JPH08288370A - ウエハ位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 位置合せが不能となるデッドポイントを確実
に回避したウエハの位置合せを行うことが可能なウエハ
位置決め装置を提供する。 【構成】 オリエンテーションフラットが形成されたウ
エハ５０を支持する支持台、この支持台上においてウエ
ハをその外周に接触して回転させる駆動ローラ５４を有
するウエハ回転手段、これによって回転するウエハが所
定回転位置に達したことを検出する検出手段５９，６
０、支持台上に取り付けた少なくとも２つのローラ５
３，５５，５６、ウエハを駆動ローラおよび少なくとも
２つのローラに対して押しつける押付け手段、および、
これらウエハ回転手段、検出手段、および押付け手段を
制御して、ウエハを所定回転位置に達したことが検出さ
れるまで一定方向に回転させ、所定時間内に所定回転位
置に達したことが検出されない場合にはウエハを逆方向
に回転させてから再度一定方向に回転させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウエハを所定の位置に
位置決めするウエハ位置決め装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体回路素子を製造する際、しばしば
ウエハを所望の位置に設定することが要求される。例え
ばマスクパターンをウエハ上に焼き付ける際、焼付け機
におけるウエハチャックの定められた位置にウエハを設
定しなければならない。このため、通常、プリアライメ
ントと呼ばれる作業工程において、ウエハ支持台上でウ
エハを所定の位置にあらかじめ設定し、このウエハのプ
リアライメント位置を保持した状態でウエハチャック上
に搬送することが行われている。このようなプリアライ
メントを行なうプリアライメント装置あるいはウエハ位
置決め装置は、特開昭５９−９７４号公報および特開昭
６３−３３２９７号公報等に開示されている。

【０００３】図７（ｂ）はこのような従来のプリアリメ
ント装置の平面図であり、図７（ａ）はその断面図であ
る。不図示のウエハ搬送手段により、プリアライメント
ステージ５１上に搬送されたウエハ５０は、任意の方向
を向いている。空気供給口６３より供給された空気は、
プリアライメントステージ５１の表面に向かって複数個
開けられた傾斜穴５２を経てウエハ表面に吹き付けられ
る。これにより、ウエハ５０は、同図（ｂ）の矢印６４
の方向に押し付けられる。その結果、ウエハ５０は駆動
ローラ５４、従動ローラ５５、５６のどれかに接触する
ことになる。同図において、６１は、ウエハ５０を光電
検知手段で検出するウエハ検出センサである。このウエ
ハ検出センサ６１がウエハ５０を検出すると駆動ローラ
５４が回転する。駆動ローラ５４，従動ローラ５５，５
６は不図示の押しつけ機構に取り付けられたアイドラロ
ーラ５７，５８により押し付けられ、駆動ローラ５４の
回転は従動ローラ５５，５６に伝達される。これにより
ウエハ５０は円周上を駆動ローラ５４，従動ローラ５
５，５６のいずれかと位置決めローラ５３に接触しなが
ら同図（ｂ）の矢印６５の方向に回転を開始する。

【０００４】ウエハ５０は位置決め用に直線部分すなわ
ちオリエンテーションフラット（以下、オリフラとい
う）を有している。このオリフラを光電検出手段によ
り、検出すると駆動ローラ５４が停止して、ウエハ５０
の粗検出ができる。図６のオリフラ左検出用センサ５
９、オリフラ右検出用センサ６０の両方が遮光された状
態が、左右のオリフラを検出したときの状態である。オ
リフラ検出により駆動ローラ５４は回転を停止する。そ
の状態でアイドラローラ５７，５８の押しつけを解除す
ることで従動ローラ５５，５６は低トルクで回転可能な
ローラ単体になる。駆動ローラ５４は、図８に示すよう
に両端の従動ローラ（位置決めローラ）５５，５６の円
周を結ぶ接線よりも微量δ引き込むように配置されてい
る。そこで最終位置決めは位置決めローラ５３，５５，
５６により行われる。不図示の押し付け機構により、こ
れらのローラにウエハを押し付けることにより位置決め
は、図９の状態で完了する。

【０００５】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記の従来技術（特開昭６３−３３２９７を含む）におい
て、ウエハ５０を回転させてオリフラ検出をする段階に
おいて、同公報にも示されているデッドポイントと呼ば
れる状態にウエハ５０が、まれに陥ることがある。

