JPS6340336A - 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′４ｉＡ露光用マスクのよう
な基板の位置決め装置、に関する。

（発明の背景） 従来、装置本体に対してＸ−Ｙ移動するＸ−Ｙステージ
に載置された基板を位置決めする位置決め装置をＸ−Ｙ
ステージ上に設けたものが知られている。

しかしながら、Ｘ−Ｙステージ上に位置決め装置を設け
たものは、ステージの構造が複雑となり、またステージ
の重量が増加するため、高速かつ精密な位置決めの妨げ
の一因となっていた。さらに、Ｘ−Ｙステージに基板を
回転する機能を設けた、いわゆるＸ−Ｙ−〇ステージ上
に位置決め装置を設けると、Ｘ−Ｙ−〇ステージの受渡
し時の停止位置精度が、基板の位置決め精度に影響を与
えるという欠点があった。

（発明の目的） 本発明はこれらの欠点を解決し、装置本体に対して精度
良く位置決めが行なえると共に、ステージの位置決め精
度に悪影響を与える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、装置本体（１％　２ａ、３　ａ〜３６％５）
に対してＸ−Ｙ移動するＸ−Ｙ移動部（２ｂ、２ｃ）に
載置された基板（４）を位置決めする位置決め装置（６
ａ〜６Ｃ１８）であって、前記装置本体に前記基板の移
動を妨げないように設けたことを特徴とする位置決め装
置である。

（実施例） 以下、図面に示した実施例に基づいて本発明を説明する
。

第１図は本発明の第１実施例の正面図であり、第２図は
第１図のＡ−Ａ’矢視断面図である。

定盤１上にはＸ−Ｙステージ２が載置されると共に、架
台３が設けられている。架台３は定盤１の四隅から上方
へ突出した脚部（第２図参照）３ａ〜３ｄと、脚部３ａ
〜３ｄ上に固定された投影レンズの保持部３ｅと、を有
する。保持部３ｅは定盤１の上方にほぼ定盤１と平行に
設けられ、その中央部付近には投影レンズ５が保持され
ている。

投影レンズ５の下方のＸ−Ｙステージ２上には、不図示
のスライダー等により搬送された後、ステージ２のエア
ー流通孔にて真空吸着されたウェハ等の被露光用円形基
板４が載置されている。勿論、基板４は円形に限られず
、四角等であっても良い。

ステージ２が基準位置（図示の位置）にあるときに、基
準４のほぼ外周面に当接することができるように位置決
め用ローラ６ａ〜６Ｃ１及び駆動ローラ８が設けられて
いる。他の形状の基板を用いた場合は周知のように、そ
れに対応した位置決め部材が選択される。隣接して配設
された位置決め用ローラ５ｂ、５ｃは、第２図に示した
ように、オリエンテーションフラットを有する円形基板
４のオリエンテーションフラットを位置決めし、また、
位置決め用ローラ６ａは円形基板４の周辺部を位置決め
する。駆動ローラ８は円形基板４の側面に当接して、位
置決め用ローラ５ａ、５ｂ、６Ｃの方向へ円形基板４を
付勢する。

位置決め用ローラ６ａ、６ｂ、６Ｃ及び駆動ローラ８は
、保持部３ｅに固定した支持部材９ａ、９ｂ、９Ｃ１９
ｄに回転自在に嵌合した駆動軸１０ａ、１０ｂ、１０ｃ
、１０ｄと一体の保持部８０　ａ、　８０　ｂ、　８０
　ｃ、　８０　ｄに設けられ、駆動軸１０ａ、１０ｂ、
１０ｃ、１０ｄの回転によってほぼ９０度回転するよう
に構成されている。位置決め用ローラ６ａ、６ｂ、６Ｃ
及び駆動ローラ８の回転、すなわち、回転駆動軸１０ａ
、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの回転は、不図示のモータに
よって、歯車等の動力伝達装置を介して行なわれる。

