JPS6240847B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はウエーハの自動アライメント方法に関
する。

半導体装置の製造においては薄い半導体板（ウ
エーハ）が使用されている。このウエーハは円形
の周縁の一部が直線的に切断された位置合せ用の
オリエンテーシヨンフラツト（オリフラ面）を有
している。

ところで、前記ウエーハに半導体素子領域や配
線等のパターンを形成する際、すでにウエーハ上
に形成されたパターンの位置と新たに形成するパ
ターンの位置との関係を保つため、ウエーハとマ
スクとを正確に位置合せ（アライメント）する必
要がある。従来、自動アライメント装置（自動ア
ライナ）にあつては、マスクとウエーハの位置合
せを行なう場合、固定されたマスクに対し、ウエ
ーハの位置を自動的に検出してアライメントして
いるが自動的にアライメントできるウエーハの稼
動範囲は限定されるため、あらかじめ、ウエーハ
の予備位置合せ（プリアライメント）を行なつて
いる。

この予備位置合せ機構の１つとしてつぎのよう
なものが知られている。すなわち、ウエーハを自
動アライメント装置の水平状態に保たれたステー
ジ上に載置した後、ステージを傾けてウエーハの
自重で一方へ片寄せる。ウエーハが自重で片寄つ
たステージ周縁にはほぼ直線的に近接して並んだ
３個の回転するローラと、これら３つのローラが
配設されたステージ周縁部から離れた位置のステ
ージ周縁に設けられる１つのローラとが配設され
ている。前記３個のローラはほぼ一直線上に並ん
でいるが、中央のローラのステージ周縁に近い外
周端が両端のローラのステージ周縁側に近い共通
接線よりもステージ周縁からわずかに遠く位置す
るように配設されている。そして、両端のローラ
はそれぞれ異なる方向に同一速度で回転するとと
もに、中央のローラは上記両端のローラのうちど
ちらか一方と同一方向に回転するようになつてい
る。ウエーハのオリエンテーシヨンフラツト部以
外の部分、すなわち円弧状の周面が前記３個のロ
ーラに接触すると、ウエーハは中央のローラとそ
れと同一方向に回転する両端のローラのうちどち
らか一方のローラとの二つのローラによつてウエ
ーハは二つのローラの回転方向と反対の方向に回
転する。そして、オリフラ面がこれら３個のロー
ラに達すると、中央のローラは両端のローラより
も引つ込んでいることからオリフラ面には接触せ
ず、オリフラ面には両端のローラが接する。しか
し、これらのローラは互いに異なる方向に回転し
ていてしかも等速であることから、ウエーハ周面
に加わる回転力は両者ともに打ち消し合うために
ウエーハは回転しない。また、この状態のとき
に、他のこれら３つのローラとは独立して配設さ
れている他のローラ面にウエーハのオリフラ面以
外の周縁がウエーハの自重によつてのみ接触する
ことにより、ウエーハのマスクに対する位置合せ
方向と位置が決定される。そこで、ステージに内
蔵されている真空吸着機構からなる保持機構が動
作してウエーハをステージ面に吸着し、この状態
でステージは水平にもどるようになつている。そ
のあと、真空吸着を停止し、他の吸着工具例えば
ベルヌイチヤツクを自動的に操作させてステージ
上のウエーハを吸着し、自動アライナ装置の試料
台上に搬送する。

しかし、このような機構を有するアライナでは
ウエーハのオリフラ面の検出は充分であつても、
ウエーハのマスクに対する位置精度はまだ充分と
はいえない。すなわち、ウエーハを載置するステ
ージの傾斜角度のばらつきやグループ化した３個
のローラの回転による振動等によつて、ウエーハ
がステージに吸着固定されたとき、マスクに対す
るウエーハの位置がばらつくためにステージを水
平にもどして前記ベルヌイチヤツクによりウエー
ハを吸着し、試料台上に搬送、載置したときの位
置精度は低くなるという欠点がある。