【０００６】また、このデッドポイントを回避する手段
としては、特開昭５９ー９７４号公報等にあるように噴
気ノズルにより、ウエハ５０に逆回転力を与えて、一
度、デッドポイントを脱出してから、再度、オリフラ検
出する方法がある。具体的には、図７の６２が噴気ノズ
ルを示している。この噴気ノズル６２から空気をウエハ
５０に吹き付けることでウエハに逆回転力を与える。

【０００７】しかし、この方法はウエハ５０の種類によ
り、ウエハ５０の厚みや重量が異なるため安定した逆回
転力を与えるのは困難である。また、特開昭５９−９７
４号公報では、噴気ノズル６２の空気の噴出タイミング
が不明瞭であり、自動でこれを行えない。また、デッド
ポイントは、逆回転を与えた状態で、図５（ａ）に示す
ような状態の場合もあり、どちらの状態でもデッドポイ
ントを回避する手段が必要となる。

【０００８】本発明の目的は、このような従来技術の問
題点に鑑み、位置合せが不能となるデッドポイントを確
実に回避したウエハの位置合せを行うことが可能なウエ
ハ位置決め装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明では、オリエンテーションフラットが形成さ
れたウエハを支持する支持台、この支持台上においてウ
エハをその外周に接触して回転させる駆動ローラを有す
るウエハ回転手段、これによって回転するウエハが所定
回転位置に達したことを検出する検出手段、支持台上に
取り付けた少なくとも２つのローラ、ウエハを駆動ロー
ラおよび少なくとも２つのローラに対して押しつける押
付け手段、および、これらウエハ回転手段、検出手段、
および押付け手段を制御して、ウエハを所定回転位置に
達したことが検出されるまで一定方向に回転させ、オリ
エンテーションフラット上の２点およびオリエンテーシ
ョンフラット以外のウエハ外周上の１点を駆動ローラお
よび２つのローラを含むローラのうちの少なくとも３つ
のローラに対して押し付けることによってウエハを位置
決めする制御手段を備えたウエハ位置決め装置におい
て、制御手段は、所定時間内に所定回転位置に達したこ
とが検出されない場合にはウエハを逆方向に回転させて
から再度一定方向に回転させるものであることを特徴と
している。

【００１０】また、オリエンテーションフラットが形成
されたウエハを支持する支持台、この支持台上において
ウエハをその外周に接触して回転させる駆動ローラを有
するウエハ回転手段、これによって回転するウエハが所
定回転位置に達したことを検出する検出手段、支持台上
に取り付けた少なくとも２つのローラ、ウエハを駆動ロ
ーラおよび少なくとも２つのローラに対して押しつける
押付け手段、および、これらウエハ回転手段、検出手
段、および押付け手段を制御して、ウエハを所定回転位
置に達したことが検出されるまで一定方向に回転させ、
オリエンテーションフラット上の２点およびオリエンテ
ーションフラット以外のウエハ外周上の１点を駆動ロー
ラおよび２つのローラを含むローラのうちの少なくとも
３つのローラに対して押し付けることによってウエハを
位置決めする制御手段を備えたウエハ位置決め装置にお
いて、ウエハの回転が停止したことを検出する停止検出
手段を備え、制御手段は、この回転停止が検出された場
合にはウエハを逆方向に回転させてから再度一定方向に
回転させるものであることを特徴としている。

【００１１】

【作用】特別な構成の変更をしなくてもソフトウェアに
より、効果的に、まれに発生するデッドポイントを脱出
することが可能となる。また、従来のデッドポイント対
策よりも構成を簡略化することができ、しかも、ウエハ
の逆回転動作が確実に行うことが可能となる。さらに、
デッドポイントの判別手段を用いれば、自動で、かつ確
実に無駄のないデッドポイント脱出対策を行うことが可
能となる。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明の一実施例に係るウエハ位置
合せ装置における回路構成を示すブロック図である。同
図において、３１は全体の動作シーケンスをコントロー
ルするＣＰＵ、３２はシーケンスプログラムが書き込ま
れているＲＯＭ、３３は動作シーケンスを進める段階で
必要な情報を読み書きし、記憶するところのＲＡＭ、お
よび３４はウエハ位置合せ装置本体３０が有するアクチ
ュエータおよびセンサ類の外部入出力信号を電気信号と
してマイクロコンピュータユニットへ供給するためのイ
ンターフェイス回路（以下、ＩＦ回路という）である。
ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、およびＩＦ回路
３４は、バス３５を通して必要な電気信号をやりとりし
ている。ウエハ位置合せ装置３０は、前記センサおよび
アクチュエータとしてオリフラ左検出センサ５９、オリ
フラ右検出センサ６０、ウエハ検出センサ６１、および
ウエハ５０を時計回りまたは反時計回りのどちらの方向
にも回転を与えることができる駆動モータ６１を有す
る。４０はエラー警報を出力するブザー、４１はシーケ
ンス状態を表示する表示器である。オリフラ左検出セン
サ５９、オリフラ右検出センサ６０、ウエハ検出センサ
６１、駆動モータ３９、ブザー４０、および表示器４１
は、ＩＦ回路３４に接続され、これを介してマイクロコ
ンピュータとの電気信号の入出力を行なう。

