JPH11233594A - 回転体の位置合わせ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は回転体、例えば半導体装置の製造に
使用するウエハ等の位置合わせ装置に関し、特にウエハ
の位置検出をリアルタイムで行い正確な位置検出を行う
ことができる回転体の位置合わせ装置を提供するもので
ある。 【解決手段】 テーブル１２上に載置されたウエハ１１
はサーボアンプ１４の制御に従って回転駆動するサーボ
モータ１３により回転し、ラインセンサ１７によってウ
エハ１１の周縁部、及び切り欠きの位置が検出される。
アライナコントローラ１５から１回転毎の指示信号が出
力され、以後エンコーダ１３ａから出力される回転角
（位相）データに従って直接センサコントローラ１６に
センシングを指示するトリガパルスを出力し、ラインセ
ンサ１７からセンサ読み取り値を迅速に得、正確かつ短
時間で回転体の位置合わせデータを取得するものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は回転体、例えば半導
体装置の製造に使用するウエハ等の位置合わせ装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】回転体として、例えば半導体装置の製造
に使用するウエハには、レジストやイオン注入等の際の
位置合わせのため、周縁部に切り欠き（ノッチ、或いは
オリフラ等）が設けられている。図５は上記切り欠きを
検出し、またウエハの偏心を検出するための位置合わせ
装置である。

【０００３】同図において、１はウエハであり、ウエハ
１はテーブル２上に載置され、モータ３（例えばステッ
ピングモータ等）を所定の速度で回転させることでウエ
ハ１の周縁部に設けられた切り欠きをラインセンサ７で
検出するものである。すなわち、モータ３はモータ用制
御装置４によって所定の回転速度に制御され、モータ用
制御装置４から一定のタイミングで出力されるモータの
位置信号をアライナコントローラ５に供給する。アライ
ナコントローラ５はこれによりセンシングタイミングを
知る。又は、モータ用制御装置４から常時アライナコン
トローラ５に位置情報が出力され、アライナコントロー
ラ５はその値により、センサコントローラ６に指令を出
すタイミングを判断する。そして、アライナコントロー
ラ５はセンサコントローラ６にセンシング指令を送り、
センサコントローラ６はラインセンサ４からセンサ値を
読み取りアライナコントローラ５に読み取り値を出力す
る。ウエハ１に形成される切り欠きは、例えば図６に示
すようにウエハ１の周縁部に設けられ、上記読み取り値
は切り欠き８の位置で変化する。また、ウエハ１が偏心
している場合には、読み取り値が曲線状（例えば、サイ
ン曲線状）に変化する。

【０００４】アライナコントローラ５はセンサコントロ
ーラ６から供給される読み取り値からウエハ１の切り欠
き８の位置と、偏心を検出する。又、制御性の優れたサ
ーボモータを用いる場合もある。この場合、例えばサー
ボモータにエンコーダを取り付け、そのエンコーダから
サーボアンプに検出信号を出力し、該サーボアンプは図
５におけるモータ制御装置５と同じくモータの位置信号
をアライナコントローラ５に出力する。それ以外の構造
は図５と同様である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のウエハの位置合
わせ装置では、上述のようにモータ用制御装置４（或い
はサーボモータを使った場合のサーボアンプ）から位相
信号の供給を受けた後、アライナコントローラ５はセン
シング指令をセンサコントローラ６に出力し、センサコ
ントローラ６はラインセンサ４からセンサ値を読み取
り、アライナコントローラ５に読み取り値を出力する。
したがって、モータ３（或いはサーボモータ）が所定の
位相に達してからアライナコントローラ５がセンサ値を
受信するまでに時間を要するため、遅れ時間が発生し、
切り欠き８の検出位置がずれる。その上、その遅れ時間
はアライナコントローラ５内の処理状態によってばらつ
きが生じ、アライナコントローラ５がセンサコントロー
ラ６に出力するセンシング指令のタイミングがモータの
位相と完全に同期しない。このため、切り欠き８の位置
及び偏心を正確に検出することができない。

【０００６】一方、個々の検出位置でモータ３の回転を
停止させてからセンサ値の読み取りを行う方法も提案さ
れている。この方法であれば回転角の位相とセンサ読み
取り値の対応（同期）はとれるが、センサ読み取り処理
に時間を要する。特に、大きなウエハ（例えば、直径３
００ｍｍ程度のウエハ）では、最低でも１回転で数百回
のセンシング処理を行う必要があり、時間を要し実用的
ではない。

