JPS61244039A - ウエハのアライメント装置 - Google Patents

ウエハのアライメント装置

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JPS61244039A
JPS61244039A JP8544785A JP8544785A JPS61244039A JP S61244039 A JPS61244039 A JP S61244039A JP 8544785 A JP8544785 A JP 8544785A JP 8544785 A JP8544785 A JP 8544785A JP S61244039 A JPS61244039 A JP S61244039A
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JP
Japan
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wafer
light
alignment
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vertically movable
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Application number
JP8544785A
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English (en)
Inventor
Yoshiji Namiki
南木 美嗣
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Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS61244039A publication Critical patent/JPS61244039A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
    • H01L21/681Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment using optical controlling means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment

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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、半導体ウェハの加工工程において該ウェハの
位置及び姿勢(水平面内における角位置)を精密に決め
る機能を備えたアライメント装置に関するものである。
〔発明の背景〕
半導体ウェハ1は一般に第2図に示すごとく、はぼ円形
の薄板に構成され、粗位置決め(プリアライメント)を
行う為の切欠(オリフラ) laが設けられている。
このウェハ1を自動機器に供給して露光などの加工を行
う場合、精密な位置決めをする為の準備工程としてプリ
アライメントが行われる。
上記のプリアライメントの技術として、第3図に示すよ
うな3点ローラ式のプリアライメント装置が公知である
本第3図に仮想線で描いた1はウェハの外形を対比する
為に示したものであり、所望のプリアライメント位置を
表わしている。
オリフラlaに沿って3個のローラ2a、 2b、 2
cが設けられている。詳しくは、両端のローラ2a、 
2cがオリフラ1aに接し、中央のローラ2bはオリフ
ラ1aから微少寸法dだけ離間するようにオフセットさ
れている。
左端のローラ2aは図の左回りに、中央のローラ2bと
右端のローラ2cとは右回りに、それぞれ回転せしめら
れる。
上記3個のローラ(3点ローラと呼ぶ) 2a、 2b
2cに対して適宜に離れた位置に、位置決め用のローラ
3が設けられ、かつ、ウェハ1を矢印Aの如く (即ち
、位置決めローラと3点ローラとの中間に向かう方向に
)押動する手段が設けられる。
上記の矢印へ方向の押動手段としては、プリアライメン
トの途中では例えばエアーを吹きつける方法が用いられ
、プリアライメントを終了する時点ではブツシャローラ
などの機械的部材が用いられる。
第4図に示すごとく、任意の姿勢にウェハ1を供給して
矢印A方向に押しつけると(偶然にオリフラ1aが3点
ローラ2a〜2Cに正対した場合を除き)ウェハ1の周
囲の円弧部分が中央のローラ2bに接する。この状態(
第4図)において両端のローラ2a、 2cはウェハ1
に摺触しないので、ウェハ1は中央のローラ2bによっ
て矢印りの如く図示左回り方向に回動せしめられる。
ウェハ1が回動して、第3図に示したようにオリフラ1
aが3点ローラ2a〜2cに正対する姿勢になると、該
オリフラ1aは中央のローラ2bから離間して、両端の
ローラ2a、2cの摺触を受ける。ところが、この状態
(第3図)においては両端のローラ2aと同2cとがそ
れぞれ反対方向に回転しているので、ウェハ1が受ける
回転駆動力が相殺され、該ウェハ1が静止するので、両
端のローラ2a、2cを停止させ、矢印A方向の押動に
よってウェハ1をローラ2a、 2c、 3に押しつけ
