(57)【要約】【課題】装置の小型化を図ることができるようにすること。【解決手段】アライメント装置１０は、半導体ウエハＷの外方に位置して面方向の移動を規制可能なガイド手段１６と、半導体ウエハＷを浮上させる浮上手段１３と、この浮上手段１３によって浮上した半導体ウエハＷに回転力を付与する回転力付与手段１５と、この回転力付与手段１５により回転する半導体ウエハＷのＶノッチＮに嵌り合って半導体ウエハＷの回転方向の位置決めを行う位置決め手段１７とを備えて構成されている。半導体ウエハＷを浮上させた状態で回転力を付与することで、半導体ウエハＷの回転のためにテーブル等の大きな部材を回転させる必要をなくすことができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外縁に凹部を有する板状部材の外方に位置するとともに、板状部材の面方向の移動を規制可能なガイド手段と、板状部材を浮上させる浮上手段と、この浮上手段によって浮上した前記板状部材に回転力を付与する回転力付与手段と、この回転力付与手段により回転する板状部材の凹部に嵌り合って当該板状部材の回転方向の位置決め可能に設けられた位置決め手段とを備えていることを特徴とするアライメント装置。
【請求項２】
前記ガイド手段は、前記浮上方向に行く従って平面視で板状部材の中心から離れる方向に延びる傾斜部を備えていることを特徴とする請求項１記載のアライメント装置。
【請求項３】
前記回転力付与手段は、前記板状部材に気体を噴出して当該板状部材に回転力を付与することを特徴とする請求項１又は２記載のアライメント装置。
【請求項４】
前記位置決め手段は、板状部材の外縁に接する回転ローラを備えていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のアライメント装置。
【請求項５】
前記回転力付与手段は、前記回転ローラを回転駆動させる駆動手段を備えていることを特徴とする請求項４記載のアライメント装置。
【請求項６】
前記ガイド手段は、板状部材の前記回転によって回転可能なガイドローラを備えていることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載のアライメント装置。
【請求項７】
前記回転力付与手段は、前記ガイドローラを回転駆動させる回転手段を備えていることを特徴とする請求項６記載のアライメント装置。
【請求項８】
外縁に凹部を有する板状部材の外方にガイド手段が位置するように当該板状部材を移動する工程と、
前記板状部材を浮上する工程と、
浮上した前記板状部材に回転力を付与する工程と、
回転する板状部材の凹部に位置決め手段を嵌め合わせて当該板状部材の回転方向の位置決めを行う工程とを備えていることを特徴とするアライメント方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アライメント装置及びアライメント方法に係り、更に詳しくは、簡単な構造で板状部材を位置決めすることができるアライメント装置及びアライメント方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ（以下単に「ウエハ」という場合がある）等の板状部材は、種々の処理を施す際に、その中心位置や結晶方位を示すＶノッチを検出し、ウエハ中心位置といった所定の基準位置を定位置に位置させる位置決め（アライメント）が行われる。このようなアライメントを行う装置としては、例えば、特許文献１に開示されている。同文献の装置は、ウエハを支持可能な３本のアームからなる回転ステージと、この回転ステージを回転させる駆動手段とを備え、当該駆動手段を作動して回転ステージと共にウエハを回転することにより、ウエハの外縁全体を検出できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２１９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１にあっては、ウエハを回転するために回転ステージも一緒に回転させることが必要となる。このため、駆動手段の動力源となるモータや、その動力を伝達するギヤ等が大きく嵩張ったものとなり、装置全体が大型化するばかりでなく、エネルギー消費量の増大化を招来する、という不都合がある。
【０００５】
［発明の目的］
本発明の目的は、装置の小型化等を図ることができるアライメント装置及びアライメント方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明は、外縁に凹部を有する板状部材の外方に位置するとともに、板状部材の面方向の移動を規制可能なガイド手段と、板状部材を浮上させる浮上手段と、この浮上手段によって浮上した前記板状部材に回転力を付与する回転力付与手段と、この回転力付与手段により回転する板状部材の凹部に嵌り合って当該板状部材の回転方向の位置決め可能に設けられた位置決め手段とを備える、という構成を採っている。
【０００７】
本発明において、前記ガイド手段は、前記浮上方向に行く従って平面視で板状部材の中心から離れる方向に延びる傾斜部を備える、という構成を採ってもよい。