【０００７】以上のことはウエハに限らず、他の回転体
でも同様である。本発明は上記課題に鑑み、ウエハの位
置検出をリアルタイムで行い、正確な位置検出を行うこ
とができる回転体の位置合わせ装置を提供するものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は上
記課題を解決するため、周縁部に切り欠きが設けられた
回転体を回転させるサーボモータと、該サーボモータの
回転角を検出するエンコーダと、前記サーボモータの回
転制御を行うと共に、前記エンコーダから供給される前
記回転角のデータに従ってセンシング指令を出力するサ
ーボ制御手段と、該サーボ制御手段から出力されるセン
シング指令に基づいて、前記回転体の周縁部の切り欠き
を検出するセンサと、該センサの検出結果が供給され、
該検出結果に基づいて前記回転体の前記切り欠きを検出
するアライナコントローラとを有する回転体の位置合わ
せ装置を提供することによって達成できる。

【０００９】ここで、回転体は例えば半導体装置を製造
するウエハであり、サーボ制御手段で回転制御されたサ
ーボモータによって回転する。エンコーダはサーボモー
タの回転角（位相）を検出し、その検出データをサーボ
制御手段に供給し、サーボ制御手段はこの検出データに
基づいてセンシング指令をセンサに出力する。

【００１０】このセンシング指令はセンサにセンシング
処理を行わせる信号であり、アライナコントローラから
供給される１回転指示信号の出力後、例えば予め設定し
たセンシング回数に対応した回転角（位相）検出のタイ
ミングでセンシング指令を出力する。

【００１１】このように構成することにより、センサに
対して直接センシング指令が供給され、遅れ時間を低減
もしくは殆ど解消でき、又アライナコントローラの処理
状態によらず、常にモータの回転角（位相）に正確に同
期したタイミングで行うことができるため、結果として
切り欠き位置及び偏心の正確な検出値を供給することが
できる。

【００１２】請求項２の記載は、請求項１記載の発明に
おいて、前記センサは、例えば前記回転体の周縁部の形
状を検出し、前記アライナコントローラは、該検出結果
に基づいて該回転体の偏心を検出する構成である。

【００１３】また、請求項３の記載は、請求項１記載の
発明において、前記サーボ制御手段から出力するセンシ
ング指示は、例えば前記センサの駆動制御を行うセンサ
コントローラを介して行う構成である。

【００１４】このように構成しても上記発明と同様、セ
ンサによるセンシング処理を迅速に行い、短時間でセン
サ検出値をアライナコントローラに供給することがで
き、正確な検出値を供給することができる。

【００１５】請求項４の記載は、請求項１、２、又は３
の記載において、前記回転体は例えばウエハである。本
構成は、上記回転体を半導体装置を製造する際に使用す
るウエハに適用するものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例につい
て、図面を参照して詳細に説明する。図１は本実施形態
例を説明する回転体の位置合わせ装置の構成図である。
同図において、１１は回転体としてのウエハであり、ウ
エハ１１はテーブル１２上に載置されている。テーブル
１２はサーボモータ１３によって回転し、サーボモータ
１３の回転速度はサーボアンプ１４によって制御され
る。また、サーボモータ１３の回転角は、サーボモータ
１３に取り付けられたエンコーダ１３ａによって検出さ
れ、この検出信号はサーボ制御手段としてのサーボアン
プ１４に出力される。

【００１７】本実施形態例ではアライナコントローラ１
５は上述のサーボアンプ１４と、センサコントローラ１
６に接続され、サーボアンプ１４に対して１回転の指示
信号を出力し、センサコントローラ１６からセンサ読み
取り値を受信する。尚、アライナコントローラ１５は不
図示の信号線によってコントローラに接続され、供給さ
れたセンサの読み取り値のデータをコントローラに送
り、ウエハ加工の際のレジスト等のウエハ位置の基準値
として、またウエハの偏心補正データとして使用する。

