウエハを自動的に搬送する工程が多数存在す
る。これらの搬送工程において、半導体ウエハに損傷を
与えずに、所望の位置に正確に搬送するためには、半導
体ウエハを所定位置に正確にかつ機械的衝撃を与えるこ
となく、塵埃等を付着させることなく、速やかに配置す
る技術が必要である。
For example, in a method of manufacturing a semiconductor device, there are many steps for automatically carrying a semiconductor wafer. In these transfer steps, in order to accurately transfer the semiconductor wafer to a desired position without damaging the semiconductor wafer, dust or the like should be attached to the predetermined position accurately and without giving a mechanical shock. Instead, a technology for prompt placement is required.

【0003】[0003]

【従来の技術】従来のシリコンウエハなどの非接触位置
決め装置は、所定の大きさのウエハをその主面と平行な
方向に移動させ、静止固定している複数のホトカプラ
(発光素子と受光素子との組み合わせ)で構成されるセ
ンサユニットで位置検出をしたり、静止固定されている
所定の大きさのウエハを該ウエハの主面と平行な方向に
移動するセンサユニットで位置検出をすることにより、
所定の位置へ位置決めをするものであった。
2. Description of the Related Art A conventional non-contact positioning device for a silicon wafer or the like moves a wafer of a predetermined size in a direction parallel to its main surface and fixes it stationary by a plurality of photocouplers (a light emitting element and a light receiving element). Position detection by a sensor unit composed of (a combination of), or by detecting the position by a sensor unit that moves a stationary and fixed wafer of a predetermined size in a direction parallel to the main surface of the wafer,
The position was set to a predetermined position.

【0004】このような従来技術を示すものとして、技
術誌『自動化技術』第19巻 第8号(1987)pp
54〜60に記載の論文や特公昭61−3637号公報
がある。
[0004] As an example showing such a conventional technique, a technical magazine "Automation Technology" Vol. 19, No. 8 (1987) pp.
54 to 60 and Japanese Patent Publication No. 61-3637.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、位
置決めすべきウエハの真上には、前記センサユニットま
たは、その一部が存在するような配置となっていて、ク
リーンルーム内におけるダウンフローが行き届かなかっ
たり、そこに大気中の塵や微小パーティクル等が溜り、
真下にあるウエハの上面に異物が落下し付着する恐れが
ある。
In the above-mentioned prior art, the sensor unit or a part of the sensor unit is arranged right above the wafer to be positioned, and downflow in the clean room occurs. It does not reach, dust and minute particles in the atmosphere accumulate there,
Foreign matter may fall and adhere to the upper surface of the wafer directly below.

【0006】また、これらの装置の構造は、クリーンル
ーム内のダウンフローの気流を乱すようなものであった
り、ダウンフローの気流を遮るものであった。さらに
は、所定の大きさのウエハとはサイズが異なるウエハを
検出しようとすると、検出に必要なウエハあるいはセン
サユニットの移動距離が大きくなり、位置検出に時間が
かかりまた移動機構も大きいものになってしまう。
Further, the structures of these devices are such that the downflow airflow is disturbed in the clean room, or the downflow airflow is blocked. Furthermore, if an attempt is made to detect a wafer having a size different from that of a wafer of a predetermined size, the moving distance of the wafer or the sensor unit required for the detection becomes large, the position detection takes time, and the moving mechanism becomes large. Will end up.

【0007】この点を解決すべく光センサの数を増やし
て、各種サイズのウエハの位置検出が短時間に完了する
ようにしたとしても、多数の光センサの配置や配線さら
には各光センサの検出結果の処理回路などの面で装置が
複雑となる。
Even if the number of optical sensors is increased so that the position detection of wafers of various sizes can be completed in a short time in order to solve this point, the arrangement and wiring of a large number of optical sensors, and further The device becomes complicated in terms of a detection result processing circuit and the like.

【0008】本発明の目的は、ウエハの上面に異物が落
下せず各種形状、サイズのウエハの位置検出に対して正
確かつ迅速に対応することが可能である簡素な構成のウ
エハの非接触位置決め装置を提供することにある。
An object of the present invention is to perform non-contact positioning of a wafer having a simple structure capable of accurately and promptly responding to position detection of wafers of various shapes and sizes without foreign matter falling onto the upper surface of the wafer. To provide a device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の特徴とするところは、指向性の強い電磁波または音
波で構成される集束エネルギ線がウエハの縁に接するこ
とをセンサで検出してウエハの非接触位置決めを行なう
ものにおいて、複数の集束エネルギ線を中心軸に沿って
次第に収束、または発散する方向に放射するエミッショ
ン手段および放射されたエネルギ線をそれぞれ検出する
検出手段を有するセンサユニットと、前記中心軸にほぼ
垂直な面内にウエハを保持する手段と、前記ウエハの縁
が前記複数の集束エネルギ線のおのおのに接するように
前記センサユニットおよびウエハの一方を他方に対して
相対的に移動または回転させる手段とを備え、前記エミ
ッション手段および検出手段の双方のうち板状体より鉛
直方向上方に位置するものは板状体の周縁より外側に設
置されていることにある。
A feature of the present invention that achieves the above object is that a sensor detects that a focused energy line composed of an electromagnetic wave or a sound wave having a strong directivity is in contact with an edge of a wafer. A sensor unit having an emission means for radiating a plurality of focused energy rays in a direction in which they converge or diverge gradually along a central axis in a non-contact positioning of a wafer and a detection means for detecting the radiated energy rays, respectively. A means for holding the wafer in a plane substantially perpendicular to the central axis, and one of the sensor unit and the wafer relative to the other so that the edge of the wafer contacts each of the focused energy rays. A means for moving or rotating, which is positioned vertically above the plate-like body in both the emission means and the detection means. Shall is to be installed from an edge of the plate-like body on the outside.

