JPH0717152Y2 - 半導体用アライナ−におけるウエハ用チャック盤の姿勢修正装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、IC又はトランジスタ等の半導体を、ウエハを
使用して製造する際して、チャック盤に載置した前記ウ
エハの表面に、パターンマスクを介して半導体素子のパ
ターンを露光によって焼付けるアライナーにおいて、前
記パターンマスクの支持プレートに対してチャック盤を
平行状に姿勢修正するための装置に関するものである。

〔従来の技術とその課題〕

ウエハの表面に対して、半導体素子のパターンを、パタ
ーンマスクを介して露光によって焼付けるようにしたア
ライナーにおいては、チャック盤に真空吸着載置したウ
エハの表面と、前記パターンマスクとが平行状態に姿勢
保持していないと、正確且つ鮮明なパターンを焼付ける
ことができない。

そこで、最近のアライナー１においては、第２図に示す
ように、パターンマスク３を支持するための支持プレー
ト４の下方に、上面にウエハ（図示せず）を真空吸着し
て固定できるチャック盤２を載置し、該チャック盤２の
下面の凸球面座５を、エコライザ６上面における凹球面
座受け７に調心調節自在となるように支持させる一方、
該エコライザ６をその下方の上下長手のねじ杆８に螺合
する昇降体９を介して昇降自在となるように支持する。

そして、前記エコライザ６には、その凹球面座受け７に
開口する真空吸着部を設けてあり、上昇させたチャック
盤２の表面に乗る平行出しキャリブレータ10の上面が支
持プレート４の下面に接当して両者が平行となったとき
に、前記エコライザ６の凹球面座受け７に対して回動す
るチャック盤２の姿勢を支持プレートと平行状態にて固
定するように、チャック盤２の凸球面座５を、エコライ
ザ６上面における凹球面座受け７に真空吸着固定するの
である。

この場合、前記チャック盤２を前記のごとく支持プレー
ト４に向かって上昇させ、一定圧力にて押し付けるので
あるが、この圧力が大き過ぎると、支持プレート４が変
形することになり、また、圧力が小さ過ぎると完全な平
行出しが不可能となり平行状態にならないまま真空吸着
され固定されてしまう等、チャック盤２上のウエハとパ
ターンマスク３との平行度が保証できなくなる。

それゆえ、チャック盤２を、略一定の圧力にて支持プレ
ート４方向に押し付けるようにした構造が必要であり、
本考案者は、この機構として、最初、前記ねじ杆８に螺
合する昇降体９に、大径の昇降歯車14を固着する一方、
前記ねじ杆18と平行に立設した支持軸11には、駆動モー
タ12の出力軸の歯車に噛合う駆動歯車13と、前記大径の
昇降歯車14に噛合する小径の伝動歯車15とを各々回転自
在に被嵌し、前記駆動歯車13と伝動歯車15との間に一定
の摩擦伝動が可能となる金属製等のリング板体16を介挿
し、前記伝動歯車15を押圧力調整自在なばね17及び支持
軸11に遊嵌する押圧体18を介してリング板体16方向に押
圧する構成にすることを提唱した。

この先に提唱した構成によれば、伝動歯車15と昇降体９
に取付く昇降歯車14との間に一定以上のトルクが作用す
ると、伝動歯車15及び駆動歯車13とリング板体16との間
にスリップが起こり、昇降体９ひいてはエコライザ６の
上昇がストップすることになり、チャック盤２を、略一
定の圧力にて支持プレート４方向に押圧できることにな
る。

しかしながら、前記の構成であると、前記略一定の圧力
にて昇降体９を位置保持するには、回転停止状態の伝動
歯車15及び駆動歯車13に対してリング板体16がスリップ
することになるから、当該リング板体16と、伝動歯車15
及び駆動歯車13との接触面に摩擦による磨耗が発生する
のであり、しかも、この摩擦による磨耗は、昇降歯車14
を大径に伝動歯車15を小径に構成したことで伝動歯車15
の回転速度を早くしなければならないことにより、一
層、増大することになるから、耐久性が著しく低いと言
う問題があった。