てプリアライメントを完了する。
上に述べたプリアライメント作動の完了を検出するため
に、第5図に示した点P1に光センサが設けられる0本
第5図において、1点鎖線で描いた1−1はプリアライ
メント装置に供給された状態のウェハを示していて、こ
の状態のウェハは前述のように矢印り方向に回動せしめ
られ、実線で示した1−3位置にプリアライメントされ
る。ウェハがプリアライメント完了位置1−3になると
点P1に対向するので、この点Psに設けた光センサが
プリアライメント作動の完了を検知する。
2点鎖線で示した1−2は、プリアライメント作動の前
半を終った状態を示し、この状態において3点ローラ2
a、 2b、 2cを停止させるとともに矢印へ方向に
ローラ(図示せず)でウェハ1−2を押しつけてプリア
ライメント作動を完了させる。従って、図示の22点に
も光センサを設けておくと。
プリアライメント作動の前半工程から後半工程に移行す
べきタイミングを掴むのに好都合である。
このP2の点にも光センサを設ける構成は1本発明者が
創作して別途に出願中の発明である。
以上のようにしてプリアライメントを終えたウェハは、
第6図に示すととく回動アーム6により吸着把持されて
X−Yテーブル4上に搬送される。
ウェハ1には精密位置決め用のアライメントパターン1
bが設けられており、X−Yテーブル4上に搬送、さ載
置されたウェハ1′のアライメントパターンlb’ に
対向するように光学系(図示省略)の対物レンズ5が設
置されている。
X−Yテーブル4は、光学系によってアライメントパタ
ーンlb’ を拡大投影しつつ、その位置が所定の個所
へ来るようにX−Yテーブル4を図のx−x’力方向Y
−Y’力方向サブミクロンオーダで微動させる。これに
よってウェハ1の精密位置決め(アライメント)が完了
する。
上に述べた精密位置決めの操作を迅速に、しがも高精度
で行うには、準備工程としてのプリアライメントが出来
る限り精密に行われることが望ましい、ところが、第6
図に示した従来技術においては、プリアライメントを精
密に行っても、これを吸着把持し、搬送し、X−Yテー
ブル4上の吸着手段(図示せず)に受渡す途中で位置ず
れを生じるという問題が有る。その上、ウェハ1を吸着
把持して搬送することは、ウェハの清浄を維持する為に
余り好ましくない。
そこで、プリアライメント済みのウェハを把持し直して
搬送、受渡しすることなく、プリアライメント済みのウ
ェハを吸着保持したままで光学系に対向する位置まで移
動させるため、第7図に示す構成が考えられる。この構
成(第7図)は本発明者が創作して別途に出願中のもの
である。
真空吸着ベッド7はX−Yテーブル(図示せず)の最上
面に設けられ、長ストロークのX−Yテーブルによって
矢印X−X’ 、Y−Y’力方向移動せしめられる。こ
のx−Yテーブルはセンチメートル単位の長ストローク
移動と、ミクロン単位の精密な微動との両方が可能な構
造である。
この構成(第7図)によれば、X−Yテーブルを操作し
て矢印X′力方向移動させた位置(実線で示す)におい
てウェハ1のプリアライメントを行い、X−Yテーブル
の操作によってウェハ1を吸着している真空吸着ベッド
7を矢印X方向に移動させて仮想線で示した7′位置に
する。このX方向移動により、ウェハ1は1′位置とな
り、アライメントパターン1bがlb’位置に移動せし
められて対物レンズ5に正対する。
この構成(第7図)においては、真空吸着ベッド7によ
るプリアライメント済みウェハ1の吸着を解除せずに、
そのまま光学系による精密位置決め作動に移行できる。
しかし、この第7図の構成を実施する場合、前に述べた
ように点PI、P2に設けた光センサが、X−Yテーブ
ルの移動を妨げない位置に設置し、しかもX−Yテーブ
ルが一旦矢印X方向に長ストローク移動しても、同X′
方向に長ストローク復帰したとき、該光センサはプリア
ライメントさるべきウェハ位置(実線で示した1)に対
して精密に所定の関係位置に復元しなければならない。
その上、前述のようにしてX−Yテーブルを長ストロー
クで移動せしめたとき、これに搭載されているプリアラ
イメント用の3点ローラ2a、 2b。
2Cが光学系の機器、特に対物レンズに干渉しないよう
にする工夫も必要である。
3点ローラ(その駆動手段を含む)が光学系と干渉しな
いようにするには、第8図に示すように3点ローラ2a
、 2b、 2c及びその駆動手段15を搭載した上下
移動架台16を設けるとともに、X−Yテーブルの上段
のテーブル4Cに対して案内柱17を固定し、上記の案
内柱17によって上下移動架台16を上下に案内する構
成(以下、試案という)が考えられる。この試案は本発
明者が創作して別途出願中の発明である。
第8図は上記の試案の1実施例を示す概要的な側面図で
ある。
本実施例のX−Yテーブル4′は、下段4a、中段4b
、上段4Cの3個のテーブルを積み重ねた構造で、下段
のテーブル4aはベース部材である。
中段のテーブル4bは紙面と垂直な方向に往復移動して
、これに搭載した上段のテーブル4cを紙面と垂直な方
向に往復移動せしめる。
上記上段のテーブル4cは、その頂面に真空吸着ベッド
7を一体的に設けてあり、該上段のテーブル4c上に載
置されたウェハ1がプリアライメントを終了すると、こ
のウェハ1を吸着保持する。
