JPS61102044A - 円形基板の位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は半導体ウェハやＸ線露光用のマスク等のように
直線的な切欠きｔ有する円形基板の位置決め装置に関し
、特に位置決め精度が要求される露光装置に好適な位置
決め装置に関するものである。

（発明の背景） 半導体ウェハ（以下単にウェハとする）に各種の処理ｔ
−ｍ丁装ＲＶｃおいては、ウエノ・の直線的な切欠き（
以下、フラットと呼ぶ）を使って装置に対するウェハの
位置決めを行なっている。特にウェハにマスク上の回路
パターンを露光する装置においては、ウェハを正確に位
置決めして装着する必要がある。このようなウェハ位置
決め装置は、ウェハの円周端とフラットとに轟接し得る
基準部材ニウェハを押圧することによって、ウェハノ回
転方向と２次元方向（直交座標系ＸＹＱＸ軸、Ｙ軸方向
〕とに関する位置決め全行なっている。

近年、多様化するＩＣ−？ＬＳＩの品種に応じて、マス
ク上のパターン領域（露光領域〕に対して、ウェハの結
晶の成長方向を合わせることが要求されてきた。一般に
結晶の成長方向なウェハのフラットの位置で表わされて
いる。このため多くの場合、フラットが一方向を向いた
状態と、その状態η為ら９０′１′だけ回転した状態と
の２通りについてつ、エバ七位置決めすることによって
、上記要求が満たされる。そこで１つのウェハ位置決め
ｉ＆置で、フラットが一方向を同いた位置決め（以下、
０６の位置決めと呼ぶ）と、そこから９０″だけ回転し
た位置決め（以下、９０″の位置決めと呼ぶ）とを兼用
し得ることが望まれる。この場合、ウェハを載置するホ
ルダー上に基準部材を設け、ｏ″の位置決めと９０″の
位置決めとにおいて、基準部材のウェハとの当接条件を
揃えようとすると、♂のときと９０°のときとでウェハ
のホルダー上での２次元的な位置が若干異なるといりた
問題が生じる。この問題は単にウニへの位置決めのみを
行なう装置では大きな問題ではないが、位置決め後、そ
のウェハをホルダーに真空吸着して平担化する装置にお
いては重大な欠点ｔもたらす。

例えば、真空吸着用の環状の吸着溝の最外周の径をウェ
ハ外径と等しくして、０６の位置決め完了後にその最外
周の吸着溝がウェハによって完全に覆われるように設け
られているものとすれば、９０’１１□１１ の位置決め時には、最外周の吸着溝からウェハがはみ出
し、真空吸着時のニアリークを招き、吸着ずスを起こす
ことになる。従って、吸着溝の最外周の径をウェハ外径
エフもかなり小さくしておき、０″と９０″の位置決め
の際、ウェハの位置ずれが生じても最外周の吸着溝がウ
ェハに覆われているようにすればよい。しかしながらこ
のようにすると、ウェハの周辺部で吸着力が得られず、
平担化の不良を招くという欠点が生じる。

（発明の目的） 本発明はこれらの欠点を解決し、切欠きが異なる２方向
に向くように円形基板を２通りに位置決めする際、どち
らの方向に位置決めする場合も、円形基板の位置ずれｔ
招くことのない位置決め装置を得ることを目的とする。

（発明の概要） 本発明は、ウェハ等の円形基板を、例えばＯｌｌと９０
’との２方向に関してフラットの位置決め（オリエンテ
ーク１ン・フラット）２！Ｉ−行なう九めに、一方が基
板の円周端に当接し、他方がフラットから離れて位置す
る如く配置され次第１と第２の基準部材（ローラ）と、
Ｏｌｌと９０６の位置決めのとき一方がフラットに当接
し、他方が基板の円周端に当接しないように、第１と第
２の基準部材に対して夫々可動とされた第３と第４の基
準部材とｔ設け、円形基板の中心と、基板載置台の中心
とを、０１′と９０１′との位置決め方向にかかわらず
常に〒致させることを技術的要点としている。