その上、昇降歯車14に対する伝達トルク、ひいては、チ
ャック盤２の支持プレート４に対する押圧力が、前記の
激しい磨耗によって、時々刻々に変化するから、安定し
た押圧力を得ることができず、ひいては、ウエハに対し
て安定した平行面を得ることができないことに加えて、
前記の激しい磨耗によって金属粉の発生量が多くなり、
この金属粉が、この種の作業を行うクリーンルーム内に
広く飛散して、クリーンルーム内におけるクリーン度を
低下するから、アライナーによるパターンの露光焼き付
けに際して、不良品の発生率が高いと言う問題もあっ
た。

本考案は、先に提唱した姿勢修正装置が有する問題を解
消することを技術的課題とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するため本考案は、半導体用ウエハを載
置するチャック盤を、アライナーにおけるパターンマス
クの支持プレートに対して平行状となるように、真空吸
着可能なエコライザにて調心調節自在に支持し、該エコ
ライザを上下長手のねじ杆に螺合する昇降体を介して昇
降自在に支持する一方、該昇降体に固着した昇降歯車
に、伝動歯車を噛合して、この伝動歯車を、昇降駆動モ
ータからの動力伝達にて回転駆動される支持軸に回転自
在に被嵌し、前記伝動歯車との支持軸との間に、前記昇
降体を下降する方向には動力伝達ONで、前記昇降体を上
昇する方向には一定以上のトルクが作用すると動力伝達
OFFの状態に空転するようにした密閉型の一方クラッチ
を設け、更に、前記伝動歯車の直径を、前記昇降歯車の
直径よりも大径にする構成にした。

〔考案の作用・効果〕

この構成において、前記昇降体を上昇するに際して、チ
ャック盤が支持プレートに対して接当することにより、
一定以上のトルクが発生すると、一方クラッチが動力伝
達OFFの状態に空転するから、チャック盤は支持プレー
トに対して所定の圧力で押圧される。

この場合において、前記一方クラッチは、先に提唱した
摩擦式のものに比べて磨耗が少ないことに加えて、前記
昇降体における昇降歯車を小径に、この昇降歯車に噛合
する伝動歯車を大径にしたことで、前記伝動歯車の回転
速度を遅くできることにより、前記一方クラッチの磨耗
を更に低減できて、伝達トルクの変動が小さいから、チ
ャック盤を支持プレートに対する安定した圧力で押圧す
ることを、長い期間にわたって持続することができると
共に、耐久性を、先に提唱したものよりも大幅に向上で
きるのである。

その上、伝達トルクの変動が小さくて、ウエハに対して
安定した平行面を得ることができるのであり、これに加
えて、前記一方クラッチは、前記のように磨耗が小さい
ことに加えて、密閉型であることにより、クリーンルー
ム内への金属粉の飛散を殆ど無くすることができるの
で、パターン焼付けに際しての不良の発生率を、先に提
唱したものよりも大幅に低減することができるのであ
る。

〔実施例〕

次に、本考案の実施例を図面に基づいて説明すると、第
１図において、符号20はレジストが塗布されたウエハの
表面にパターンマスク３により、所定のパターンを露光
焼付けするためのアライナーを示し、該アライナー20に
おけるパターンマスク３の支持プレート４上方位置には
図示しない露光用シャッタが設けられている。

前記支持プレート４の下方に、テーブル21を昇降自在に
配設し、該テーブル21には、上下長手のねじ杆８を軸受
22を介して回転自在に立設し、該ねじ杆８の上部ねじ部
には昇降体９を上下動自在に螺合する。

前記昇降体９には、上面に凹球面座受け７が形成された
エコライザ６を固着し、該エコライザ６上面における凹
球面座受け７に、チャック盤２の下面の凸球面座５部分
を調心調節自在となるように支持させる一方、チャック
盤２を、その上面に真空吸着して固定したウエハ（図示
せず）が前記支持プレート４におけるパターンマスク３
と対面できるように配設する。