上段のテーブル4Cを矢印X方向に移動させると4c’
位置になり、これに吸着保持されたウェハは1′位置と
なる。
ウェハが1′位置になると、このウェハ1′に設けられ
たアライメント用のパターンlb’が対物レンズ5に対
向し、この状態で精密に微動せしめ、対物レンズ5を含
む光学系(図示省略)によってウェハ1′のアライメン
トパターンlb’ を精密にアライメントする。
このように構成しておくとし、プリアライメント作動を
行わせるときは上下移動架台16を上昇させて3点ロー
ラ2a、 2b、 2cをウェハlに当接せしめ、X−
Yテーブルを対物レンズ5の下方へ移動させるときは仮
想線で示した16’のように上下移動架台を下降させて
3点ローラを2a’ 、2b’ 、2c’のようにウェ
ハ1よりも下げれば光学系との干渉が避けられる。
ところが、上に述べたようにして3点ローラと光学系(
対物レンズ)との干渉を回避するのみでは充分でなく、
第5図の点pt、り2に設けた光センサも、X−Yテー
ブルの長ストローク移動に際して光学系(対物レンズ)
と干渉しないように退避せしめる機能が必要である。
C発明の目的〕 本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、X−Yテ
ーブル上に載置された位置のウェハを介して、光センサ
の投光手段(例えばLED)と、光センサの受光手段(
例えばフォトトランジスタ)とを対向せしめて支承し、
かつ、該光センサの設置によってX−Yテーブルの作動
を妨げる虞れ無く、しかもX−Yテーブルの作動に拘ら
ず設置位置精度を保ち得る、ウェハのアライメント装置
を提供しようとするものである。
〔発明の概要〕
上記の目的を達成するため、本発明に係る装置は、オリ
フラ及びアライメント用パターンを設けた円板状の半導
体ウェハを、該ウェハの周囲に指触してこれを回動させ
る複数個のローラと該ウェハの円周部に当接する位置決
めローラとによってプリアライメントし、上記のプリア
ライメント済みウェハに設けた上記のパターンが光学系
の対物レンズに正対するように該ウェハを移動せしめ、
上記のパターンが精密に所定の位置、姿勢となるように
該ウェハを搭載したX−Yテーブルを微動せしめるよう
に構成したアライメント装置において、前記のX−Yテ
ーブルが水平面内で一定距離を往復移動してプリアライ
メント手段と光学系との間を往復する構造にするととも
に、該X−Yテーブルの最上段のテーブルに上下移動架
台を設けて、該上下移動架台に前記の複数個のローラを
搭載し、かつ、上記の上下移動架台に対して光センサ支
承アームを固定するとともに該支承アームに光センサの
投光手段及び受光手段を取り付け、前記の上下移動架台
が上昇したとき、これに固定した光センサの投、受光手
段がウェハの表面に対して斜め方向に、該ウェハを挟ん
で対向する如く配設して、前記の上下移動架台が下降す
るとき前記投、受光手段の内の斜上方に取り付けられた
部材がウェハと干渉しないように構成したことを特徴と
する。
〔発明の実施例〕
次に、本発明の1実施例を第1図について説明する。
本実施例は、前述の試案の装置(第7図)に本発明を適
用して改良した1例であって、第7図におけると同一の
図面参照番号を付した真空吸着ベッド7、上段テーブル
4c、中段テーブル4b、下段テーブル4a、上下移動
架台16.案内柱17、および前記の上下移動架台16
に設置した3点ローラ2a。
2b、 2cは試案におけると同様乃至は類似の構成部
材である。
光センサの支承アーム18を構成する0本実施例の支承
アーム18はコの字状の部材とし、その平行2辺の先端
部にそれぞれ、投光手段としてのLEDll、及び受光
手段としてのフォトトランジスタIOを取り付けて相互
に正対せしめる。
上記の投、受光手段11.10が正対している光軸が1
図示I−Iの如く、ウェハ1の表面に対して傾斜させた
姿勢となるよう、光センサ支承アーム18を上下移動テ
ーブル16に取り付ける。すなわち、ウェハ1の縁に立
てた垂IHに対して光軸I −4の無す角をθとし、0
°〈θ<90°ならしめる。
そして、投、受光手段10.11と支承アーム18とを
含めたサブアッセンブリの内で、ウェハ1の頂面よりも
上方に位置する部分が、前記の垂線Hよりも微少間隙C
だけウェハ1の外側に位置するように配設する。
以上のように構成したアライメント装置(第1図)にお
いては、上下移動架台16を図示の如く上昇位置ならし
めて3点ローラ2a (2b、 2c)をウェハ1に当
接せしめ得る位置(高さ)にしたとき、光センサの光軸
I−Iがウェハ1と交わる(詳しくは、プリアライメン
ト作動の進行に伴って、ウェハ1が光軸I−Iと交わる
位置になる)ので、プリアライメントの進行状態を検知
することができる。
プリアライメントを完了して、X−Yテーブル4を作動
せしめて上段のテーブル4Cを光学系(図示せず)の下
方に移動せしめる際、上下移動架台16を下降させ、こ
れに搭載された3点ローラ2a(2b、 2c)をウェ
ハlの頂面よりも低からしめて該3点ローラと光学系と
の干渉を回避する。光学系の対物レンズ(図示せず)は
ウェハ1の上面に対向するように設置されるので、該ウ
ェハ1の上面レベルよりも下げておけば干渉の虞れが無
い。
上述の如く上下移動架台16を下降させると、これに取