【0010】[0010]

【作用】中心軸に沿って次第に収束、または発散する方
向に複数の集束エネルギ線を放射しつつ、中心軸ににほ
ぼ垂直な面内に板状体を保持し、該板状体またはセンサ
ユニットを相対的に中心軸に沿って移動または回転させ
た場合に、複数の集束エネルギ線の各々を板状体の縁で
遮ることができる。
Function: While radiating a plurality of focused energy rays in the direction of gradually converging or diverging along the central axis, the plate-shaped body is held in a plane substantially perpendicular to the central axis, and the plate-shaped body or the sensor unit. When is relatively moved or rotated along the central axis, each of the plurality of focused energy rays can be blocked by the edge of the plate-shaped body.

【0011】板状体の高さを変化させ、その縁によって
各集束エネルギ線が初めて遮られた高さから各集束エネ
ルギ線上の位置を求め、その位置を中心軸と垂直な面に
投影すると、板状体と合同または相似となる図形の形状
を特徴化できる点となる。
When the height of the plate-like body is changed, the position on each focused energy ray is obtained from the height at which each focused energy ray is blocked by the edge for the first time, and the position is projected on a plane perpendicular to the central axis, The point is that the shape of a figure that is congruent or similar to the plate-like body can be characterized.

【0012】これら特徴化点の基準点からの距離差と集
束エネルギ線の配置より、板状体中心の面内方向での位
置偏差を知ることができる。また、集束エネルギ線また
は板状体のどちらか一方を他方に対して回転させたと
き、集束エネルギ線が板状体によって遮られた各点の出
力と回転角の関係と集束エネルギ線の配置より、板状体
の面内方向での位置決めしようとしている所定の角度か
らの角度偏差を得ることができる。
The positional deviation of the center of the plate in the in-plane direction can be known from the difference in distance between these reference points and the arrangement of the focused energy lines. When either the focused energy ray or the plate-shaped body is rotated with respect to the other, the relationship between the output and the rotation angle of each point where the focused energy ray is blocked by the plate-shaped body and the arrangement of the focused energy ray are It is possible to obtain the angular deviation from the predetermined angle to be positioned in the in-plane direction of the plate-shaped body.

【0013】これらのデータに基づき、板状体を保持す
るハンドもしくはテーブルのセンサユニットに対する相
対的な移動または回転により板状体の位置修正を行な
う。検知ラインに用いる複数の集束エネルギ線の本数は
板状体の形状を特徴化できる数であればよいので、エミ
ッタおよび検出器の数は少なくて済み、装置全体は簡素
なものとなる。
Based on these data, the position of the plate-shaped body is corrected by the relative movement or rotation of the hand or table holding the plate-shaped body with respect to the sensor unit. Since the number of the plurality of focused energy rays used for the detection line may be any number that can characterize the shape of the plate-like body, the number of emitters and detectors can be small, and the entire apparatus can be simplified.

【0014】また、中心軸に沿って次第に収束、または
発散する方向に複数の集束エネルギ線を放射する前記エ
ミッション手段、または、前記検出手段をウエハの真上
の位置に設置しないことにより、クリーンルーム内にお
けるダウンフローを乱さず、また、ウエハの真上に、大
気中の塵や微小パーティクル等が溜らないので、ウエハ
の上面に異物が落下付着することは少なく、高クリーン
度でウエハの非接触位置決めを行なうことができる。
Further, the emission means for radiating a plurality of focused energy rays in the direction of gradually converging or diverging along the central axis or the detecting means is not installed at a position right above the wafer, so that a clean room is provided. Since it does not disturb the down flow in the above, and dust and minute particles in the atmosphere do not accumulate directly above the wafer, foreign matter does not drop and adhere to the upper surface of the wafer, and high cleanliness and non-contact positioning of the wafer Can be done.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1により説明す
る。図1において、ベース1にガイドレール2が固定さ
れ、ガイドレール2の上をガイドブロック3が移動でき
るようになっている。ガイドブロック3にはサポート4
が固定されている。また、ベース1にはモータブラケッ
ト5が固定され、モータブラケット5にはパルスモータ
7aが固定されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In FIG. 1, a guide rail 2 is fixed to a base 1, and a guide block 3 can move on the guide rail 2. Support 4 for guide block 3
Is fixed. A motor bracket 5 is fixed to the base 1, and a pulse motor 7a is fixed to the motor bracket 5.