（実施例） 第１図は本発明の実施例による位置決め装置を露光装置
に適用したときの概略的な構成金示す平面図である。

第１図において、直線状の切欠き、所謂７ラツ）Ｆ＝ｉ
ｉする円形のウェハＷは不図示の搬送手段に二ってター
ンテーブル１上に搬送され、ターンテーブル１の回転中
心０とツ二ノ・Ｗの中心とが一致するようにセンタリン
グされる。その後ターンテーブルｌはウェハＷの裏面を
真空吸着しつつ、矢印の方向に回転する。ターンテーブ
ルｌの中心０からＹ方向に離れて位置する光電センサー
２＆は、回転するウェハＷの周辺部の形状変化η為ら、
ウェハＷのフラノ）ＦがＸ軸とほぼ平行になったことを
光電検出するものである。またターンテーブルｌの中心
０からＸ方向に離れて位置する光電センサー２ｂは、同
様に７ラツトＦがＹ軸とほぼ平行になったこと全光電検
出するものである。

一方、露光装置の２次元移動ステージ（以下単にステー
ジとする）３には、ウェハＷを載置して真空吸着するた
めのホルダー４が設けられている。

ステージ３は受は渡し位置（ローディングポジション）
に位置決めされ、ターンテーブル１上でフラノ）Ｆの粗
い位置決めがなされたウェハＷは、ガイド５に沿ってＹ
方向に移動するスライドアーム６によってホルダー４上
に受は渡される。ホルダー４にはウェハＷの裏面と接触
する環状の凸部２０ｍ、２０ｂ　、２０ｃｍが吸着溝２
２ｍ　、２２ｂ・・・を挾んで同心状に設けられている
。最外周の凸部２０ａの径はウェハＷの外径と同じ寸法
であり、ウェハＷのフラットＦが位置する部分はフラッ
トＦの形に合わせて直線的になっている。本実施例では
０６と９０′１との位置決めを兼用に行なうので、その
直線的な部分はホルダー４の吸着面上で互いｖｃ９０°
だけ回転した２ケ所に設けられる。尚、吸着溝２２　ａ
　＋　２２　ｂ・・・の内には吸気孔２１ａ。

２　ｌ　ｂ　＋　２１　ａ・・・が設けられ、ここから
真空引き？行なう。さて、ホルダー４の吸着面（ウエノ
ＳＷが接触する面）の中心ｋ　Ｏｌとしたとき、中心０
１からＹ方向にウェハＷの半径と等しい寸法だけ離れた
位置に第１の基準部材としてのローラｌＯがホルダー４
に回転自在に軸支されている。同様に第２の基準部材と
してのローラ１１は中心０１からＸ方向にウェハＷの半
径と等しい寸法だけ離れた位置に回転自在に軸支されて
いる。従ってウェハＷにフック）Ｆがなく、完全な円形
であった場合、ウェハＷの円周端を２つのローラｌｏ、
ｌｌに当接しつつ、ホルダー４上で回転させると、ウェ
ハＷの中心と吸着面の中心０．とは正確に一致し７た状
態で回転し得る。さて、ホルダー４のローラ１０゜の両
脇は第３の基準部材としての２つのローラ１２ｍ、１２
ｂがＹ方向に進退可能なように部分的に切り取られてい
る。ローラ１２ｍと１２ｂはＸ方向にローラ１０を挾む
工うに位置し、〃為つそのＸ方向の間隔はフラットＦの
長さとほぼ等しいか、それ工りも多少短くなるように定
められている。ローラ１２ａｓ１２ｂはローラ支基１３
上に回転自在に軸支され、ローラ支基１３はステージ３
上ＩＹ方向に可動なスライド部材１４に固定されている
。ガイドローラ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ。

１５ｄはスライド部材１４のＹ方向への直進性を規定す
るものである。第２図はローラ支基１３とスライド部材
１４の構造を横から見たものである。

スライド部材１４とろテーク３の間にはローラベアリン
グ２４が設けられ、モータやエアシリンダの如き駆動源
２６によってローラ１２ｍ（１２ｂ）はＹ方向に水平に
進退する。ストッパー２５はローラ１２ｍ、１２ｂが繰
り出す位置を規定するものである。