【００１８】一方、ラインセンサ１７は平行光発光部１
７ａと、例えばＣＣＤをライン状に形成した受光部１７
ｂで構成され、平行光発光部１７ａからの発光をＣＣＤ
によって検出する構成である。ここで、前述のウエハ１
１は図２に示すように、ウエハ１１の周縁部に切り欠き
（ノッチ）１８が形成されている。この切り欠き１８は
周縁部からの深さが例えば１ｍｍであり、その切り込み
角は例えば９０度である。上述のラインセンサ１７の位
置は図２に点線で示す位置であり、例えば点線で示す丸
印がＣＣＤの配設位置である。したがって、平行光発光
部１７ａから出力されたレーザ光は、ウエハ１１の周縁
部又は切り欠き１８を境にしてＣＣＤによって受光さ
れ、ウエハ１１上の切り欠き１８の位置が検出される。

【００１９】尚、ウエハ１１には偏心もあり、切り欠き
１８の位置のみではなく、ラインセンサ１７によってウ
エハ１１の中心位置からの偏心も検出される。又、図２
の点線で示すラインセンサ１７の形態は、説明の便宜
上、模式的に描いたものであり、受光部の種類によって
は、その形状や大きさは異なる。

【００２０】次に、本例の処理動作を説明する。先ず、
ウエハ１１を前述のテーブル１２上にセットする。次
に、サーボアンプ１４の制御によりサーボモータ１３を
回転させ、ウエハ１１を回転させる。この時、サーボモ
ータ１３の回転角のデータはモータ軸に取り付けたエン
コーダ１３ａによりサーボアンプ１４に供給されてい
る。また、ラインセンサ１７に設けられた平行光発光部
１７ａからはレーザ光が照射され、受光部１７ｂ（ＣＣ
Ｄ）はウエハ１１で遮光されない光を受光する。

【００２１】この状態において、サーボアンプ１４はア
ライナコントローラ１５から１回転の指示信号を受け取
ると、その後エンコーダ１３ａから供給されるモータの
動作量（カウント）と、予め設定されたトリガパルスの
出力周期（カウント数）に従って、ラインセンサへのセ
ンシング指令としてのトリガパルスをセンサコントロー
ラ１６に出力する。このトリガパルスの出力周期はアラ
イナコントローラ１５によって予め設定され、多数回の
トリガパルスが出力される。例えば、ウエハ１１を１回
転する間、９６０回のセンシング処理を行う場合、３６
０度（角度）／９６０回（センシング回数）の計算式で
得られる回転角（位相）をエンコーダ１３ａが検出する
毎にトリガパルスをセンサコントローラ１６に出力す
る。したがって、サーボアンプ１４はエンコーダ１３ａ
から対応する回転角（位相）のデータが供給されるタイ
ミングでトリガパルスをセンサコントローラ１６に出力
する。センサコントローラ１６はこのトリガパルスが入
力する度にラインセンサ１７に対して読みとり処理を指
示し、各タイミングでのＣＣＤによる検出結果をセンサ
値としてアライナコントローラ１５に出力する。

【００２２】図３は、この時のトリガパルスとセンサ出
力の関係を示すタイムチャートである。同図に示すよう
に、各トリガパルスが出力された後Ｔ１時間後、センサ
出力が行われアライナコントローラ１５にセンサの読み
取り値が供給される。また、この時間Ｔ１はセンサコン
トローラ１６からセンシング信号が出力された後、ライ
ンセンサ１７によるＣＣＤの光読み取り処理の時間であ
る。したがって、従来例のようにモータ用制御装置４か
ら一旦アライナコントローラ５にモータの位置信号を出
力した後、センシング指令をセンサコントローラ１６に
送る構成ではないので、従来に比べて遅れ時間が短く、
又、そのばらつきも非常に小さい。

【００２３】また、このセンサ読み取り処理は上述のよ
うにウエハ１１が１回転する毎に、例えば９６０回行う
ので、トータルなウエハの位置合わせ処理時間は極めて
短くなる。しかも、各センサ読み取り処理はほぼリアル
タイムで実行できるので、時間ずれが小さく、正確なセ
ンサ読み取り値を得ることができる。

【００２４】図４は、例えば本例の装置によって得られ
たセンサ読み取り値を、ウエハ１１が１回転する間計測
した結果を示す。同図に矢印で示す各点は、それぞれセ
ンサ読み取り値であり、このセンサ読み取り値が例えば
サイン曲線を描く理由は、ウエハ１１の偏心を示す。ま
た、偏心の大きさはＤとして求められ、その位置は回転
角θ１として求められる。一方、センサ読み取り値が急
激に変化する位置１８’は前述の切り欠き（ノッチ）１
８の位置を示し、スタート位置から回転角θ２として位
置が正確に測定できる。