【0016】サポート4にボールねじナット6があり、
パルスモータ7aの出力軸にはボールねじナット6に通
されたボールねじ8が取り付けられている。従って、パ
ルスモータ7aが回転すると、サポート4はガイドレー
ル2の上をZ方向に昇降する。
There is a ball screw nut 6 on the support 4,
A ball screw 8 passed through a ball screw nut 6 is attached to the output shaft of the pulse motor 7a. Therefore, when the pulse motor 7a rotates, the support 4 moves up and down on the guide rail 2 in the Z direction.

【0017】サポート4には水平多関節ロボットの本体
13eが取り付けられている。ロボット本体13eの上
部にはロボット軸13d、リンク13cがあり、リンク
13cはさらにリンク13b、ハンド13aに接続され
ている。
A main body 13e of a horizontal articulated robot is attached to the support 4. A robot shaft 13d and a link 13c are provided above the robot body 13e, and the link 13c is further connected to the link 13b and the hand 13a.

【0018】また、ロボット本体13eの下部には、ハ
ンド13aをロボット軸中心Orに対して直進的に(半
径方向に)伸縮する動作を行なう駆動用のパルスモータ
7c、また、ハンド13aをロボット軸中心Orまわり
に(円周方向に)回転させる駆動用のパルスモータ7d
が取り付けられている。この水平多関節ロボットの制御
は制御機器10が担当する。
In addition, below the robot body 13e, there is provided a driving pulse motor 7c for linearly (radially) expanding and contracting the hand 13a with respect to the robot axis center Or, and the hand 13a is provided for the robot axis. Driving pulse motor 7d for rotating around the center Or (in the circumferential direction)
Is attached. The control device 10 takes charge of control of this horizontal articulated robot.

【0019】ハンド13aには、前後機器から搬送され
てきたウエハ12が載っている。このハンド13aの先
端部は二股に分かれ、その間をウエハ12が載っている
面と平行な面を有する回転テーブル11が通過できるよ
うになっている。回転テーブル11は回転軸を内蔵した
ハウジング18上に配置されている。
The wafer 12 transferred from the front and rear devices is placed on the hand 13a. The tip of the hand 13a is bifurcated, and the rotary table 11 having a surface parallel to the surface on which the wafer 12 is placed can be passed between the two. The rotary table 11 is arranged on a housing 18 having a built-in rotary shaft.

【0020】ハウジング18はブラケット19上に固定
されている。ハウジング18、ブラケット19を介して
回転テーブル11の支持軸がベース1に対して回転可能
に取り付けられている。ブラケット19の下部には、回
転テーブルを回転させるパルスモータ7bが取り付けら
れている。
The housing 18 is fixed on a bracket 19. A support shaft of the rotary table 11 is rotatably attached to the base 1 via a housing 18 and a bracket 19. A pulse motor 7b for rotating the rotary table is attached to the lower portion of the bracket 19.

【0021】回転テーブル11の中心における法線であ
る仮想的中心軸に沿って次第に収束、または発散する方
向に複数の集束エネルギ線を放射する発光素子14a〜
14gと、放射された光線16(全てを図示すると複雑
になるので、16dで代表して図示した)をそれぞれ検
出する光検出器15a〜15gを有するセンサユニット
17は、ベース1とともに空間を形成するハウジング1
a(簡略化のために一部のみを図示した)に固定されて
いる。なお、発光素子14hと光検出器15hとを有す
るセンサについては後述する。
The light emitting elements 14a to 14a which emit a plurality of focused energy rays in the direction of gradually converging or diverging along an imaginary central axis which is a normal line at the center of the turntable 11.
14 g and a sensor unit 17 having photodetectors 15 a to 15 g for detecting the radiated light beam 16 (all of which are complicated and therefore represented by 16 d) form a space with the base 1. Housing 1
a (only part of which is shown for simplification). The sensor having the light emitting element 14h and the photodetector 15h will be described later.

【0022】制御機器10は、発光素子14a〜14g
に駆動電流を供給して各発光素子から光線を発射させ
る。ウエハ12がない状態では、光検出器15a〜15
gはそれぞれ光線を受光する。ウエハ12によって光線
が遮られると、光検出器は受光しなくなり、その出力を
変化させる。このようにして、光検出器15の出力信号
によってウエハ12の縁端部を検出できる。
The control device 10 includes light emitting elements 14a to 14g.
A driving current is supplied to each of the light emitting elements to emit a light beam. With the wafer 12 not present, the photodetectors 15a-15
Each g receives a light ray. When the light beam is blocked by the wafer 12, the photodetector no longer receives light and changes its output. In this way, the edge portion of the wafer 12 can be detected by the output signal of the photodetector 15.