したがつて、本発明の目的は、試料台上にウエ
ーハを供給したときのマスクとウエーハの位置合
せ精度を高めた自動アライメント方法を提供する
ことにある。

本発明に従うと、ウエーハは、上述のような回
転によつてそのオリフラ面がほぼ所定の位置に合
せられる。次いで、ウエーハは、オリフラ面の２
箇所に接する第１、第２突出部とオリフラ面から
離れた位置の周縁部に接する第３突出部に、プツ
シヤー機構によつて押しつけられる。これによつ
て、ウエーハは、第１乃至第３突出部によつて規
定された位置に正確に位置決めされる。

なお、特公昭49−12791号公報には、オリフラ
面が基準治具とほぼ対応するようにウエーハを置
き、その後Ｖ字面を持つような摺動可能にされか
つ横振動が与えられる治具によつてウエーハを押
し、これによつてウエーハのオリフラ面を基準治
具面に合せる技術が示されている。この技術の場
合、ウエーハの横方向位置は、摺動可能な上記治
具によつて決定されること、及びかかる治具に横
振動を加えるようにすることに応じてかかる治具
の位置精度を向上させることが困難となつてくる
ことから、高い精度をもつて決定することが困難
となつてくる。本発明に従う場合、上記第１、第
２突出部によつてオリフラ面が規定されかつ第３
突出部によつて周縁部位置が規定されるので、ウ
エーハの位置を著しく良好に規定することができ
る。

以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。

第１図〜第４図は本発明によるウエーハの自動
アライメント方法の一実施例を示す。

第１図は装置の要部平面図である。同図に示す
ように、２は一部が直線的に切り欠かれたオリエ
ンテーシヨンフラツト（オリフラ面）１を有する
円板上のウエーハである。３はウエーハ２を載置
するステージであつてウエーハ２よりも大きな円
板状のものである。このステージ３は第２図およ
び第３図で示すように、その下面にこれと一体的
に形成された支持ブロツク４に軸受５を介して取
り付けた支持ピン６を中心に揺動し、傾斜可能と
なつている。支持ピン６は取付台３３に固定され
ている。傾斜動作は、ステージ３の下面側に配設
された移動子７の上下動と、常にこの移動子７に
ステージ３の下面が接触するように作用する圧縮
コイルばね８とによつて起きる。すなわち、前記
移動子７はエアーシリンダ機構９内に形成されエ
アーの注入によつて上昇しステージ３を押し上げ
てステージ３を水平にするとともに、エアーシリ
ンダ機構９のエアーの排気による圧縮コイルばね
８の復元力によつて傾斜する。なお、ステージ３
の圧縮コイルばね８取付部の近傍にはストツパ１
０が配設され、前記移動子７の上昇によるステー
ジ３の上昇時、ステージ３の下面がこのストツパ
１０に当たり、ステージ３は水平を保持するよう
になつている。

また、前記ステージ３の周縁部には切欠部１１
が形成されている。そしてこの切欠部１１にはス
テージ３が傾斜した際、自重によりステージ３上
をすべりおちてくるウエーハ２の周縁を支えるよ
うに３個の回転するローラ１２，１３，１４が配
設されている。これらローラ１２，１３，１４は
ウエーハ２周縁の曲率よりも大きな曲率の曲線上
に配設されるとともに、両端側のローラ１２，１
４間の距離はウエーハ２のオリフラ面１の長さよ
りも短かくなるように配設されている。また、中
央のローラ１３は両側のローラ１２，１４の共通
接線よりもステージ３の外方にｘだけ引つ込んで
いる。また、これら３個のローラ１２，１３，１
４とは別の位置にローラ１５がステージ３上に一
体的に配設されている。ウエーハ２のオリフラ面
１が両端のローラ１２，１４に接触し、ウエーハ
２のオリフラ面以外の周縁がローラ１５に接触す
ることによつてウエーハ２のマスクに対する位置
合せ方向および位置決めが行なわれる。また、ウ
エーハ２のオリフラ面の１部分が３個のローラ１
２，１３，１４から外れた位置にある場合は、ウ
エーハ２の周縁はローラ１２，１３，１４，１５
に接触、あるいはローラ１５と中央のローラ１３
とに接触するようになつている。

