JPH10209249A - ウエハアライメント装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハのサイズ変更にフレキシブルに対応す
ることができるとともに、オリフラ位置に影響されずに
ウエハを規定の位置にアライメントすることができるウ
エハアライメント装置を提供する。 【解決手段】 アライメント対象となるウエハ３を載置
状態にて支持するステージ２と、ステージ２の中心軸か
らそれと直交する方向に放射状に延びる各々の軸線Ｌ上
でそれぞれ移動自在に支持された８個のスライダー７
と、これらのスライダー７にそれぞれ支持されるととも
に、ステージ２上におけるウエハ３の支持高さと略同一
の高さ位置において互いに同一円周上に配置され且つウ
エハ３の外形部分に点接触にて当接可能な８個のアライ
メント爪９と、８つのスライダー７を各々の軸線Ｌ上で
往復移動させる駆動機構１０〜１３とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造におけ
る種々のウエハ処理装置にウエハを供給するのに先立っ
てウエハを規定の位置にアライメントするウエハアライ
メント装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、種々のウエハ処理装置（例え
ば、露光装置等）にウエハを供給するにあたっては、予
め規定の位置にウエハをアライメントし、このアライメ
ント済のウエハをウエハ移載アーム等でピックアップし
て供給するようにしている。その際、ウエハのアライメ
ントに用いられる従来装置としては、例えばウエハ外形
に沿った円弧状の当接部を有するアライメント爪を対向
状態に２つ配置し、その間のステージに載置されたウエ
ハを上記２つのアライメント爪で挟み込むようにしてウ
エハを規定の位置にアライメントするものがある。この
従来のウエハアライメント装置では、ステージ上に載置
されたウエハの位置が規定の位置からずれていると、そ
の両側から接近してくる２つのアライメント爪に押され
てウエハの位置が修正されるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のウエハアライメント装置では、互いに対向する２つの
アライメント爪の形状がウエハサイズ（直径）に対応し
たものとなっているため、アライメント対象となるウエ
ハのサイズが変更になった場合は、それに応じてアライ
メント爪を交換したり、交換時にアライメント爪の位置
を調整するなどの必要があり、ウエハのサイズ変更にフ
レキシブルに対応できるものではなかった。また、一般
にウエハには位置合わせ用に一部を切欠したオリエンテ
ーションフラット（以下、オリフラと略称）が設けられ
ているが、このオリフラ位置といずれか一方のアライメ
ント爪の位置とが干渉した場合に、アライメント爪の機
能が十分に発揮されず、ウエハが規定の位置からずれた
状態でアライメントされる虞れもあった。

【０００４】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、ウエハのサイズ
変更にフレキシブルに対応することができるとともに、
オリフラ位置に影響されずにウエハを規定の位置にアラ
イメントすることができるウエハアライメント装置を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたもので、アライメント対象となる
ウエハを、該ウエハの外形部分を基準にして規定の位置
にアライメントするウエハアライメント装置において、
ウエハを載置状態にて支持するステージと、このステー
ジの中心軸からそれと直交する方向に放射状に延びる各
々の軸線上でそれぞれ移動自在に支持された複数個の移
動体と、これら複数個の移動体にそれぞれ支持されると
ともに、ステージ上におけるウエハの支持高さと略同一
の高さ位置において互いに同一円周上に配置され且つウ
エハの外形部分に点接触にて当接可能な複数個のアライ
メント爪と、複数個の移動体を各々の軸線上で往復移動
させる駆動機構とを備えた構成となっている。

【０００６】また、上記同一円周上に所定の角度ピッチ
で少なくとも５個のアライメント爪を配置した構成とな
っている。

【０００７】上記構成からなるウエハアライメント装置
においては、アライメント対象となるウエハをステージ
に載置した状態で駆動機構を作動させると、ステージの
中心軸から放射状に延びる軸線上で複数個の移動体がス
テージ中心に向けて移動し、これに伴って各々のアライ
メント爪がウエハに接近する。その際、ステージ上にお
けるウエハの位置が規定の位置からずれていると、その
外側から接近してくるアライメント爪が点接触にてウエ
ハの外形部分に当接し、そのままウエハを押し出すよう
にしてウエハの位置を修正する。このとき、各々のアラ
イメント爪がウエハの径方向に沿って放射状に移動する
ことから、取り扱うウエハのサイズが変更になった場合
でも、駆動機構による移動体（アライメント爪）の移動
量をウエハサイズに合わせて変更するだけで済むように
なる。