【0023】パルスモータ7a〜7dの出力軸にはエン
コーダ9a〜9dが接続され、それぞれのパルスモータ
の出力軸の回転を検出する信号を発生する。光検出器1
5a〜15gの出力信号およびエンコーダ9a〜9dの
出力信号は、制御機器10に取り込まれる。また、制御
機器10はパルスモータ7a〜7dに駆動パルスを供給
するドライバの機能も果たしている。
Encoders 9a to 9d are connected to the output shafts of the pulse motors 7a to 7d and generate signals for detecting the rotation of the output shafts of the respective pulse motors. Photo detector 1
The output signals of 5a to 15g and the output signals of the encoders 9a to 9d are captured by the control device 10. The control device 10 also functions as a driver that supplies drive pulses to the pulse motors 7a to 7d.

【0024】次に、位置決め動作について説明する。な
お、位置決めにおいては、ウエハ等の位置決め対象物の
位置がある場所で検出できればよく、必ずしも最終状態
での位置が検出されなくてもよい。その後の移動は、ハ
ンドやテーブルの移動量で知ることができる。
Next, the positioning operation will be described. In the positioning, the position of the positioning target such as the wafer may be detected at a certain place, and the position in the final state may not necessarily be detected. Subsequent movement can be known by the amount of movement of the hand or table.

【0025】パルスモータ7aの回転によるボールねじ
8の駆動でウエハ12の載っているハンド13aをウエ
ハ12の主面と垂直なZ方向に昇降させることにより、
位置決めしようとしている所定の位置からの面内方向に
おける位置偏差を得ることができる。
By driving the ball screw 8 by the rotation of the pulse motor 7a, the hand 13a on which the wafer 12 is placed is moved up and down in the Z direction perpendicular to the main surface of the wafer 12,
The position deviation in the in-plane direction from the predetermined position to be positioned can be obtained.

【0026】図2は発光素子から発射される光線16a
〜16gとウエハ12の関係を示している。光線16a
〜16gは一点鎖線で示すようにZ軸を中心軸とする錐
状に放射され、その交点16Zは錐の頂点であり、二点
鎖線で示すZ軸上にある。
FIG. 2 shows a light beam 16a emitted from the light emitting element.
The relationship between .about.16 g and the wafer 12 is shown. Ray 16a
.About.16 g are radiated in the shape of a cone with the Z axis as the central axis as indicated by the one-dot chain line, and the intersection 16Z is the apex of the cone and is on the Z axis indicated by the two-dot chain line.

【0027】各光線16a〜16gとZ軸に垂直な平面
との交点を該平面上で結ぶ図形は、平面の高さに拘ら
ず、全て相似形となる。図示の場合は七角形であるがこ
の七角形が内接する円形とも等価なものとして扱える。
なお、実際の装置においては、後述するようにハンドの
挿入等のため、正多角形以外の形を取ることが多い。
The figures connecting the intersections of the light rays 16a to 16g with the plane perpendicular to the Z-axis on the plane are all similar shapes regardless of the height of the plane. In the illustrated case, it is a heptagon, but it can be treated as an equivalent to a circle inscribed with the heptagon.
In an actual device, a shape other than a regular polygon is often used for inserting a hand as will be described later.

【0028】まず、ウエハ12aのXY面内位置は正し
く、Z軸方向の位置のみが不明であるとする。今、ウエ
ハ12aが点線で示す位置に配置されているとする。こ
の時、全光線16a〜16gはウエハ12aの縁で遮ら
れていないため、光検出器15a〜15gは全光線16
a〜16gを検出する。これは、ウエハ12が未だ検出
されていないことを意味する。
First, it is assumed that the position of the wafer 12a in the XY plane is correct and only the position in the Z-axis direction is unknown. Now, it is assumed that the wafer 12a is arranged at the position shown by the dotted line. At this time, since all the light rays 16a to 16g are not blocked by the edge of the wafer 12a, the photodetectors 15a to 15g have all the light rays 16a.
a to 16 g are detected. This means that the wafer 12 has not been detected yet.

【0029】そこで、ウエハ12をZ軸に沿って下降さ
せる。実線で示す位置において、全光線16a〜16g
をウエハ12aの縁で同時に遮ったとする。この時、光
検出器15a〜15gは全光線16a〜16gを検出し
なくなる。そこで、この位置でウエハ12のZ方向位置
が検出されたものと判断してウエハ12の移動を止め
る。
Then, the wafer 12 is lowered along the Z axis. At the position indicated by the solid line, all rays 16a to 16g
Are simultaneously blocked by the edge of the wafer 12a. At this time, the photodetectors 15a to 15g do not detect all the light rays 16a to 16g. Therefore, it is judged that the Z direction position of the wafer 12 is detected at this position, and the movement of the wafer 12 is stopped.

【0030】光線16a〜16gは一点鎖線で示す錐状
に放射されているから、ウエハ12をZ方向にわずかに
移動させるだけで光線16a〜16gをウエハ12で遮
ることができ、迅速に位置検出を行なうことができる。
Since the light rays 16a to 16g are radiated in the shape of a cone shown by the alternate long and short dash line, the light rays 16a to 16g can be intercepted by the wafer 12 by only slightly moving the wafer 12 in the Z direction, and the position can be rapidly detected. Can be done.