具体的には第３図に示したように、ローラ６ａの保持体
８０ａと一体でかつ支持部材９ａに回転自在に嵌合して
いる回転軸１０ａにビニオン１００ａを設け、ビニオン
１００ａに噛合する歯車列１０１ａを支持部材９ａから
保持部３ｅ内に設け、保持部３ｅ内に歯車列１０１ａ最
終段を駆動するモータ（第３図には不図示）を配設すれ
ば良い。

ストッパ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、位置決め用ローラ
６ａ、６ｂ、６Ｃ及び駆動ローラ８を各々作動位置（第
１図実線の位置）において正確に位置決めするように設
けられている。すなわち退避位置（第１図一点鎖線の位
置）にある位置決め用ローラ６ａ、６ｂ、６ｃ及び駆動
ローラ８をモータによって駆動軸１０ａ、１０ｂ、１０
ｃ、１０ｄのまわりに約９０度回転し、ストッパ７ａ１
７ｂ、７ｃ、７ｄに押し付けることにより、位置決め用
ローラ６ａ、６ｂ、６Ｃ及び駆動ローラ８の位置決めを
行なっている。

なお、駆動ローラ８は、第４図に示したように、位置決
め用ローラ６ａ、６ｂ、６Ｃの方向（矢印Ｐ方向）へ円
形基板４を付勢するために、第４図のＢ−Ｂ’矢視図で
ある第５図に示したように、駆動ローラ８、ローラ保持
部８０ｄ、支持部材９ｄ１回転軸１０ｄ、ピニオン１０
０ｄ、歯車列１０１ｄ、歯車列１０１ｄを駆動するモー
タ１０２を矢印Ｐ方向へ移動自在に案内する案内部材８
２ａ、８２ｂを設け、さらに支持部材９ｄを案内部材３
２ａ、８２ｂによって直線移動させる直線駆動装置、例
えば保持部３ｅに固設したモータ８３の回転をビニオン
８４を介して支持部材９ｄに固定したラック８５に伝達
すればよい。

Ｘ−Ｙステージ２は基台２　ａ　％　Ｙ移動部材２ｂ、
Ｘ移動部材２Ｃ及びＸ移動部材２Ｃに設けた基板４の試
料台２ｄを有し、光波干渉計やポジションエンコーダ等
の座標読取装置によって、試料台２ｄのＸ−Ｙ絶対座標
値を読み取ることができるようになっている。

そして、位置合せの基準となるＸ−Ｙ座標値は位置合せ
装置を構成する位置決め用ローラ６ａ、６ｂ、６Ｃの取
り付は位置に応じて定められている。

第６図は上述の機械系を制御する電気系のブロック図で
ある。マイクロコンピュータ６０は、初期位置にあるス
テージ２上で、かつ上昇位置にある試料台２ｄ上に基板
４が載置されると、検出信号を発生するセンサ６１から
の検出信号、及び座標測定装置６２からの座標信号を入
力し、試料台２ｄ用のエアー制御装置６３、Ｘ−Ｙステ
ージ２のＸ及びＹ方向駆動用のモータ６４．６５、ロー
ラ６ａ、６ｂ、６Ｃのための歯車列１０１ａ、１０１ｂ
、ｌ０ＩＣの回転用モータ５５ａ、６’６ｂ。

６６Ｃ１０−ラ６ｄの歯車列１　’０１　ｄの回転用モ
ータ１０２及び支持部材９ｄの移動用モータ８３を制御
する。

以下、第６図のマイクロコンピュータ６０のフローチャ
ートである第７図を参照しつつ第１図乃至第６図で示し
た実施例の動作を説明する。

初めに、Ｘ−Ｙステージ２は座標測定装置６２からの信
号がＸ−Ｙ座標値の初期位置、例えば原点を示すように
初期設定されている。センサ６１からの検出信号によっ
て、基板４が上昇位置にある試料台２ｄ上に載置された
ことを検出すると（ステップ７００）、マイクロコンピ
ュータ６０はエアー制御装置６３に信号を送って、基板
４が試料台２ｄに真空吸着されるようになす（ステップ
７０１）。その後、試料台２ｄを下降させ（ステップ７
０２）、あらかじめ記憶部に記憶されている基準座標値
を読み込む（ステップ７０３）。