【００１３】図２（ｂ）は装置本体３０におけるプリア
ライメント装置の平面図であり、同図（ａ）はその断面
図である。この装置は、図７に示す従来のものから、噴
気ノズル６２を削除したものである。

【００１４】すなわち、従来のもののハードウェアの一
部を削除することによりハード構成を簡略化し、その代
わりに、ソフトウェアにより、デッドポイントを回避す
るようにしている。次に、図３のフローチャート、図
２、および図１を参照して、装置の動作を説明する。不
図示のウエハ搬送手段により、図２（ｂ）に示すよう
に、ウエハ５０がプリアライメントステージ（以下、Ｐ
Ａステージという）５１上に搬送されると、まず、不図
示のＰＡステージ傾斜手段により、ウエハ５０が駆動ロ
ーラ５４、従動ローラ５５，５６，５３に接触する方向
にＰＡステージ５１を傾斜させる（ステップＳ１）。さ
らに空気供給口６３より空気を供給し、供給された空気
をＰＡステージ５１の表面に向って複数個開けられた傾
斜穴５２を経てウエハ５０裏面に吹き付ける（ステップ
Ｓ２）。これにより、ウエハ５０は矢印６４の方向に押
し付けられる。その結果、ウエハ５０は駆動ローラ５
４、従動ローラ５５，５６のどれかに接触することにな
る。そして、ウエハ検出センサ６１がウエハ５０を検出
すると駆動ローラ５４を回転させる（ステップＳ４）。
また、その前に、駆動ローラ５４、および従動ローラ５
５，５６に対し不図示の押付け機構によりアイドラロー
ラ５７，５８を押し付けて、駆動ローラ５４の回転が従
動ローラ５５，５６に伝達されるようにする（ステップ
Ｓ３）。これにより、ウエハ５０はその円周が駆動ロー
ラ５４、および従動ローラ５５，５６のいずれかと位置
決めローラ５３に接触しながら矢印６５の方向に回転を
開始する。