【0031】たとえば、厚さの異なるウエハ12の表面
を所定の高さに位置決めすることが容易に行なえるし、
さらにウエハ12の径が異なる場合でも光線とウエハの
相対位置が変化するだけであり、ウエハ径を入力してお
けば、ウエハが光線を遮った高さからウエハ表面の高さ
を知ることができ、同じ光線16の配置で位置決めする
ことができる。
For example, it is easy to position the surfaces of the wafers 12 having different thicknesses at a predetermined height,
Further, even if the diameter of the wafer 12 is different, only the relative position of the light beam and the wafer is changed. By inputting the wafer diameter, the height of the wafer surface can be known from the height at which the wafer blocks the light beam. , The same light beam 16 can be positioned.

【0032】円形ウエハの場合、光線は位置を指定でき
る最低3本の光線を放つものでよいから、装置全体は簡
素なものとなる。ただし、より多数の光ビームを用いる
と、後述のような利点が得られる。
In the case of a circular wafer, the light beam may emit at least three light beams whose position can be designated, and therefore the entire apparatus becomes simple. However, the use of a larger number of light beams has the following advantages.

【0033】次に、ウエハ12がZ軸方向だけでなくX
軸やY軸の方向にもずれている場合にそのずれを検出
し、必要に応じて修正する例を説明する。本例では、ハ
ンド13a上に水平に載っているウエハ12を発光素子
14a〜14gと光検出器15a〜15gとの間に入れ
た状態で、パルスモータ7aによるボールねじ駆動によ
りZ軸に沿って移動させる。各光線がウエハと接する位
置を検出することにより、ウエハ12の位置検出を行な
う。
Next, the wafer 12 is moved not only in the Z-axis direction but also in the X-axis direction.
An example will be described in which when there is a deviation in the directions of the axis and the Y-axis, the deviation is detected and corrected if necessary. In this example, the wafer 12 horizontally placed on the hand 13a is inserted between the light emitting elements 14a to 14g and the photodetectors 15a to 15g, and is driven along with the Z axis by the ball screw driving by the pulse motor 7a. To move. The position of the wafer 12 is detected by detecting the position where each light beam contacts the wafer.

【0034】光線の配置における発光素子群と光検出器
群の中心軸、すなわち、錐状に放射されている各光線の
交点16Zの存在するZ軸とウエハ12の中心軸が偏心
していると、ウエハ12の端縁が光線を遮る位置は光検
出器15a〜15gで異なってくる。
When the central axes of the light emitting element group and the photodetector group in the arrangement of the light rays, that is, the Z axis where the intersection 16Z of the light rays emitted in the shape of a cone exists and the central axis of the wafer 12 are eccentric, The position where the edge of the wafer 12 blocks the light beam differs depending on the photodetectors 15a to 15g.

【0035】それぞれの光線が遮られる位置を検出し、
その位置データを制御機器10で演算することによって
ウエハ12の中心軸が光線の配置の中心軸からどの方向
にどれだけ偏心しているか、すなわち、ウエハ12の位
置(面内偏差)を検出することができる。
The position where each light beam is blocked is detected,
By calculating the position data by the control device 10, it is possible to detect how much the central axis of the wafer 12 is eccentric from the central axis of the arrangement of the light rays, that is, the position (in-plane deviation) of the wafer 12. it can.

【0036】この演算結果より、ウエハ12を偏心量だ
け逆方向に移動させることで、ウエハ12を測定系とは
非接触で正確にセンタリングすることが可能となる。以
下、制御機器10で行なう位置データの演算について詳
細に説明する。
From this calculation result, by moving the wafer 12 in the opposite direction by the amount of eccentricity, the wafer 12 can be accurately centered without contacting the measuring system. Hereinafter, the calculation of the position data performed by the control device 10 will be described in detail.

【0037】図1のA1−A2矢視線の方向を水平と
し、ウエハ12を上面から見た状況を図3に示す。水平
面(XY面)上に投影した状態で考察する。本図は、ウ
エハ12の中心Obが、光線の配置の中心軸Oaから偏
心している場合について示したものである。
FIG. 3 shows a state in which the wafer 12 is viewed from above with the direction of arrow A1-A2 in FIG. 1 being horizontal. Consider the projection state on a horizontal plane (XY plane). This figure shows a case where the center Ob of the wafer 12 is eccentric from the central axis Oa of the arrangement of the light rays.

【0038】射影面上で光線16aと光線16eを結ぶ
線は、中心軸Oaを通る一直線上にあり、また、同じく
光線16bと光線16fを結ぶ線も、中心軸Oaを通る
一直線上にあり、また、同じく光線16cと光線16g
を結ぶ線も、中心軸Oaを通る一直線上にある。
The line connecting the light rays 16a and 16e on the projection plane is on a straight line passing through the central axis Oa, and the line connecting the light rays 16b and 16f is also on a straight line passing through the central axis Oa. Also, light rays 16c and 16g
The line connecting the lines is also on a straight line passing through the central axis Oa.