一方、前記ローラ１２，１３，１４のうちロー
ラ１３，１４は一本のベルト１６で同一方向、す
なわち、右回転されるようになつており、これに
よつてウエーハを左回転させるようになつてい
る。また、ローラ１２は前記ベルト１６の外周面
に接触するように配設されている。したがつて前
記２つのローラ１３，１４とは逆の方向、すなわ
ち左回転するようになつている。また、ベルト１
６はプーリ１７に巻き付けられ、このプーリ１７
は駆動ベルト１８を介してモータ１９の回転軸２
０に固定された駆動プーリ２１によつて回転され
るようになつている。

他方、ステージ３が水平状態になつた際、ウエ
ーハ２の位置を規定するためのベアリングからな
るストツパ２２が取付板３１に下向きに２個配設
されている。すなわち、第１図に示すように、前
記切欠部１１に臨むローラ１２，１４のほぼ真上
に１個ずつ、それぞれ設けられている。また、前
記独立ローラ１５もストツパとして用いる。また
これらのストツパ２２にウエーハ２の周縁を接触
させるように、これらストツパ２２が設けられる
位置の反対側ステージ周縁にはプツシヤ機構２３
が配設されている。このプツシヤ機構２３は第４
図で詳細を示すように、ステージ３に下面に設け
られたエアシリンダ機構２４のロツド２５の先端
でピン２６で支持されるブロツク２７を揺回動す
るようになつている。また、ブロツク２７の上端
には回転可能なローラ２８が取り付けられ、ステ
ージ３が水平になつた状態のときでかつウエーハ
の位置決めの時だけロツド２５に押されてステー
ジに向かい、ウエーハ２の周面に臨むようになつ
ている。つまりプツシヤ機構２３、シリンダ機構
２４ともステージ３の下面に配設されており、捩
りコイルばね２９により、ローラ２８がステージ
中心から遠去かつている場合にはローラ２８の上
端はステージ３の上面より下方になる。

さらに、前記ステージ３上面にはウエーハ２を
真空吸着するための吸着孔３０が設けられてい
る。

つぎに、ウエーハの位置決め動作について第２
図をもとに説明する。まず、ウエーハ２をステー
ジ３上に載置させ、ステージ３を傾斜させるとと
もにモータ１９を駆動させる。するとベルト１６
を介してローラ１２，１３，１４は回転する。こ
の際、３個のローラ部分にウエーハ２のオリフラ
面１が臨んでいない場合には、ウエーハ２のオリ
フラ面以外の周縁はローラ１２，１３，１４，１
５の全てに接触するか、あるいは独立のローラ１
５と中央のローラ１３とに接触する。そして、単
に中央のローラ１３に接触している場合は勿論で
あるが、３個のローラ１２，１３，１４に接して
いる場合にも２つのローラ１２，１４は回転方向
が逆でかつ等速であるからウエーハに与える力は
互いに打ち消し合うため、ウエーハは中央のロー
ラ１３から受ける回転力で左回転する。そして、
オリフラ面が切欠部１１に配設されたローラ１
２，１３，１４に臨むと、ローラ１３は両端のロ
ーラ１２，１４よりもｘだけ引つ込んでいること
から、ウエーハのオリフラ面には接触しない。そ
こでウエーハは回転を停止する。このとき、ウエ
ーハはそのオリフラ面が２つのローラ１２，１４
によつて支持され、他の周縁がローラ１５により
支持されることから、ウエーハのマスクに対する
位置合せと位置が決定される。

つぎに、ステージ３の真空吸着機構が作動して
吸着孔３０を介してステージ３にウエーハ２を真
空吸着する。そのあと移動子７が上昇し、ステー
ジ３は水平に戻る。この際、ステージ３にウエー
ハ２を真空吸着していないと、ステージが水平に
移る段階でストツパ２２の下面とローラ１２，１
４の上面との隙間３２（第３図）にウエーハのオ
リフラ面の一部がすべり込む。ウエーハのオリフ
ラ面の一部が隙間３２にすべり込んだ状態でさら
にステージが上昇すると、位置決め用ストツパ２
２の下端に前記オリフラ面の一部が当たり、オリ
フラ面が破損することになる。したがつて、ウエ
ーハをステージに吸着しない状態でステージを水
平にもどす場合、前記のような破損を防止するた
めウエーハがずれても、ストツパの下方にオリフ
ラ面の一部がすべり込めないような機構を設けた
方が望ましい。