【０００８】また、同一円周上に所定の角度ピッチで少
なくとも５個のアライメント爪を配置するようにすれ
ば、たとえウエハのオリフラ位置といずれかのアライメ
ント爪の位置とが干渉していたとしても、それ以外のア
ライメント爪によってウエハが規定の位置にアライメン
トされるため、従来のようにオリフラ位置の影響でアラ
イメントミスが発生することもない。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明に係
るウエハアライメント装置の一実施形態を示す平面図で
あり、図２はその側面図である。図１及び図２において
は、トッププレート１の上面中央部に円板形のステージ
２が取り付けられている。このステージ２は、アライメ
ント対象となるウエハ３を載置状態にて支持するもので
ある。ステージ２の上面（ウエハ支持面）には真空吸着
用の孔（不図示）が設けられており、それに繋がるバキ
ュームラインをオンすることにより、ステージ２上でウ
エハ３の位置を保持できるようになっている。

【００１０】一方、トップレート１の下方には所定の寸
法を隔ててボトムプレート４が配置され、このボトムプ
レート４とトッププレート１とが複数本の支柱５で連結
されている。ボトムプレート４の上面には、ステージ２
の中心軸Ｃからそれと直交する方向に放射状に延びる各
々の軸線Ｌに沿って８個のリニアガイドレール６が取り
付けられている。また、各々のリニアガイドレール６に
は移動体としてのスライダー７が装着され、これによっ
て上記８本の軸線Ｌ上で各々のスライダー７が移動自在
に支持されている。さらに、各々のスライダー７からは
ブラケット８が起立しており、このブラケット８の上端
にアライメント爪９が取り付けられている。個々のアラ
イメント爪９は、ウエハ３の外形部分に点接触にて当接
するように、例えば硬質樹脂からなる小径の円筒構造を
なすもので、各ブラケット８の上端に回転自在にネジ止
めされている。また各々のアライメント爪９は、上記軸
線Ｌの本数に対応した所定の角度ピッチ（図例では４５
°ピッチ）で互いに同一円周上に配置されている。

【００１１】ここでトッププレート１には、各々のブラ
ケット８の上端をステージ２側に突出させるための長孔
１ａが明けられている。この長孔１ａは上記軸線Ｌに沿
って明けられ、これによってブラケット８及びアライメ
ント爪９がスライダー７と一体に軸線Ｌ上で移動し得る
ようになっている。また、各ブラケット８上におけるア
ライメント爪９の高さ位置は、ステージ２上におけるウ
エハ３の支持高さと略同一に設定されている。

【００１２】さらに、上述した複数個（図例では８個）
のスライダー７を各軸線Ｌ上で往復移動させるための駆
動機構として、ボトムプレート４の中央部には駆動モー
タ（例えば、パルスモータ）１０が取り付けられてい
る。駆動モータ１０の出力軸には回転体としての回転ボ
ス１１が取り付けられている。この回転ボス１１は、駆
動モータ１０の出力軸と一体に回転するもので、駆動モ
ータ１０とともにステージ２の中心軸Ｃと同軸上に配置
されている。

【００１３】また、回転ボス１１の外周部には、上述し
た各々のスライダー７に対応して８本のアーム１２が放
射状に延出している。各々のアーム１２の一端は回転ボ
ス１１の外周部に例えばネジによって固定されている。
一方、各アーム１２の他端にはそれぞれリンクアーム１
３の一端が枢着され、さらに各リンクアーム１３の他端
はスライダー７に枢着されている。

【００１４】これにより駆動モータ１０の駆動とともに
回転ボス１１を回転させると、その回転量及び回転方向
に応じてアーム１２とリンクアーム１３とが伸縮動作す
るため、各軸線Ｌ上でスライダー７を往復移動させるこ
とが可能となる。その際、スライダー７の動きにガタツ
キが生じないよう、スライダー７の側面とボトムプレー
ト４の上面にそれぞれバネポスト１４，１５が設けら
れ、その間に架け渡された引っ張りコイルバネ１６にて
スライダー７が常時外方に付勢されている。

【００１５】続いて、上記構成からなるウエハアライメ
ント装置の動作手順について詳細に説明する。先ず、ア
ライメント対象となるウエハ３をセットするにあたって
は、図１に示すように、各々のアライメント爪９を開い
た状態、つまりウエハ３の外形位置（図中二点鎖線）よ
りもアライメント爪９を外側に後退させた状態で、図２
に示すようにウエハ３をステージ２の上に載せる。

