JPS5837114B2 - デンキシキマニピユレ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体焼付装置その他アライメントを必要とす
る装置に適用するマニピュレータの改良に関するもので
ある。

アライメントとは第１図に示す如＜、ｘ−ｙ．θ（回転
）方向に移動可能に設けられたテーブル１上にシリコン
ウエノ・２を載せ、マスク３の像を倍率「１」のレンズ
４１ ・反射ミラー５・集光レンズ４２ ・光源Ｌ
より戒る光学系によってウエハ２の表面に焼付け、次い
でウエハ表面をアライメントスコープにより観察しなが
らテーブル１の位置を調整し、先にウエハ２上に焼付け
た像に別のマスク像を一致させる作業をいう。

テーブル１はＸ−Ｙ方向直線案内、θ方向案内機構を備
え、レンズ光軸に直角な平面内でＸ−Ｙ方向とθ方向に
動きうる装置である。

従来このテーフル１は第２図に示す如く、Ｘ−Ｙ・θ方
向の位置調整を三本の調整ねじＷ１，Ｗ２，Ｗ３を用い
て行なっていた。

そこで最近これを改良してＸ−Ｙ方向の調整を一度の操
作でできるチェスマン方式と称するアライメント機構が
採用されるようになった。

ところがこの方式ではテーブル１とマニピュレータ（操
作部）の位置関係が機械的なもので限定され、マニピュ
レータをテーブル１から離すことができないという制約
がある。

本発明は上記の点に鑑みてアライメント作業を自動化し
、作業能率を高めることを目的とするもので、即ち手動
操作グリップを操作力解除によって原点に自動復帰する
ように設け、原点から移動した操作グリップの変位位置
をＸ−Ｙ・θ成分に分けて電気信号として取出し、この
信号によってウエハ積載用テーブルを変位移動させるこ
とを特徴とする。

以下第３乃至６図について本発明の実施例を説明する。

６は操作部、７はブリッジ回路、８は増幅回路、９，１
０，１１はサーボモータにして、モータ９は基台５０、
モータ１０は基台５１，モータ１１は基台５１上に回転
可能に設けられたテーブル１に夫々駆動力を与える。

基台５０，５１テーブル１は夫々独立に作動し得るよう
に設けられている。

操作部６は第４図に示す如く、Ｘ−Ｚ平面、Ｙ−Ｚ平面
に夫々二枚宛含まれるように配置された四枚の板ばね１
２乃至１５の端部を固定台１６に固定し、その各板ばね
１２乃至１５の自由上端側に円筒状の滑りコマ１７を取
付ける。

そして固定台１６の外用嵌合部１８にハウジング１９を
被せ、このハウジング１９にグリップ２０を嵌め、両者
１９，２０の間隙ｔによってグリップ２０がフランジ面
１ ９、， ２ ０、をガイドに任意の方向に動き得る
ように、グリップ２０の裏面に形成したＸ−Ｙ方向溝２
１，２２に板ばね１２乃至１５の滑りコマ１７を嵌合さ
せた構或である。

ＧＡ乃至ＧＥはグリップ２０の変位を電気信号に変換し
て出力する半導体歪ゲージにして、第５図に示すように
板ばね１２乃至１５の側面に貼り付ける。

便宜上ＧＡＧＢ，ＧｏＧＤ，ＧＥＧＢを夫々Ｘ−Ｙ・θ
方向変位検出用のゲージと定める。

グリップ２０を（−＋）Ｘ方向に動かした場合ＧＡＧＢ
は七夫々圧縮と引張の歪を受け、（−）Ｘ方向に動かし
た場合は前記とは逆の歪を受ける。

この歪によって歪ゲージの受ける抵抗値変化は（力・（
→方向に同じ量だけ変化する。

つまり△ＲＡ＝−△ＲＢ となるグリップのＹ方向変
位の場合も同様に△ＲＣ ＝一△ＲＤとなる。

又グリップを回転させた場合も同様に歪ゲージＧＥ，Ｇ
Ｂは夫々引張と圧縮或はその逆の歪を受け、抵抗値変化
△ＲＥ・△ＲＢ も互に逆方向に変化して△ＲＥ ＝
−△ＲＢとなる。

従って各方向或分を取出す場合には、夫々の糺合せの歪
ゲージを第６図に示す如くブリッジ回斃に接続すればよ
い。

このときブリッジ印加電圧Ｅｉに対する出力電圧Ｅｏの
比εは となる。

Ｒは歪ゲージの歪零時の抵抗値である。ただグリップに
平行移動と回転成分を加えた場合ＧＡＧＢ ，ＧＣＧＤ
，ＧＥＧＢの夫々の組合せのブリッジ出力は となり、ｘ（ｙ）方向の出力に対し回転成分が、θ方向
の出力に対しＸ成分が微かながら影響をおよぼす。