【００１５】次に、ソフトウェア上のタイマを起動させ
る（ステップＳ５）。タイマには、ウエハ５０を回転動
作させてオリフラ検出するのに必要な時間があらかじめ
設定されている。この設定は、ソフトウェア上で可能で
あり、ＲＯＭ３２にデータとして設定される。次に、こ
のタイマ設定時間内に、オリフラ左検出センサ６０およ
びオリフラ右検出センサ６１が同時にウエハ５０を検出
する（ウエハがこれらセンサへの光を遮断する）か否か
を監視する（ステップＳ６およびＳ７）。オリフラが検
出された場合は空気供給口６３を通して空気を排出する
ことによりウエハ５０をＰＡステージ５１上に固定し
（ステップＳ８）、駆動ローラ５４を停止する（ステッ
プＳ９）。駆動ローラ５４の停止は、それに不図示のリ
ンク機構で接続されている駆動モータ３９を停止させる
ことにより行う。なお、ＩＦ回路３４は、不図示のモー
タ駆動用のドライバを有しており、このドライバは、従
来技術で容易に実現可能であり、モータに対して正転
（ＣＷまたはＣＣＷ）、逆転（ＣＣＷまたはＣＷ）、ブ
レーキ（モータ両端ショート）、またはストップ（モー
タ両端オープン）の４つの状態の指令をモータに対して
出力可能である。したがって駆動モータ３９に対しＩＦ
回路３４を介して駆動モータ停止指令を与えることによ
り、駆動モータ３９を停止させることができる。次に、
アイドラローラ５７，５８の押付けをＩＦ回路３４を介
して解除することにより従動ローラ５５，５６を低トル
クで回転可能なローラ単体とする（ステップＳ１０）。
なお、アイドラローラ５７，５８の押付け機構およびそ
の駆動回路はシリンダ、コイルドライバ等を利用して容
易に実現可能である。ステップＳ６，Ｓ７においてオリ
フラが、タイマ設定時間内に検出できなかった場合は、
タイムアウトとであるとして、さらにそのようなタイム
アウトの回数が設定回数例えば６回に達したか否かを判
定し（ステップＳ１１）、設定回数に達していなけれ
ば、駆動ローラ５４を逆転させる（ステップＳ１２）。
なお、タイマ設定値はウエハ５０を回転させてオリフラ
検出するのに必要な時間となっている。駆動ローラ５４
を逆転させるのは、デッドポイントにウエハ５０が陥っ
た場合は、ウエハ５０が回転できない状態になるからで
ある。図６はこの例を示す。デッドポイントはウエハ５
０の回転方向により、図６（ａ）および（ｂ）の２つの
場合がある。駆動ローラ５４の回転方向は、初期設定で
ＣＣＷ方向を正転方向としているため、デッドポイント
の起こりうる状態は、同図（ｂ）の場合となる。この状
態は、次のようにして発生する。空気によるウエハ押付
け力に対して従動ローラ５３および５６とウエハ５０と
の接点において反力Ｆが発生し、この反力により生じる
摩擦力が、回転を阻止する方向に働く。ＰＡステージ５
１は傾斜しており、重力による力も働いている。したが
って、ウエハ５０を回転させる力（ウエハ押上げ力）
は、重力も含む回転阻止力を上回る必要がある。ところ
が、回転阻止力のほうがウエハ押上げ力より上回るた
め、回転不能となりデッドポイントの状態となるのであ
る。そこで、この状態が持続され、タイムアウトである
と判定されると、駆動ローラ５４をＣＷ方向に逆回転さ
せる動作が必要となるわけである。逆回転の方向は、回
転阻止力に従った方向であるから、逆回転によりウエハ
５０は容易にデッドポイントから脱出することができ
る。脱出後、一定時間だけ逆回転させてからステップＳ
４へ戻り、再度駆動ローラ５４をＣＣＷ方向に正転さ
せ、再度オリフラ検出動作を行なう（ステップＳ４〜Ｓ
７）。このようにしてオリフラ検出、およびタイムアウ
ト判別を繰り返し行い、タイムアウトが設定回数に等し
いとステップＳ１１において判定した場合は、エラーフ
ラグをセットしてエラー状態となる（ステップＳ１
３）。このエラーフラグは、図１のＲＡＭ３３に記憶さ
れる。エラーが発生した場合、ＩＦ回路３４を通してブ
ザー４０を鳴らし、表示器４１にエラー内容を表示する
ことにより警告する。これにより、ウエハ位置決め装置
を使用するオペレータは、装置のエラー状況を認識する
ことができる。デッドポイントは、図６（ａ）に示すよ
うに逆転の場合もあり得るが、オリフラが検出できるま
で繰り返し正転または逆転動作をすることで、まれにし
か発生しないデッドポイントを脱出してオリフラ検出を
することができる。そうでない場合は、装置異常が考え
られ、これについてはエラー警報により、オペレータに
知らせることができる。図４は、本発明の他の実施例に
係るウエハ位置合せ装置における動作を示すフローチャ
ートである。図３のフローチャートに対して、デッドポ
イント判別処理（ステップＳ１４）を付加することで、
デッドポイントが発生した場合以外は逆回転しないよう
にしたものである。これによれば、オリフラ検出時間を
不要に長くすることを防止することができる。

【００１６】オリフラ検出のためにウエハ回転動作を行
う際に、従動ローラ５３は、ウエハ５０が回転している
場合のみ回転する。デッドポイントに陥った場合は、ウ
エハ５０は回転できないため、従動ローラ５３は回転し
ない。そこで従動ローラ５３の回転検出手段を設け、こ
れによりウエハ５０の回転の有無を検出することで間接
的にデッドポイント状態を検出することができる。回転
検出手段は、従来技術によりさまざまな手段が可能であ
る。例えば、従動ローラ５３の軸にロータリエンコーダ
またはタコジェネレータ等を接続し、その出力信号をＩ
Ｆ回路３４を介して一定時間モニタし、信号値が変化す
れば回転していると判断し、変化がなければ回転してい
ないと判断することにより容易に回転検出が可能であ
る。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、所定時間内に所定回転
位置に達したことが検出されない場合にはウエハを逆方
向に回転させてから再度一定方向に回転させるため、特
別な構成の変更をしなくてもソフトウェアにより、効果
的に、まれに発生するデッドポイントを脱出する手段が
とれる。また、従来技術によるデッドポイント対策より
も構成を簡略化することができ、しかもウエハの逆回転
動作が確実に行える。また、デッドポイント判別手段を
用いれば自動で、かつ確実に無駄のないデッドポイント
脱出対策が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る回路構成を示すブロ
ック図である。