【００１６】次に、駆動モータ１０の起動により回転ボ
ス１１をＲ１方向（図１参照）に回転させる。これによ
り、駆動モータ１０の起動と同時に各リンクアーム１３
がＲ１方向に引き込まれるため、これに連結された各ス
ライダー７がリニアガイドレール６に案内されながらそ
れぞれの軸線Ｌ上で移動を開始する。このとき、スライ
ダー７と一体にアライメント爪９がステージ２中心に向
けて移動しながら、徐々にウエハ３側に接近していく。
そして、モータ回転量がウエハ３のサイズに対応した規
定量に達した時点、すなわち図３に示すように各々のア
ライメント爪９がウエハ３の外形位置に達した時点で駆
動モータ１０が停止し、それと同時にアライメント爪９
の移動動作も停止する。

【００１７】その際、ステージ２上におけるウエハ３の
位置が規定の位置からずれていると、その外側から接近
してくるアライメント爪９の外周面がウエハ３の外形部
分に点接触にて当接し、そのままウエハ３を押し出すよ
うにしてウエハ３の位置を修正する。ここで図４に示す
ように、ウエハ３の周囲に配置された８個のアライメン
ト爪９ａ〜９ｈのうち、例えばアライメント爪９ａの位
置がオリフラ３ａの位置と干渉していた場合、そのアラ
イメント爪９ａは実質的な機能を果たさないことにな
る。しかしながら、その両側に存在する一対のアライメ
ント爪９ｂ，９ｈがアライメント爪９ａの機能を補い、
他のアライメント爪９ｃ〜９ｇとともにウエハ３の位置
修正機能を果たすことから、オリフラ３ａの位置に全く
影響されずに、ウエハ３を規定の位置にアライメントす
ることができる。

【００１８】ちなみに、ウエハ３を規定の位置にアライ
メントするには原理的に少なくとも３個のアライメント
爪９が必要となるが、３個乃至４個のアライメント爪９
ではいずれか一つのアライメント爪９がオリフラ３ａの
位置に干渉してしまうと、その影響でウエハ３のアライ
メント精度に狂いが生じてしまう。したがって、オリフ
ラ位置の影響を受けずにウエハ３を規定の位置にアライ
メントするには、少なくとも５個のアライメント爪９が
必要となる。

【００１９】こうしてアライメント爪９によるウエハ３
のアライメントが終了すると、ステージ２に繋がる図示
せぬバキュームラインがオン状態となる。これによりウ
エハ３がステージ２上面に吸着されるため、ステージ２
上におけるウエハ３の位置、すなわちアライメント後の
ウエハ位置が保持される。

【００２０】その後、上述のようにウエハ３の位置を保
持した状態で、駆動モータ１０の再起動により回転ボス
１１を先程と反対のＲ２方向（図３参照）に回転させ
る。これにより、回転ボス１１から延出したアーム１２
によってリンクアーム１３がＲ２方向に押し返されるた
め、これに連結されたスライダー７がリニアガイドレー
ル６に沿って移動し、それと一体にアライメント爪９も
外側に移動する。そして先程の図１に示したように、各
々のアライメント爪９がウエハ３の外形位置（図中二点
鎖線で示す位置）よりも外側に後退した初期位置に戻っ
た時点で駆動モータ１０が停止する。これにより、一連
のアライメント動作が完了する。以後、図示せぬウエハ
移載アームによってアライメント済のウエハ３がピック
アップされ、所定のウエハ処理装置に供給される。そし
て、新たなウエハ３がステージ２に載せられて、上記同
様の手順によりウエハ３のアライメントが繰り返される
ことになる。

【００２１】このように本実施形態のウエハアライメン
ト装置においては、ステージ２の中心軸Ｃから放射状に
延びる各々の軸線Ｌ上でスライダー７と一体にアライメ
ント爪９を移動させることで、ステージ２上に載置され
たウエハ３を規定の位置にアライメントする構成となっ
ているため、例えば図５に示すように、ウエハ３のサイ
ズ（直径）がφＡからφＢ（＜φＡ）に変更になった場
合は、各々の軸線Ｌ上におけるスライダー７の移動量、
つまりアライメント爪９の移動量を、ウエハサイズφＢ
に合わせて変更すればよいことになる。ここで、アライ
メント爪９（スライダー７）の移動量は駆動モータ１０
の回転量に対応したものとなるため、上述のようにウエ
ハサイズがφＡからφＢに変更になった場合には、閉じ
状態でのアライメント爪９の停止位置が図中二点鎖線で
示す位置になるように駆動モータ１０の動作データを変
更するだけで済むことから、ハード的な部品の交換や調
整が一切不要となる。