そして、Ｘ−Ｙステージ２を駆動するＸ方向駆動用モー
タ６４及びＸ方向駆動用モータ６５に駆動信号を入力せ
しめ（ステップ７０４）、座標測定装置６２から得られ
るＸ−Ｙ座標値がステップ７０３で読み込んだ基準座標
値に等しくなるまで、Ｘ−Ｙステージ４を制御する（ス
テップ７０５）。

両者が一致すると、ローラ保持体回転用モータ６６ａ、
６６ｂ、６６ｃ、１０３を正回転させて、基板４のＸ−
Ｙ移動を邪魔しない退避位置にあった位置決め用ローラ
６ａ、６ｂ、６ｃ、駆動ローラ８を作動位置に持ってく
る（ステップ７０６）。

このとき各モータは、ローラ６　ａ’−６ｂ、　６　ｃ
ｓ８がストッパ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに当接した後、
わずかにから回りするようにその回転量が制御されてい
る。勿論、ステッピングモータのように、回転角度を精
確に制御できるものを用いれば、ストッパ？ａ、７ｂ、
７ｃ、７ｄを省略することができる。モータ６６ａ、６
６ｂ、６６ｃ、１０３の回転によって、ローラ６ａ、６
ｂ、６ｃ、８が作動位置にくると、マイクロコンピュー
タ６０はエアー制御装置６３に信号を送って、試料台２
ｄのエアー吹出口からエアーが排出され、基板４が試料
台２ｄかられずかに浮いた状態になるように制御する（
ステップ７０７）。その後、支持部材９ｄを矢印Ｐ方向
へ移動させるモータ８３を回転させる（ステップ７０８
）。モータ８３はローラ８を基板４に当接させた後、ロ
ーラ８が基板４を適切な押圧力でローラ６ａ、５ｂ、５
ｃに押圧するように適切なトルクが生ずるように定めら
れている。試料台２ｄには、粗い位置合せが行なわれた
状態で基板４が受渡されるから（ステップ７００）、モ
ータ８３が駆動を開始してから、オリエンテーションフ
ラットがローラ６ｂ、６ｃに倣うまでの実験で定めた所
定時間が経過すると位置合せが完了したとして（ステッ
プ７０９）、試料台２ｄに基板４を吸着するようにエア
ー制御装置６３を制御する（ステップ７１０）。

そして、モータ８３を逆転してローラ８を基板４から所
定距離離しくこれは、支持部材９ｄが所定位置にきたと
きにオンするマイクロスイッチ等を保持部３ｅに設け、
このオン信号によってモータ８３の回転を停止するよう
な構造で達成される）、さらにモータ６６　ａ、　６６
　ｂ、　６６　ｃ、　１０３を逆転してローラ６ａ、６
ｂ、６０１８を退避位置に持ってくる、ステップ７１１
．７１２）。

その結果、Ｘ−Ｙステージ２上の基板４は位置合せされ
、かつ位置決め装置は基板４の移動軌跡中から退避して
いるから、基板４に所望の処理、例えば本例では回路パ
ターンの露光に必要な動作を行なわせ（ステップ７１３
）、所定の処理が終了するとくステップ７１４）　、Ｘ
−Ｙステージ２を初期位置に持ってくるように、Ｘ方向
駆動用モータ６４及びＸ方向駆動用モータ６５を制御す
る（ステップ７１５）。あらかじめ記憶部に記憶されて
いる初期位置の座標値と座標測定装置６２からの座標値
とが一致すると（ステップ７１６）、試料台２ｄを上昇
させ（ステップ７１７）、吸着を解除させ（ステップ７
１８）、基板４を搬送ベルト、搬送アーム等に受は渡す
（ステップ７１９）。

以上の説明では、ローラ保持部８０ａ、８０ｂ、８０ｃ
、８ｄが回転軸１０ａ、１０ｂ、１０Ｃ１１０ｄのまわ
りの回転によるスイング運動を行なって作動位置と退避
位置とを選択していたが、上下運動によって作動位置と
退避位置とを選択するようになすこともできる。この場
合はローラ保持部８０　ａ、　８０　ｂ、　８０　ｃ、
８０ｄを支持部材９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄに各々上下動
自在に案内すれば良い。そしてこの上下駆動は、モータ
の回転をピニオン、ランク等によって直線運動に置き換
えることにより達成すれば良い。