つぎに、ステージ３が水平に戻ると、真空吸着
保持が解除される。そのあと、エアシリンダ機構
２４が作動して、ロツド２５がプツシヤ機構２３
を押すことにより、ピン２６を中心にしてブロツ
ク２７が回転し、ブロツク２７に取り付けられた
ローラ２８がウエーハ２の周縁を押す。これによ
りウエーハ２は水平を保つた状態で２個のストツ
パ２２と独立ローラ１５とにその周面が押し付け
られてウエーハのマスクに対する位置が決定さ
れ、プリアライメントが終了する。

その後、再度吸着孔３０を介してステージにウ
エーハを吸着し、ウエーハをアライメントの試料
台に搬送する吸着工具がステージ上に達し、吸着
工具にウエーハが吸着されたあと、前記吸着孔の
真空が解除され、ウエーハは吸着工具により試料
台上に搬送される。

このような実施例によれば、ウエーハのマスク
に対する位置合せ方向が決定した後すなわちオリ
フラ面の検出がされたあとに、さらにウエーハが
水平にもどつたときウエーハのマスクに対する位
置修正を行なうため、ウエーハのプリアライメン
トが正確となり、アライメントに要する時間の短
縮が図れる。

また、この実施例によれば、ローラ機構によつ
てウエーハを回転させてオリフラを検出するた
め、オリフラがどのような方向でステージ上に載
置されたとしてもオリフラを検出することができ
る。また、ウエーハに回転を与え、かつオリフラ
を検出するローラ機構と、それとは異なる位置の
ローラとにウエーハを押圧しながら位置合せをす
るため、高精度の位置合せをすることができる。

なお、本発明は前記実施例に限定されない。

たとえば、前記実施例では駆動プーリ２１から
駆動ベルト１８、プーリ１７を介してベルト１６
を回転させる方式をとつているが、これはベルト
１６を直接駆動プーリ２１に接続してもよい。

以上のように、本発明のウエーハの位置合せ方
法によれば、ウエーハ供給時の位置精度を高める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例によるウエーハの自動
アライメント装置の要部平面図で、同図はステー
ジと位置決め用ストツパおよびプツシヤ機構との
関係を示す。第２図は同じく本発明の一実施例に
よる自動アライメント装置の要部平面図、第３図
は同じく本発明の一実施例による自動アライメン
ト装置の要部断面図、第４図は本発明の一実施例
による自動アライメント装置のプツシヤ機構の構
造を示す要部断面図である。 １……オリエンテーシヨンフラツト、２……ウ
エーハ、３……ステージ、４……支持ブロツク、
５……軸受、６……支持ピン、７……移動子、８
……圧縮コイルばね、９……エアーシリンダ機
構、１０……ストツパ、１１……切欠部、１２〜
１４……ローラ、１５……独立ローラ、１６……
ベルト、１７……プーリ、１８……駆動ベルト、
１９……モータ、２０……回転軸、２１……駆動
プーリ、２２……ストツパ、２３……プツシヤ機
構、２４……エアシリンダ機構、２５……ロツ
ド、２６……ピン、２７……ブロツク、２８……
ローラ、２９……捩りコイルばね、３０……吸着
孔、３１……取付板、３２……隙間、３３……取
付台。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 周縁の一部に直線部を有する円板状ウエーハ
   の位置合せをするにあたり、前記ウエーハを回転
   させることにより前記直線部をほぼ所定の位置に
   合せた後、上記直線部の第１部分に当接可能な位
   置の第１突出部と上記直線部の第２部分に当接可
   能な位置の第２突出部と前記ウエーハの前記直線
   部から離れた周縁部に当接可能な位置の第３突出
   部に、前記ウエーハの周縁を押圧するプツシヤ機
   構によつて前記ウエーハを押圧せしめ、これによ
   つて前記第１ないし第３突出部によつて規定され
   た位置に前記ウエーハを位置決めするようにして
   なることを特徴とするウエーハの自動アライメン
   ト方法。 ２ 前記第１ないし第３突出部がローラからな
   り、前記プツシヤ機構が前記ウエーハの周縁部に
   当接するローラを備えてなることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のウエーハの自動アライ
   メント方法。