今グリップ２０をα方向にγだげ平行移動させた場合、
これはテーブル１の移動速度成分ＣＸ−Ｃｙがベクトル
合成された結果に他ならない。

従ってＸ成分用板ばね１２，１４の上端はＸ方向成分δ
Ｘ＝γｅ０８αだげＸ方向に押される。

テ方滑リコマ１７とＹ方向溝２２とがスリップするため
、Ｙ方向成分による変位δｙ＝γｓｉｎαはＸ成分用の
板ばね１２，１４には働かない。

これにより歪ゲージＧＡＧＢは板ばね１２，１４の自由
端のたわみ量δＸを歪量δＸとして検知し、この歪量ε
Ｘを抵抗値変化△Ｒの電気信号として出力する。

この出力信号はブリッジ回路７で電圧信号Ｖｘに変換さ
れ、増幅回路８を経てサーボモータの入力となり、サー
ボモータの作動によってテーブル１を移動させ、ウェハ
表面の焼付像の位置と次に焼付けるマスク像の位置合せ
を行なうものである。

このときグリップ２０の変位量γとテーブル１の移動速
度Ｃは比例する。

又はγとＣに電気的処理により或る関数関係例えばＣ＝
Ｋ７’を持たせることができる。

従ってテーブル１を大きく移動させたいときはγを大き
く即ちＣを早くし、微調整する場合にはγを小さ＜ＬＣ
を遅くすればよい。

グリップ２０を押す力はどの方向に対してもγに比例し
、その力は中心０に向う。

テーブル１を回転させたい場合はグリップ２０をＯ点を
中心に回転させればよい。

グリップ２０を右回しにするとテーブル１も右回り、左
回りにすると左に回る。

回転角θはテーブル１０回転角速度ωに比例する。

又は関数関係を持たせる。回転トルクＴはθに比例する
。

グリップのα方向の変位γはＸ−Ｙ方向成分γｅ０８α
・γｓｉｎαに分割され、それに比例した電気信号がブ
リッジ回路７・増幅回路８を経てサーボモータの入力電
圧Ｖｘ−ｔ Ｖｙとなるまでの過程に於ける信号処理に
於て直線比例の関係が保たれておれば、ＣＸｏｃｒｃｏ
ｓα、Ｃｙ■γｓｉｎαとなり が成立し、グリップとテーブルとの移動方向が一致する
。

次にグリップをＹ方向に動かした場合或は回転させた場
合も上記と同様に発生した電気信号に応じてテーブルは
動かされる。

そしてグリップから操作力を解除すると、板ばねのたわ
み復元力によってグリップは原点Ｘ−Ｙ＝Ｏ、θ＝０に
自動的に復元する。

この場合特別の復元用ばねその他の復元用機構を設けて
もよい。

なお図示例は各方向について自己温度補償型の歪ゲージ
を二枚ずつ使用してブリッジ回路を形成しているが、各
四枚の歪ゲージを使用してブリッジ回路を構成すれば二
倍の電圧信号を得ることができる。

又板ばね１２乃至１５に取付げた滑りコマ１７を球状の
ものにするか、図示例のように円筒状の滑りコマを使用
した場合は、Ｘ−Ｙ方向溝２１，２２との嵌合をゆるく
して板ばねにねじり力が加わらないようにすることを可
とする。

本発明は原点から移動した操作グリップの変位位置をＸ
−Ｙ・θ成分に分けて電気信号として取出し、この信号
によってウエハ積載用テーブルを駆動させるようにした
から、グリップを操作するだけでテーブルを所要の方向
に移動させることができ、アライメント作業を極めて簡
単な操作で迅速に行なうことができる。

又グリップの位置とテーブルの位置とは電気的に接続さ
れておればよいから、両者は分離して夫々任意の場所に
設置できる。

従ってアライメントスコープにテレビモニタを附加すれ
ば遠隔操作も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はアライメントの説明図、第２図は従来のマニピ
ュレータの平面図、第３図は本発明マニピュレータの平
面図、第４図はグリップ部の一部縦断斜面図、第５図は
歪ゲージの配置図、第６図はブリッジ回路図である。 １はウエハ２を積載したテーフル、２０は手動操作グリ
ップ、ＧＡ乃至ＧＥはグリップ２０の移動変位成分をＸ
−Ｙ・θ成分に分割して電気信号として取出す歪ゲージ
、９乃至１１は基台５０，５１，テーブル１をＸ−Ｙ・
θ方向に駆動するサーボモータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半導体回路素子製造用のマスクウエノ・等のワーク
   ピースを支持するワークピース台と、該ワークピース台
   の移動制御信号を発生する操作部とからなり、該操作部
   を、Ｘ−Ｙ平面に配置され一端を固定台に他端を手動操
   作グリップに固定された複数枚の板ばねと、この各板ば
   ねに貼付げられた歪ゲージと、この歪ゲージの抵抗値変
   化を検出する電気処理手段とで構成し、上記手動操作グ
   リップを移動或いは回動させて上記板ばねを所定の方向
   に撓ませ、その移動方向ＸまたはＹとその移動量あるい
   は回動方向θとその回動量に相当した電気量を、上記電
   気処理手段でＸ−Ｙ・θ成分に分けて電気信号として取
   出し、この電気信号を利用して上記ワークピース台を所
   定位置へ移動させ、上記手動操作グリップは操作力を解
   除すると板ばねの復元力で原点に戻ることを特徴とする
   電気式マニピュレータ。