【0039】また、光線16cと光線16eのなす角の
中央部に光線16dが中心軸Oaを通る方向に配置され
ている。光線16bと光線16fはA1−A2矢視線の
方向に向いていて、光線16a、16c、16e、16
gはA1−A2矢視線の方向に対してそれぞれ45度の
角度をなしている。すなわち、ハンド13aの挿入方向
に光線16dがあり、各光線16a〜16gはそれぞれ
隣接光線と45度の角度をなしている。
Further, the light ray 16d is arranged in the direction passing through the central axis Oa at the center of the angle formed by the light ray 16c and the light ray 16e. The light ray 16b and the light ray 16f are directed in the direction of the A1-A2 arrow line, and the light ray 16a, 16c, 16e, 16
g forms an angle of 45 degrees with respect to the direction of the A1-A2 arrow. That is, there is a light ray 16d in the insertion direction of the hand 13a, and each of the light rays 16a to 16g forms an angle of 45 degrees with an adjacent light ray.

【0040】ウエハ12をZ軸に沿って移動させると、
図示の場合、ウエハ12によって光線16f、16g、
16e、16d、16a、16c、16bの順番に遮ら
れる。
When the wafer 12 is moved along the Z axis,
In the illustrated case, the rays of light 16f, 16g, and
16e, 16d, 16a, 16c, 16b are blocked in this order.

【0041】各光線が初めて遮光された時、光検出器1
5a〜15gの出力が変化し、ウエハの高さを知ること
ができる。この高さから各光線16a〜16gのウエハ
12の外側の部分の長さが判明する。このウエハ12外
側部分の光線を射影面上へ投影した長さをそれぞれL
a、Lb、Lc、Ld、Le、Lf、Lgとする。
When each ray is blocked for the first time, the photodetector 1
The output of 5a to 15g changes, and the height of the wafer can be known. From this height, the length of the outer portion of the wafer 12 of each of the light rays 16a to 16g is known. Let L be the length of the projection of the light rays on the outside of the wafer 12 onto the projection plane.
Let a, Lb, Lc, Ld, Le, Lf, and Lg.

【0042】Oaを原点とし、図3に示すように、ハン
ド13aの挿入方向をY軸方向、ハンド13aの挿入方
向と直角な方向をX軸方向とする。光線の配置の中心軸
Oaとウエハ12の中心Obの各軸方向の偏差x,y
は、たとえば、
With Oa as the origin, as shown in FIG. 3, the insertion direction of the hand 13a is the Y-axis direction, and the direction perpendicular to the insertion direction of the hand 13a is the X-axis direction. Deviations x and y between the central axis Oa of the arrangement of the light rays and the center Ob of the wafer 12 in the respective axial directions.
Is, for example,

【0043】[0043]

【数1】 [Equation 1]

【0044】[0044]

【数2】 と近似できる。なお、異なる方向の光線を用いた時は数
式が変化するが、その導出は当業者に自明であろう。
[Equation 2] Can be approximated by Note that the formula changes when rays of light in different directions are used, but the derivation thereof will be obvious to those skilled in the art.

【0045】図3では、ウエハ12のオリエンテーショ
ンフラットがいずれの光線にも検出されない場合につい
て示したが、オリエンテーションフラットがどれかの光
線によって検出されている場合でも、どの光軸がオリエ
ンテーションフラットやノッチ等を検出しているかをウ
エハ12の主面へ投影した光線の長さLを比較すること
によって判別でき、オリエンテーションフラットやノッ
チ等を検出していない箇所の光線の長さからウエハ12
の中心Obの各軸方向の偏差x,yを算出することがで
きる。
Although FIG. 3 shows the case where the orientation flat of the wafer 12 is not detected by any of the light rays, even when the orientation flat is detected by any of the light rays, which optical axis is the orientation flat, the notch, or the like. Can be determined by comparing the lengths L of the light rays projected onto the main surface of the wafer 12, and the wafer 12 can be determined from the lengths of the light rays at locations where orientation flats, notches, etc. are not detected.
It is possible to calculate the deviations x and y of the center Ob of each axis in each axial direction.

【0046】したがって、各光線16a〜16gがウエ
ハ12で遮光されるときの高さを表すエンコーダ9aの
信号を図1の制御機器10に取り込み、予め分かってい
る発光素子14a〜14gの位置データなどから各遮光
された部分の光線の長さLa〜Lgを求め、上記両式ま
たは対応する式で演算して偏差x,yを容易に得ること
ができる。
Therefore, the signals of the encoder 9a indicating the heights when the respective light beams 16a to 16g are shielded by the wafer 12 are fetched into the control device 10 of FIG. 1, and the position data of the light emitting elements 14a to 14g which are known in advance are stored. The deviations x and y can be easily obtained by obtaining the lengths La to Lg of the light rays of the respective light-shielded portions from the above formulas and calculating them by the above formulas or the corresponding formulas.

【0047】次に、偏差x,yだけハンド13aを逆方
向に移動させると、中心軸Oaとウエハ12の中心Ob
は一致する。このようにして、ウエハ12の面内位置を
測定し、修正することができる。
Next, when the hand 13a is moved in the opposite direction by the deviations x and y, the central axis Oa and the center Ob of the wafer 12 are moved.
Match. In this way, the in-plane position of the wafer 12 can be measured and corrected.