従って、前記チャック盤２は、前記ねじ杆に螺合する昇
降体９を介して昇降自在となり、且つ支持プレート４に
対して近接できる構成である。

そして、前記エコライザ６には、その凹球面座受け７に
開口する真空吸着部23を設けてあり、上昇させたチャッ
ク盤２の表面に乗る平行出しキャリブレータ10の上面が
支持プレート４の下面に接当して両者が平行となったと
きに、前記エコライザ６の凹球面座受け７に対して回動
するチャック盤２の姿勢を支持プレートと平行状態にて
固定するように、チャック盤２の凸球面座５を、エコラ
イザ６上面における凹球面座受け７に真空吸着固定する
のである。

チャック盤２を略一定の圧力にて支持プレート４方向に
押し付けつつ、且つ昇降体９の上昇を自動的に停止する
本考案の姿勢修正機構24は、前記昇降体９に固着した昇
降歯車25を小径にし、これに大径にした伝動歯車26を噛
合し、この伝動歯車26を、昇降駆動用モータ27に回転駆
動される支持軸30上に回転自在に設け、この支持軸30と
前記伝動歯車26との間に、前記昇降体９を下降する方向
には動力伝達ONで、前記昇降体９を上昇する方向には一
定以上のトルクが作用すると動力伝達OFFの状態に空転
するようにした密閉型の一方クラッチ28を設けるのであ
る。

この構成を詳述すると、前記ねじ杆８に螺合する昇降体
９には、小径に構成した昇降歯車25を固着する一方、前
記テーブル21に前記ねじ杆８と平行に支持軸30を立設
し、該支持軸30には、前記一方クラッチ28を介して大径
の伝動歯車26を装着し、該伝動歯車26と前記昇降歯車25
とが噛合うように配設する。このとき、伝動歯車26の歯
幅寸法を、前記昇降歯車25が昇降体９の昇降移動に伴い
上下動する寸法以上の値に形成する。

前記一方クラッチ28は、楔作用を有する多数のこま（ス
プラグ）を一定の範囲の半径部分の円周溝内に嵌挿した
ものであり、昇降体９を下降させるように回転するいわ
ゆる正方向（ON方向）には前記こまの楔作用により伝動
歯車26から支持軸30に大きな伝動力を伝達できる一方、
昇降体９を上昇させるいわゆる逆方向（OFF方向）に
は、前記正方向への伝動力より小さい伝動力で被駆動側
である伝動歯車26を連れ回転させることができる。

従って、前記OFF方向であるいわゆる空転方向の回転で
あっても、昇降用駆動モータ27からの所定の一定のトル
クにより前記伝動歯車26を回転駆動させて、昇降体９を
上昇させることができると共に、上昇させたチャック盤
２の表面に乗る平行出しチャリブレータ10の上面が支持
プレート４の下面に接当して一定の圧力が掛かって昇降
体９の昇降移動が停止すると、伝動歯車26が空転するよ
うにするものである。

また前記支持軸30には、別の駆動歯車31を一方クラッチ
32を介して装着し、該駆動歯車31に噛合う中間歯車対33
を介して前記昇降駆動用モータ27の出力軸の歯車34に噛
合わせる。

前記昇降駆動用モータ27の出力側に関連させる駆動歯車
31に内装する一方クラッチ32は、前記昇降体９に関連す
る伝動歯車26における一方クラッチ28とは逆の作用を奏
するように装着する。

即ち、この一方クラッチ32は、昇降駆動用モータ27から
の所定のトルクを昇降体９が上昇するように伝動する正
方向（ON方向）と、その反対に昇降体９が下降してねじ
杆８との螺着により一定以上の圧力が作用すると伝動歯
車31が空転し昇降体９をそれ以上下降させないようにす
る逆方向（OFF方向）となるように配設する。これによ
り、前記昇降駆動用モータ27には過剰の負荷が掛からな
いようになっている。