本実施例では、ロー２．１０．．１２ｍ、１２ｂの径を
同一のものとしてＪストジノニー２５の規定はロー２１
２　ｍ　＋　１３　ｂがローラｌＯよりもホルダー４の
中心０１に近づくような位置で行なわれるように定めら
れている。さて、第１図の説明に戻り、ローラ１１の両
脇にも同様に第４の基準部材としての２つのローラ１６
ｍ、１６ｂがＹ方向に離して配置される。このローラ１
５　ａ　ｒ　１６　ｂはローラ支基１７に軸支され、こ
のローラ支基１７は、ガイドローラ１９　ａ　ｅ　ｌ　
９　ｂ　＋　ｌ　９　ｃ　＊１９ｄによって規制されて
Ｘ方向にのみ進退する　。

スライド部材１８に固定されている。ローラ１１゜１６
ｍ、１６ｂの配置関係はローラ”　Ｏｒ　１２　ａｔ１
２ｂの配置関係と全く同様である。、ただし、９０’の
位置決めの際は第１図に示すようにローラ１６ａ、１６
ｂが繰り出した位置にあり、ｐ−ラ１２ａ、１２ｂが退
避し次位置にある。セして０’の位置決めの際はそれと
は逆にローラ１６ａ、１６ｂが退避し次位置に、ロー２
１２ｍ、１２ｂが繰り出した位置にあるように駆動源２
６によって相補的に移動される。尚、スライド部材１４
．１８ｔ−機械的なリンク機構で結合すれば、単一の駆
動源２６で相補的に移動させることもできる。揺動部材
３０はホルダー４上に軸３０ａ’ｉ中心に回転可能に軸
支され、その先端にはウエノ・Ｗの円周端を押圧するた
めのローラ３１が軸支されている。ローラ３１のウェハ
Ｗとの当接位置は０＠の位置決めと９０６の位置決めと
の両方が可能なように定められている。すなわち、ロー
ラｌＯと中心０＋　ｋ結ぶ線分とローラ１１と中心Ｏｓ
　ｋ結ぶ線分との双方に対して４５″だけ中心０．のま
わりに回転した位置に設けられている。この揺動部材３
０はウェハＷがホルダー４上に載置された後、反時計方
向に回転してウェハＷの円周端？押圧する。その回転動
作は不図示のモータ、又はエアシリンダー等の駆動源に
工って行なわれる。

次に本実施例の動作を第３図、第４図を参照して説明す
る。第３図は９０″の位置決めの際の各基準部材の配置
を模式的に示す平面図である。、９０＠の位置決めを行
なうためには、まずスライド部材１８、ローラ支基１７
．及びローラ１６ｍ、１６ｂｌ中心Ｏ１に向けて、繰り
出し、スライド部材１４゜ローラ支基１３．及びローラ
１２ｍ、１２ｂｋ退避させる。このときの各ローラの配
置は第３図に示すように定められている。すなわちクエ
／’Ｗの半径ｋＲ，ウェハＷの中心０．からフラン）Ｆ
への垂線の長さｋＲ’（ただしＲ’（Ｒ）として、ホル
ダー４の中心Ｏｒ　ｋ座標系ＸＹの原点に定めたとき、
ａ−５１０のウェハＷとの尚接点は中心０．からＲだけ
離れたＹ軸上にあり、ローラ１１のウェハＷとの当接点
は中心ｏ１からＲだけ離れ？ＣＸ軸上にある。そしてフ
ラットＦに当接する２つのローラ１６ａ、１６ｂの両画
接点を結ぶ線分ムはＹ軸と平行であり、刀為つＹ軸（中
心０．）からＲ′だけ離れた位置にある。″またローラ
１６ａ、１６ｂの両画接点のＹ方向（８分４上〕の間隔
ｄは、ウェハＷのフラン）Ｆの長さｆａＬりも短いが、
なるべく長さｆｓに近い寸法に定められている。尚、本
実施例では、ローラ１６ｍと１６ｂは夫々Ｙ方向に関し
てローラ１１から等しい距離に位置するものとする。

一方、退避位置にある２つのローラ１２＆。

１２ｂは、本実施例ではＹ方向に関してロー２１０と同
一位置にあるものとする。

すなわち、ローラｌＯのウェハＷとの尚接点を通りＸ軸
と平行な線分ｋ　ｔａとしたとき、２つのロー２１２ｍ
　、１２ｂの両画接点はともに線分ｔ８゛上に位置する
ものとする。