り付けた光センサ支承アーム18、及び、該アームに取
り付けた投、受光手段11.10は、仮想線で示した1
8.11.10の如く下降し、ウェハ1の上面よりも低
くなる。従って光学系と干渉する虞れが無く、X−Yテ
ーブルの走行を妨げる虞れも無い。
本実施例の装置は、光センサの投、受光手段11゜10
を支承アーム18対してリジッドに固定しであるので、
該投、受光手段の正対関係が狂う虞れが無い。
また、光センサ支承アーム18を取り付けた上下移動架
台16は上段のテーブル4Cに対して水平方向には相対
的位置を変えないので、X−Yテーブル4の走行作動の
影響を受けることなく、光センサの設置位置精度が保た
れる。
〔発明の効果〕
以上説明したように1本発明の装置によれば、X−Yテ
ーブル上に載置された位置のウェハを介して、光センサ
の投光手段(例えばLED)と、光センサの受光手段(
例えばフォトトランジスタ)とを対向せしめて支承して
も、該光センサの設置によってX−Yテーブルの作動を
妨げる虞れ無く。
しかもx−Yテーブルの作動に拘らず光センサの設置位
置を正確に保持し得るという勝れた実用的効果を奏する
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を適用したウェハ用アライメント装置の
1実施例を示す側面図、第2図はウェハの外観図、第3
図は3点ローラ式プリアライメント装置のローラ配置を
示す平面図、第4図は同じく作動説明図、第5図は従来
のアライメント装置の1例を示す平面図である。第6図
は従来のアライメント装置の説明図、第7図は改良形ア
ライメント装置の説明図、第8図は試案の装置の説明図
である。 1.1′・・・ウェハ、1a・・・オリフラ、lb、 
lb’ ・・・アライメント用パターン、1−1.1−
2.1−3・・・ウェハ、2a、 2b、 2c、 ・
= 3点ローラ、2a’ 、 2b’ 。 2c’ ・・・3点ローラ、3,3′・・・位置決めロ
ーラ、4・・・X−Yテーブル、4a・・・下段のテー
ブル、4b・・・中段のテーブル、4C・・・上段のテ
ーブル、5・・・対物レンズ、7・・・真空吸着ベッド
、10・・・フォトトランジスタ、11・・・LED、
15・・・3点口」う駆動手段。 16・・・上下移動架台、17・・・案内柱、18・・
・光センサ支承アーム。 第2図    第3図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  オリフラ及びアライメント用パターンを設けた円板状
    の半導体ウェハを、該ウェハの周囲に摺触してこれを回
    動させる複数個のローラと該ウェハの円周部に当接する
    位置決めローラとによってプリアライメントし、上記の
    プリアライメント済みウェハに設けた上記のパターンが
    光学系の対物レンズに正対するように該ウェハを移動せ
    しめ、上記のパターンが精密に所定の位置、姿勢となる
    ように該ウェハを搭載したX−Yテーブルを微動せしめ
    るように構成したアライメント装置において、前記のX
    −Yテーブルが水平面内で一定距離を往復移動してプリ
    アライメント手段と光学系との間を往復する構造にする
    とともに、該X−Yテーブルの最上段のテーブルに上下
    移動架台を設けて、該上下移動架台に前記の複数個のロ
    ーラを搭載し、かつ、上記の上下移動架台に対して光セ
    ンサ支承アームを固定するとともに該支承アームに光セ
    ンサの投光手段及び受光手段を取り付け、前記の上下移
    動架台が上昇したとき、これに固定した光センサの投、
    受光手段がウェハの表面に対して斜め方向に、該ウェハ
    を挟んで対向する如く配設して、前記の上下移動架台が
    下降するとき前記投、受光手段の内の斜上方に取り付け
    られた部材がウェハと干渉しないように構成したことを
    特徴とするウェハアライメント装置。
JP8544785A 1985-04-23 1985-04-23 ウエハのアライメント装置 Pending JPS61244039A (ja)

Priority Applications (1)

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JP8544785A JPS61244039A (ja) 1985-04-23 1985-04-23 ウエハのアライメント装置

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JP (1) JPS61244039A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01132132A (ja) * 1987-08-28 1989-05-24 Tokyo Electron Ltd ウエハの光学的プリアライメント装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01132132A (ja) * 1987-08-28 1989-05-24 Tokyo Electron Ltd ウエハの光学的プリアライメント装置

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