【0048】次に、オリエンテーションフラットの位置
決めについて説明する。上記に説明した方法により、ま
ず中心軸Oaとウエハ12の中心Obを一致させる。ウ
エハ12のセンタリングが完了すると、ハンド13aは
さらに下降し、回転テーブル11にウエハ12を預け
る。
Next, the positioning of the orientation flat will be described. First, the central axis Oa is aligned with the center Ob of the wafer 12 by the method described above. When the centering of the wafer 12 is completed, the hand 13a further descends and deposits the wafer 12 on the rotary table 11.

【0049】図1において、発光素子14hから放射さ
れた光線16hは光検出器15hに受光されるようにな
っていて、この光線16hにより回転テーブル11上に
載っているウエハ12のオリエンテーションフラット部
を検出する。
In FIG. 1, the light ray 16h emitted from the light emitting element 14h is received by the photodetector 15h, and the light ray 16h causes the orientation flat portion of the wafer 12 placed on the turntable 11 to move. To detect.

【0050】図1におけるA1−A2矢視線の方向を水
平とし、ウエハ上面から見た状況を図4に示す。オリエ
ンテーションフラットの検出ならびに指定の方向へ向け
る動作について説明する。
FIG. 4 shows a state viewed from the upper surface of the wafer with the direction of arrow A1-A2 in FIG. 1 being horizontal. The detection of the orientation flat and the operation of directing the orientation flat will be described.

【0051】回転テーブル11に載せられたウエハ12
のオリエンテーションフラットが12Taの状態であっ
たとする。このとき、発光素子14hから放射された光
線16hはウエハ12上のOc点で遮られている。
Wafer 12 mounted on rotary table 11
It was assumed that the orientation flat of was in a state of 12 Ta. At this time, the light ray 16h emitted from the light emitting element 14h is blocked at the Oc point on the wafer 12.

【0052】回転テーブル11の回転により矢印の方向
へウエハ12を回転させると、まず、オリエンテーショ
ンフラットが12Tbの位置にきたとき、発光素子14
hから放射された光線16hはウエハ12上のOc点で
遮られることなく光検出器15hで検出される。
When the wafer 12 is rotated in the direction of the arrow by the rotation of the turntable 11, first, when the orientation flat reaches the position of 12 Tb, the light emitting element 14 is moved.
The light beam 16h emitted from h is detected by the photodetector 15h without being blocked by the Oc point on the wafer 12.

【0053】さらに、ウエハ12が回転しオリエンテー
ションフラットが12Tcの位置にきたとき、発光素子
14hから放射された光線16hはウエハ12上のOc
点で再び遮られる。
Further, when the wafer 12 rotates and the orientation flat reaches the position of 12 Tc, the light beam 16h emitted from the light emitting element 14h is Oc on the wafer 12.
Blocked again at the point.

【0054】オリエンテーションフラットが12Tbの
位置から12Tcの位置に変わるまでの回転角度を、回
転テーブルを回転させるパルスモータ7bの出力軸に取
り付けられているエンコーダ9bによって検出すること
により、オリエンテーションフラットの角度位置を検出
することができ、回転テーブルによってオリエンテーシ
ョンフラットを指定された方向へ向けることが可能とな
る。
The angle angle of the orientation flat is detected by the encoder 9b attached to the output shaft of the pulse motor 7b that rotates the rotary table, by detecting the rotation angle until the orientation flat changes from the position of 12Tb to the position of 12Tc. Can be detected, and the rotary table can orient the orientation flat in a designated direction.

【0055】本図では、第2フラットやノッチ等がない
場合について説明したが、第2フラットやノッチ等があ
っても、予め制御装置10に入力されているオリエンテ
ーションフラットの形状データならびに発光素子14h
と光検出器15hの配置の位置データ等を用いてオリエ
ンテーションフラットを判別することができる。
Although the case where there is no second flat, notch or the like has been described in this drawing, even if the second flat, notch or the like is present, the orientation flat shape data and the light emitting element 14h which are input to the control device 10 in advance.
The orientation flat can be determined by using the position data of the arrangement of the photodetector 15h and the like.

【0056】また、オリエンテーションフラットを指定
の方向へ向ける代わりに、第2フラットやノッチ等を指
定の方向へ向けることも可能である。ウエハ12の周縁
よりも内側領域の上方には発光素子14a〜14hや光
検出器15a〜15hがなく、ウエハ12の真上に塵埃
が溜ることはない。また、ダウンフローを形成しても、
その流れが乱れることはない。
Further, instead of directing the orientation flat in the designated direction, it is also possible to direct the second flat, notch or the like in the designated direction. The light emitting elements 14a to 14h and the photodetectors 15a to 15h are not provided above the area inside the peripheral edge of the wafer 12, and dust is not collected right above the wafer 12. Also, even if a downflow is formed,
The flow is not disturbed.

【0057】なお、遮られた光線部分の長さを用いて偏
差を算出したが、中心軸からウエハ端縁までの長さを用
いることもできる。光線の配置は種々に設定できる。帯
状体の横方向位置のみを位置決めできればよい場合等に
は、2本の光ビームで行なうこともできる。光源と検出
器を入れ換えてもよい。
Although the deviation was calculated using the length of the blocked light ray portion, the length from the central axis to the wafer edge may be used. The arrangement of light rays can be set in various ways. When it is necessary to position only the lateral position of the strip, it is possible to use two light beams. The light source and the detector may be exchanged.