ま九ロー２１２＆と１２ｂの間隔もローラ１６ａと１６
ｂの間隔ｄと同一である。

さて、このような状態で、粗く９０″に位置決めされた
ウェハＷはスライドアーム６によってホルダー４上に搬
送され、３３図に示したように、ウェハＷの中心へが中
心０１に対してローラ３１側にわずかに偏心するように
吸着面に載置される。

次に揺動部材３０ｉ反時計方向に回動して、ローラ３１
によってウエノ５ｗ１ｘ方向、Ｙ方向に対して斜め４ｆ
の方向に押圧する。これによｔ）、　ウェハＷのフラッ
トＦは２つのローラ１６ａ、１６ｂに当接し、フラン）
Ｆから時計回転方向に９０″離れた円周端は１つのロー
ラｌＯに当接し、ウェハＷの精密な９♂の位置決めがな
される。そしてローラ３１がウェハｗｌ一定の力で押圧
している間に、ホルダー４の吸着孔２１器、２１ｂ、２
１Ｃ・・・ρ為ら排気が行なわれ、ウエノ・Ｗの真空吸
着をされたと判断されたときは、ローラ３１の抑圧を解
除する。

一方Ｏ″の位置決めの場合は、第４図に示すように、ロ
ーラ１２ａ、１２ｂを中心０．に向けてＹ方向に繰り出
し、ロー２１６ｍ、１６ｂ１に：Ｘ方向に退避させる。

ロー″ｙ１６ｍ、１６ｂの退避位置は、ここではローラ
１１と同一位置とする。すなわち、ローラ１１のウェハ
Ｗとの当接点を通りＹ軸と平行な線分を４としたとき、
２つのロー２１６ａ。

１６ｂの当接点が線分ｔ、上に位置するように定められ
る。さらにローラ１２　ａ　ａ　１２　ｂの繰り出し位
置は、ローラｌ　２　ａ　ｅ　１２ｂのウェハＷとの当
接点を結びＸ軸と平行な線分ｔ４がＸ軸（中心０１）か
らＲ′の距離になるように定められる。そして、第３図
に示した場合と同様に、ウェハＷの中心へを中心０１か
らずらしてホルダー４上に載置した後、ローラ３１によ
ってウェハｗｌ押圧することによりて、フラットＦは２
つのローラ１２ａ＃１２ｂに当接し、７ラツ）Ｆから反
時計方向に９０″離れた円周端は１つのローラ１１に尚
接し、精密な０″の位置決めがなされる。

尚、多くの露光装置やその他の位置合せ装置では、さら
に精密な位置決めを行なうため、ウェハｗｌステージ３
上で微少量回転させることがある。

これはステージ３に対してホルダ−４ｔ−回転させるこ
とに工って行なわれる。本実施例では口〜う１２ａ、１
２ｂ（第３の基準部材）とローラ１６ｍ、１６ｂ（第４
の基準部材）とがホルダー４ではなく、ステージ３に設
けられているため、ウェハｗ２吸着したホルダー４ｔ−
微少回転する場合、少なくともフラットＦに当接してい
るローラは退避させる必要がある。

また上記実施例において、ロー２１０．ｌｌはそれぞれ
Ｙ軸上とＸ軸上に配置し九が、必らずしもその必要はな
く、中心０＋から半径凡の円周上のどこに配置しても同
様の効果が得られる。さらに、ローラ１０，１１の配置
によっては、揺動部材３０、ローラ３１の位置を変更し
たり、又は複数の位置に揺動部材３０とローラ３１を配
置して、択一的に抑圧動作を行なう工うにしてもよい。

本実施例のように、ウエノ・Ｗの円周端に描接する２つ
のローラ１０，１１はホルダー４に設けてもよいし、又
はホルダー４とは無関係にステージ３上に植設してもよ
い。

いずれの場合も、ホルダー４を微少回転させる必要があ
るときは、０°、９０’の位置決めの際にホルダー４を
微少回転のニュートラルポジション（中立位置）、ある
いは時計方向９反時計方向のりビット位置にプリセット
しておくことが望ましい。