なお、符号35は、前記チャック盤２上のウエハ（図示せ
ず）のねじ杆８の軸線回りの回転位相をその上方のパタ
ーンマスク３の位相と一致させるように回転させるため
の歯車対による調節機構を示し、パルスモータ36により
駆動するものである。

この構成により、チャック盤２の上面が支持プレート４
と平行状態になるように姿勢調節するには、テーブル21
を大きく下降させて、その上のチャック盤２の上面に平
行出しキャリブレータ10を載置し、エコライザ６におけ
る真空吸着を解除してチャック盤２がエコライザ６に対
して回動自在に支持されるようにしておく。

次いで、前記昇降用駆動モータ27により歯車対33、駆動
歯車31、伝動歯車26及び昇降歯車25を介して昇降体９を
回転することにより、ねじ杆８に対して上昇させる。

この上昇により、前記平行出しキャリブレータ10が支持
プレート４の下面に接当し、一定圧力にて押圧すると、
その下のチャック盤２がエコライザ６に対して凸球面座
５と凹球面座受け７とにより調心調節自在となるように
支持されているから、支持プレート４とチャック盤２と
が互いに平行状態になるように姿勢変更する。この状態
にて、エコライザ６における真空吸着を作用させると、
チャック盤２がエコライザ６に対して姿勢固定されたこ
とになる。

そして、前記昇降体９、エコライザ６、チャック盤２を
支持プレート４に向かって一定圧力にて押圧するとき、
昇降体９における昇降歯車25と伝動歯車26との間の伝達
トルクが一方クラッチ28における所定空転トルク以上に
なると、昇降用駆動モータ27の回転にかかわらず伝動歯
車26は空転し、昇降体９は上向き力が作用したまま上昇
しない状態を保持できることになる。次いで、テーブル
21を大きく上昇させた後停止しその後、調節機構35およ
びパルスモータ36によりマスクとウエハ間のギャップ調
節等の姿勢修正を行う。

このようにして、チャック盤２の姿勢を調節した後は、
前記パルスモータ36の逆回転により前記キャリブレータ
10の排出に必要なピッチ分だけ前記昇降体を下降させ、
前記平行出しキャリブレータ10をチャック盤２から取り
除いた後、これに代えてウエハを真空吸着させて通常の
パターン焼付け作業を行えば良いのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例装置の縦断正面図、第２図は本
考案に至る以前のものを示す縦断正面図である。 20……アライナー、２……チャック盤、３……パターン
マスク、４……支持プレート、５……凸球面座、６……
エコライザ、７……凹球面座受け、８……ねじ杆、９…
…昇降体、10……平行出しキャリブレータ、30……支持
軸、27……昇降用駆動モータ、21……テーブル、23……
真空吸着部、24……姿勢修正機構、25……昇降歯車、26
……伝動歯車、31……駆動歯車、28……一方クラッチ、
33……歯車対。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体用ウエハを載置するチャック盤２
   を、アライナー20におけるパターンマスクの支持プレー
   ト４に対して平行状となるように、真空吸着可能なエコ
   ライザ６にて調心調節自在に支持し、該エコライザ６を
   上下長手のねじ杆８に螺合する昇降体９を介して昇降自
   在に支持する一方、該昇降体９に固着した昇降歯車25
   に、伝動歯車26を噛合し、この伝動歯車26を、昇降駆動
   モータ27からの動力伝達にて回転駆動される支持軸30に
   回転自在に被嵌し、前記伝動歯車26との支持軸30との間
   に、前記昇降体９を下降する方向には動力伝達ONで、前
   記昇降体９を上昇する方向には一定以上のトルクが作用
   すると動力伝達OFFの状態に空転するようにした密閉型
   の一方クラッチ28を設け、更に、前記伝動歯車26の直径
   を大径に、前記昇降歯車25の直径を小径に構成したこと
   を特徴とする半導体用アライナーにおけるウエハ用チャ
   ック盤の姿勢修正装置。