また、位置決め装置としては、試料台２ｄを回転できる
ようになし、円形基板４の中心と試料台２ｄの回転中心
とを揃える部材を保持部３ｅに設け、さらに、基板４を
回転しつつオリエンテーションフラットを保持部３ｅに
設けた反射型の光電センサによって検出するようになし
ても良い。

さらに、ローラ保持部ｓｏａ、ｓｏｂ、８０ｃ、８０ｄ
は上述の実施例のように全てが作動位置と退避位置とを
選択しなくても良い。すなわち、基板４のｘ−ｙ面内で
の移動に対して何ら障害にならなければ、退避させる必
要はないわけである。

・例えば、第２図でＸ−Ｙステージ２の右下隅にローラ
６ａ、６ｂ、６ｃを設置することにより、ローラ保持部
８０ａ、８０ｂ、８０ｃを退避させないようになすこと
ができる。この場合は、保持部８０ｄは退避させる必要
があるけれども、一方、位置決めを非接触に行なうもの
では、基板４の中心を試料台２ｄの回転中心に合致させ
るための部材を、Ｘ−Ｙステージ２のＸ、Ｙ領域の隅に
設定することによって、退避動作を無くすことができる
。

さらにまた、以上の説明では、支持部材９ａ、９ｂ、９
ｃ、９ｄを支持部３ｅに設けたが、Ｘ−Ｙステージ２の
移動部以外の固定部ならどこに設けても良く、例えば投
影レンズ５や、定盤１、Ｘ−Ｙステージの基台２ａ等に
設けても全く同様である。

そして、以上の実施例では、基板を移動するのにＸ−Ｙ
ステージを用いたが、基板の回転も行なえるＸ−Ｙ−θ
ステージを用いても良いことは勿論である。さらに、基
板としては、円形以外の他の形状、例えば正方形の基板
を用いても位置決め装置の具体的な構造が異なるのみで
、同様のことが言える。どのような形状の基板であって
も位置決め自体は基板の形状に合せた従来周知の構造が
採用できるのであって、要は、位置決め装置（実施例の
ように粗い位置合わせが行なわれている基板を精密な位
置合せをやるものの他、粗い位置合わせと精密位置合せ
を同時に行なうものでもよい）が装置本体に対してＸ−
Ｙ移動するＸ−Ｙステージのｘ−ｙ移動部以外、すなわ
ち装置本体に設けられること、かつ基板のＸ−Ｙ移動を
邪魔しないこと、である。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、基板の位置決め装置をス
テージの移動部以外の固定部（装置本体）に設置する構
造であるからステージ構造の簡素化、小型化、軽量化、
それらに伴うステージの高速精密位置決めの利点がある
のみならず、位置決め機構の剛性向上、設計自由度の拡
大等に伴う位置決め精度の向上のような効果が期待でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の正面図、第２図は第１図の
Ａ−Ａ’矢視断面図、第３図は位置決め用ローラをスイ
ング運動させるための装置の一例を示す部分断面図、第
４図は駆動ローラの回転及びスイング運動をさせるため
の装置の一例を示す部分断面図、第５図は第４図のＢ−
Ｂ’矢視断面図、第６図は第１図乃至第５図の装置を制
御する電気ブロック図、第７図は第６図のマイクロコン
ピュータのフローチャートを示す図、である。 （主要部分の符号の説明） １・・・定盤、 ２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）−Ｘ−Ｙステージ、３ａ
、３ｂ、３ｃ、３ｄ−脚部、 ３ｅ・・・保持部、 ４・・・円形基板、 ６ａ、６ｂ、６Ｃ・・・位置決め用ローラ、８・・・駆
動ローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　装置本体に対してＸ−Ｙ移動するＸ−Ｙ移動部に載置
   された基板を位置決めする位置決め装置であつて、前記
   装置本体に前記基板の移動を妨げないように設けたこと
   を特徴とする位置決め装置。