【００２５】このようにして得られたデータは、アライ
ナコントローラ１５から不図示のコントローラに出力さ
れ、ウエハの各種加工の際基準位置、及び偏心補正のデ
ータとして使用される。

【００２６】尚、本発明はウエハの位置合わせに限ら
ず、サーボモータで動作させながら回転動作中のものを
ラインセンサによってセンシングする他の回転体に対
し、同じように適用できる。

【００２７】例えば、フロッピーディスク、光ディス
ク、等のコンピュータ周辺装置に使用される回転体、又
はレコードやＣＤディスク等のオーディオ機器に使用さ
れる回転体、等の各種分野で使用する回転体に適用可能
である。

【００２８】尚、切り欠きはノッチに限定されず、オリ
フラであってもよく、又、切り欠きに限定されず、例え
ばマークを付与するなど、回転位置を検出できれば他の
印を付与しても良い。

【００２９】又、この切り欠き等を付与する位置も、回
転体の周縁部に限定されず、より中心よりに設けても良
い。更に、ラインセンサは、センサコントローラと別体
型、一体型の何れであっても良い。或いは、センサ検出
入出力が可能であれば、センサコントローラを省略し、
トリガパルスをセンサに直接入力し、又、センサ出力を
アライナコントローラに直接入力しても良い。

【００３０】更に、センサの形態は、ＣＣＤを受光部に
用いた構造に限定はされず、同様のセンシング能を有す
る他の形態のセンサを用いても良い。勿論、ラインセン
サにも限定はされない。

【００３１】更に、モータ回転角を検出するセンサは、
エンコーダに限定はされず、他のセンサを用いても良
い。更に、切り欠きの位置の検出を行わず、回転体の偏
心のみを検出する場合に適用しても良い。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればウ
エハ等の位相と、偏心やノッチ等の切り欠き位置の検出
を高精度で行うことができる。

【００３３】また、回転動作中に上記検出ができるの
で、短時間で検出処理を行うことができる。さらに、ア
ライナコントローラはサーボモータ動作中、ウエハの位
置等を知る必要がないので、他の処理を行うことも可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態例を説明するウエハの位置合わせ装
置の構成図である。

【図２】ウエハの構成図である。

【図３】トリガパルスとセンサ出力の関係を示すタイム
チャートである。

【図４】センサ読み取り値をプロットした場合の図であ
る。

【図５】従来例のウエハの位置合わせを行うための装置
である。

【図６】ウエハの構成図である。

【符号の説明】

１１ ウエハ １２ テーブル １３ サーボモータ １３ａ エンコーダ １４ サーボアンプ １５ アライナコントローラ １６ センサコントローラ １７ ラインセンサ １７ａ 平行光発光部 １７ｂ 受光部 １８ 切り欠き Ｄ 偏心の大きさ Ｔ１ 時間

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周縁部に切り欠きが設けられた回転体を
   回転させるサーボモータと、 該サーボモータの回転角を検出するエンコーダと、 前記サーボモータの回転制御を行うと共に、前記エンコ
   ーダから供給される前記回転角のデータに従ってセンシ
   ング指令を出力するサーボ制御手段と、 該サーボ制御手段から出力されるセンシング指令に基づ
   いて、前記回転体の周縁部の切り欠きを検出するセンサ
   と、 該センサの検出結果が供給され、該検出結果に基づいて
   前記回転体の前記切り欠きを検出するアライナコントロ
   ーラと、 を有することを特徴とする回転体の位置合わせ装置。
2. 【請求項２】 前記センサは、前記回転体の周縁部の形
   状を検出し、前記アライナコントローラは、該検出結果
   に基づいて該回転体の偏心を検出することを特徴とする
   請求項１記載の回転体の位置合わせ装置。
3. 【請求項３】 前記サーボ制御手段から出力するセンシ
   ング指令は、前記センサの駆動制御を行うセンサコント
   ローラを介して行うことを特徴とする請求項１記載の回
   転体の位置合わせ装置。
4. 【請求項４】 前記回転体はウエハであることを特徴と
   する請求項１、２、又は３記載の回転体の位置合わせ装
   置。