【0058】以上の実施例においては、集束エネルギ線
16として半導体レーザや発光ダイオードから放射され
る光線を用いた。しかし、光線に限らず、その原理から
明らかなように、指向性の強いビームの利用が可能であ
る。実用的検知から光を含むより広い波長範囲の電磁波
や音波の利用が好ましい。
In the above embodiments, the light beam emitted from the semiconductor laser or the light emitting diode is used as the focused energy beam 16. However, it is possible to use not only rays but also beams having strong directivity, as is clear from the principle. From practical detection, it is preferable to use electromagnetic waves or sound waves in a wider wavelength range including light.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
板状体の上面に異物が落下付着する恐れが少なく、各種
形状、サイズの板状体の位置検出に対して正確かつ迅速
に対応することが可能である簡素な構成の板状体の非接
触位置決め装置を得ることができる。
As described above, according to the present invention,
There is little risk that foreign matter will fall and adhere to the upper surface of the plate-shaped body, and it is possible to accurately and quickly respond to the position detection of plate-shaped bodies of various shapes and sizes. A positioning device can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例による板状体の非接触位置決
め装置を示す部分的斜視図である。
FIG. 1 is a partial perspective view showing a non-contact positioning device for a plate-like body according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す位置決め装置における位置決めの動
作を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a positioning operation in the positioning device shown in FIG.

【図3】図1に示す位置決め装置を用いて行なう別の位
置決めの動作を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating another positioning operation performed using the positioning device shown in FIG.

【図4】図1に示す位置決め装置を用いて行なうオリエ
ンテーションフラットの位置決めの動作を説明する図で
ある。
FIG. 4 is a diagram illustrating an operation of positioning an orientation flat performed using the positioning device shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ベース 2 ガイドレール 3 ガイドブロック 4 サポート 5 モータブラケット 6 ボールねじナット 7 パルスモータ 8 ボールねじ 9 エンコーダ 10 制御機器 11 回転テーブル 12 ウエハ 13a ハンド 14a〜14h 発光素子 15a〜15h 光検出器 16a〜16h 光線 17 センサユニット 18 ハウジング 19 ブラケット 1 Base 2 Guide Rail 3 Guide Block 4 Support 5 Motor Bracket 6 Ball Screw Nut 7 Pulse Motor 8 Ball Screw 9 Encoder 10 Control Equipment 11 Rotary Table 12 Wafer 13a Hand 14a-14h Light Emitting Element 15a-15h Photodetector 16a-16h Ray 17 Sensor unit 18 Housing 19 Bracket

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】指向性の強い電磁波または音波で構成され
る集束エネルギ線(16)が板状体の縁に接することを
センサで検出して板状体の非接触位置決めを行なうもの
において、 複数の集束エネルギ線を中心軸に沿って次第に収束、ま
たは発散する方向に放射するエミッション手段および放
射された各エネルギ線を検出する検出手段を有するセン
サユニットと、 前記中心軸にほぼ垂直な面内に板状体を保持する手段
と、 前記板状体の縁が前記複数の集束エネルギ線の各々に接
するように前記センサユニットおよび板状体のいずれか
一方を他方に対して相対的に移動または回転させる手段
とを備え、 前記エミッション手段および検出手段の双方のうち板状
体より鉛直方向上方に位置するものは板状体の周縁より
外側に設置されていることを特徴とする板状体の非接触
位置決め装置。
1. A sensor for detecting a contact of a focused energy ray (16) composed of electromagnetic waves or sound waves having a strong directivity with an edge of a plate to perform non-contact positioning of the plate. A sensor unit having an emission means for gradually converging or diverging the focused energy ray of the emitted energy ray in the direction of divergence and a detecting means for detecting each emitted energy ray; and in a plane substantially perpendicular to the central axis. A means for holding the plate-like body, and one of the sensor unit and the plate-like body is moved or rotated relative to the other so that the edge of the plate-like body is in contact with each of the plurality of focused energy rays. Characterized in that both of the emission means and the detection means, which are located vertically above the plate-shaped body, are installed outside the peripheral edge of the plate-shaped body. Non-contact positioning device for the plate-shaped body to be measured.
【請求項2】前記中心軸の方向に前記板状体またはセン
サユニットのいずれかを移動または回転させた場合に前
記板状体の縁が前記複数の集束エネルギ線の各々に接す
る時の板状体またはセンサユニットの位置データから前
記板状体の面内方向での位置偏差を得る手段をさらに備
えたことを特徴とする請求項1記載の板状体の非接触位
置決め装置。
2. A plate shape when an edge of the plate body contacts each of the plurality of focused energy rays when either the plate body or the sensor unit is moved or rotated in the direction of the central axis. The non-contact positioning device for a plate-like body according to claim 1, further comprising means for obtaining a position deviation of the plate-like body in the in-plane direction from position data of the body or the sensor unit.
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