また、第３．第４の基準部材としてのローラ１２ａ、１
２ｂとローラ１６ａ、１６ｂは夫々Ｙ方向とＸ方向にス
ライドするように構成したが、各ローラは上下（ｘＹ平
面と垂直な２方向〕に可動としても同様の効果が得られ
る。すなわち、ローラ１０．１２ａ、１２ｂはＸＹ平面
内で予め第４図のように配置し、ローラ１１．１６ａ、
１６ｂはＸＹ平面内で予め第３図のように配置し、０゜
の位置決めのときはローラｌ　６　ｍ　＋　１６　ｂの
上端部がホルダー４の吸着面（ウェハＷの裏面）工９も
低くなるように下方に退避させ、ローラ１２ａ。

１２ｂｔ−上方に突出させる。そして９０６の位置決め
のときは、ローラ１２ｍ、１２ｂの上端部がホル゛ダー
４の吸着面ニジも低くなるように下方に退避させ、ロー
ラ１６ａ、１６ｂ’ｉ上方に突出させればよい。このよ
うに、ローラ１２ａ、１２ｂ。

１６ａ、１６ｂの移動全上下動で行なう場合、ローラ１
２ａ、１２ｂ、１６ｍ、１６ｂはともにホルダー４上に
上下動（突出と埋没）可能に設けてもよい。このように
すれば、ホルダー４回りの機械系（スライド部材１４．
２８やローラ支基１３゜１７）が省略され、ステージ３
の小型化が期待できる。尚、本実施例のｏ’　、　９０
’の位置決め装置は、露光装置の２次元移動ステージ上
に設けたが、その他ウェハｔ　ｏ６と９０°について位
置決めする必要のある装置であれば、加工装置や検査装
置等にも、広く厄用可能である。

（発明の効果） 以上、本発明によれば、ウェハのような直線的な切欠き
（フラット）を有する円形基板を回転角度に関して異な
る２つの方向で位置決めすることができるとともに、異
なる２方向の位置決めの際に、円形基板の中心と載置台
（ホルダー）の中心とを一致させることができるので、
載置台に円形基板を吸着させる場合、吸着面（吸着溝等
）を円形基板の外周まで設定することができ、平坦度が
周辺部まで確保できるという効果が得られる。さらに、
異なる２方向の位置決めにおいて、円形基板の中心がず
れないので、以後の各種処理（露光。

加工、検査等）における円形基板の位置合せ工程が簡素
化され、どちらの方向で位置決めされた円形基板につい
ても同等の位置合せ精度が得られるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による位置決め装置の概略的な
構成を示す平面図、Ｉ！２図は可動基準部材の構成を示
す側面図、第３図は９０６の位置決め動作を説明する平
面図、第４図はθ″の位置決め動作を説明する平面図で
ある。 〔主要部分の符号の説明〕 ３・・・ステージ、４・・・ホルダー、１０．１１・・
・定位置のローラ、１２ａ、１２ｂ、１６ａ、１６ｂ・
・・位置可変のローラ、１４．１８・・・スライド部材
。 Ｗ・・・ウェハ、Ｆ・・・フラット。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）周辺の一部に直線的な切欠きを有する円形の基板
   を所定の基準部材に押圧することによって、前記切欠き
   が第１方向を向いた第１状態と、該第１方向に対して所
   定角度だけ回転した第２方向を向いた第２状態とに前記
   基板を位置決めするために、前記基板を載置する載置台
   と；該載置台上の所定の中心位置に前記基板の中心を合
   わせて、前記第１状態、又は第２状態で前記基板を位置
   決めしたとき、一方が前記基板の円周端に当接し、他方
   が前記切欠きから離れて位置する如く配置された第１と
   第２の基準部材と；前記第１状態又は第２状態の位置決
   めのとき、一方が前記切欠きに当接し、他方が前記基板
   の円周端に当接しないように、前記第１と第２の基準部
   材に対して夫々可動とされた第３と第４の基準部材とを
   備えたことを特徴とする円形基板の位置決め装置。
2. （２）前記第１と第２の基準部材は、夫々前記載置台の
   中心位置から前記基板の半径と略等しい距離だけ離して
   配置された１つの固定ローラを有し、前記第３と第４の
   基準部材は、夫々前記固定ローラを挾んで配置され、前
   記切欠きの離れた２ケ所に当接する２つの可動ローラを
   有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装
   置。