【図２】 本発明の一実施例に係るプリアライメント装
置の断面図および平面図である。

【図３】 本発明の一実施例に係るソフト上のシーケン
ス動作を示すフローチャートである。

【図４】 本発明の他の実施例に係るソフト上のシーケ
ンス動作を示すフローチャートである。

【図５】 従来例におけるデッドポイント対策を説明す
る図である。

【図６】 ウエハのデッドポイントを説明する図であ
る。

【図７】 従来例におけるプリアライメント装置の断面
図および平面図である。

【図８】 従来例における位置合わせ動作に使用する駆
動ローラおよび位置合わせローラの説明する図である。

【図９】 従来例における位置合わせ状態を説明する図
である。

【図面の主要な部分を表す符号の説明】

３１：ＣＰＵ、３２：ＲＯＭ、３３：ＲＡＭ、３４：イ
ンターフェイス（ＩＦ）回路、３９：駆動モータ、４
０：ブザー、４１：表示器、５０：ウエハ、５１：プリ
アライメントステージ、５３，５５，５６：従動ロー
ラ、５４：駆動ローラ、５７，５８：アイドラローラ、
５９：オリフラ左検出センサ、６０：オリフラ右検出セ
ンサ、６１：ウエハ検出センサ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オリエンテーションフラットが形成され
   たウエハを支持する支持台、この支持台上において前記
   ウエハをその外周に接触して回転させる駆動ローラを有
   するウエハ回転手段、これによって回転する前記ウエハ
   が所定回転位置に達したことを検出する検出手段、前記
   支持台上に取り付けた少なくとも２つのローラ、前記ウ
   エハを前記駆動ローラおよび前記少なくとも２つのロー
   ラに対して押しつける押付け手段、および、これらウエ
   ハ回転手段、検出手段、および押付け手段を制御して、
   前記ウエハを前記所定回転位置に達したことが検出され
   るまで一定方向に回転させ、前記オリエンテーションフ
   ラット上の２点および前記オリエンテーションフラット
   以外のウエハ外周上の１点を前記駆動ローラおよび２つ
   のローラを含むローラのうちの少なくとも３つのローラ
   に対して押し付けることによって前記ウエハを位置決め
   する制御手段を備えたウエハ位置決め装置において、前
   記制御手段は、所定時間内に前記所定回転位置に達した
   ことが検出されない場合には前記ウエハを逆方向に回転
   させてから再度前記一定方向に回転させるものであるこ
   とを特徴とするウエハ位置決め装置。
2. 【請求項２】 オリエンテーションフラットが形成され
   たウエハを支持する支持台、この支持台上において前記
   ウエハをその外周に接触して回転させる駆動ローラを有
   するウエハ回転手段、これによって回転する前記ウエハ
   が所定回転位置に達したことを検出する検出手段、前記
   支持台上に取り付けた少なくとも２つのローラ、前記ウ
   エハを前記駆動ローラおよび前記少なくとも２つのロー
   ラに対して押しつける押付け手段、および、これらウエ
   ハ回転手段、検出手段、および押付け手段を制御して、
   前記ウエハを前記所定回転位置に達したことが検出され
   るまで一定方向に回転させ、前記オリエンテーションフ
   ラット上の２点および前記オリエンテーションフラット
   以外のウエハ外周上の１点を前記駆動ローラおよび２つ
   のローラを含むローラのうちの少なくとも３つのローラ
   に対して押し付けることによって前記ウエハを位置決め
   する制御手段を備えたウエハ位置決め装置において、前
   記ウエハの回転が停止したことを検出する停止検出手段
   を備え、前記制御手段は、この回転停止が検出された場
   合には前記ウエハを逆方向に回転させてから再度前記一
   定方向に回転させるものであることを特徴とするウエハ
   位置決め装置。