【００２２】また、各々のスライダー７を移動させるた
めの駆動機構として、駆動源を単一（共通）の駆動モー
タ１０で構成し、且つスライダー７への動力伝達にリン
ク機構を採用しているため、コスト的なメリットが大き
く、アライメント爪９の動きも非常にスムーズなものと
なる。さらに、駆動モータ１０としてサーボモータ又は
パルスモータを採用することにより、アライメント動作
時におけるアライメント爪９の移動速度を自在に制御で
きるようになるため、例えばウエハ３と接触する可能性
のない範囲ではアライメント爪９の移動速度を高速に制
御し、ウエハ３と接触する可能性のある範囲ではアライ
メント爪９の移動速度を低速に制御することで、アライ
メント爪９との接触によるダメージをウエハ３に与える
ことなく、高速且つ高精度にてウエハ３をアライメント
することが可能となる。

【００２３】なお、上記実施形態においては、独立した
構造のアーム１２を介して回転ボス１１とリンクアーム
１３とを連結するようにしたが、これ以外にも、例えば
回転ボス１１の外径寸法を図１に示すアーム１２とリン
クアーム１３との連結部分まで拡大し、その拡大した回
転ボス１１の外周部分にリンクアーム１３を直に連結し
た構成としてもよい。ただし、上記実施形態の装置構成
を採用すれば、回転ボス１１の外周部に対する各々のア
ーム１２の取付位置及び取付角度を適宜調整すること
で、駆動モータ１０の回転量に対応した各々のアライメ
ント爪９の移動量を個別に調整することができるため、
装置部品の加工精度や組立精度によるアライメント爪９
の相対的な位置ずれを解消することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明のウエハアラ
イメント装置によれば、ウエハを支持するステージの中
心軸から放射状に延びる各々の軸線上で、アライメント
爪を支持してなる複数個の移動体をそれぞれ移動自在に
支持するとともに、それら複数個の移動体を駆動機構に
より各々の軸線上で往復移動させる構成としたので、ア
ライメント対象となるウエハのサイズが変更になった場
合でも、従来のようにハード的な部品の交換や調整を必
要とせず、駆動機構による移動体（アライメント爪）の
移動量をウエハサイズに合わせて変更するだけで済むよ
うになるため、ウエハのサイズ変更にフレキシブルに対
応することが可能となる。

【００２５】また、同一円周上に少なくとも５個のアラ
イメント爪を配置するようにしたので、ステージに支持
されたウエハのオリフラがいずれの位置にあっても、そ
のオリフラ位置に影響されることなく、ウエハを規定の
位置に精度良くアライメントすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るウエハアライメント装置の一実施
形態を示す平面図である。

【図２】本発明に係るウエハアライメント装置の一実施
形態を示す側面図である。

【図３】実施形態におけるウエハアライメント装置の動
作手順を説明する図である。

【図４】オリフラ位置との関連を説明する図である。

【図５】ウエハサイズとの関連を説明する図である。

【符号の説明】

２ ステージ ３ ウエハ ７ スライダー（移動体） ９ アライメント爪 １０ 駆動モータ １１ 回転ボス（回転体） １３ リンクアーム

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アライメント対象となるウエハを、該ウ
   エハの外形部分を基準にして規定の位置にアライメント
   するウエハアライメント装置において、 前記ウエハを載置状態にて支持するステージと、 前記ステージの中心軸からそれと直交する方向に放射状
   に延びる各々の軸線上でそれぞれ移動自在に支持された
   複数個の移動体と、 前記複数個の移動体にそれぞれ支持されるとともに、前
   記ステージ上における前記ウエハの支持高さと略同一の
   高さ位置において互いに同一円周上に配置され且つ前記
   ウエハの外形部分に点接触にて当接可能な複数個のアラ
   イメント爪と、 前記複数個の移動体を前記各々の軸線上で往復移動させ
   る駆動機構とを備えたことを特徴とするウエハアライメ
   ント装置。
2. 【請求項２】 前記同一円周上に所定の角度ピッチで少
   なくとも５個のアライメント爪を配置してなることを特
   徴とする請求項１記載のウエハアライメント装置。
3. 【請求項３】 前記駆動機構は、前記ステージの中心軸
   と同軸上に設けられた回転体と、この回転体を回転駆動
   する駆動モータと、前記回転体の外周部からそれぞれ延
   出し且つその延出端が前記複数個の移動体にそれぞれ枢
   着された複数本のリンクアームとからなることを特徴と
   する請求項１又は２記載のウエハアライメント装置。