【０００８】
また、前記回転力付与手段は、前記板状部材に気体を噴出して当該板状部材に回転力を付与する、という構成も好ましくは採用される。
【０００９】
更に、前記位置決め手段は、板状部材の外縁に接する回転ローラを備える、という構成を採ることができる。
【００１０】
また、前記回転力付与手段は、前記回転ローラを回転駆動させる駆動手段を備える、という構成を採ってもよい。
【００１１】
更に、前記ガイド手段は、板状部材の前記回転によって回転可能なガイドローラを備える、という構成を採用することができる。
【００１２】
また、前記回転力付与手段は、前記ガイドローラを回転駆動させる回転手段を備える、という構成を採ってもよい。
【００１３】
更に、本発明のアライメント方法は、外縁に凹部を有する板状部材の外方にガイド手段が位置するように当該板状部材を移動する工程と、
前記板状部材を浮上する工程と、
浮上した前記板状部材に回転力を付与する工程と、
回転する板状部材の凹部に位置決め手段を嵌め合わせて当該板状部材の回転方向の位置決めを行う工程とを備える、という方法を採っている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、板状部材を浮上させた状態で回転力を付与可能としたので、板状部材の回転に伴ってテーブル等の大きな部材を回転させる必要をなくすことができる。これにより、従来のような装置に比べて回転力を付与する手段における動力源を小さくすることができ、装置全体を小型することができる上、動力源の小型に伴いエネルギー消費量を少なくすることが可能となる。
【００１５】
また、ガイド手段の傾斜部が前述した方向に延びるので、ガイド手段の上方では傾斜部と板状部材外縁との隙間を大きく設定でき、板状部材をスムースに回転させることができる。しかも、ガイド手段の下方では傾斜部と板状部材外縁との隙間を小さくしたり殆どなくしたりすることができ、浮上を解除した後の板状部材を精度良く位置決めすることが可能となる。
【００１６】
更に、板状部材に気体を噴出して回転させる場合、当該回転のために板状部材に接触する部材を少なくして当該板状部材に付与されるストレスを軽減することができる。
【００１７】
また、位置決め手段が回転ローラを有するので、板状部材の回転を阻害する抵抗を小さくすることができる。ここで、回転ローラを回転駆動させることにより、浮上した板状部材に回転力を付与でき、位置決め手段に回転力付与手段の機能を付与することが可能となる。
【００１８】
更に、ガイド手段が回転可能なガイドローラを有するので、板状部材の面方向の移動を規制しつつ、板状部材の回転を阻害する抵抗を小さくすることができる。ここで、ガイドローラを回転駆動させることにより、浮上した板状部材に回転力を付与でき、ガイド手段においても回転力付与手段の機能を付与することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係る支持装置の概略平面図。
【図２】前記支持装置の部分概略正面図。
【図３】前記支持装置の部分概略側面図。
【図４】（Ａ）は位置決め手段の側面図、（Ｂ）は、位置決め手段の嵌り合い状態の説明図。
【図５】変形例に係る支持装置の概略正面図。
【図６】他の変形例に係る支持装置の概略平面図。
【図７】図６のＡ線に沿うＢ矢視断面図。
【図８】更に他の変形例に係る支持装置の部分概略側面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
なお、本明細書において、特に明示しない限り、「上」、「下」は、図２を基準として用いる。
【００２１】
図１及び図２において、アライメント装置１０は、外縁に凹部としてのＶノッチＮを有する板状部材としてのウエハＷを支持する支持手段１２と、支持面１１からウエハＷを浮上させる浮上手段１３と、この浮上手段１３によって浮上したウエハＷに対し周方向に回転する力を付与可能な回転力付与手段１５と、支持手段１１に支持されたウエハＷの外方位置に設けられるガイド手段１６及び位置決め手段１７とを備えて構成されている。
【００２２】
前記支持手段１２は、ベース２１と、このベース２１上において平面視でウエハＷの周方向約１２０°間隔毎に３体設けられるとともに、上面に支持面１１を形成する支持面形成体２２とを備えている。図２に示されるように、ベース２１の上面には、チャンバ２３に連通する複数の第１孔２５が形成されている。チャンバ２３には、図示しない加圧ポンプ等の加圧手段が図示しない切替弁を介して接続されており、加圧手段からの気体の吹付けによって第１孔２５から気体を噴出し、支持面１１上のウエハＷを浮上させる力を付与可能となっている。各支持面形成体２２の支持面１１には、ウエハＷの円周方向に並ぶ第２及び第３孔２６、２７がそれぞれ形成されており、当該第２及び第３孔２６、２７もチャンバ２３に連通している。第２孔２６は、鉛直方向上向きに気体を噴出可能に設けられ、支持面１１からウエハＷを浮上可能に設けられている。第３孔２７は、図３中斜め左上方向であって平面視ではウエハＷ外縁の接線に略平行に気体を噴出可能に設けられ、支持面１１から浮上したウエハＷに回転力を付与可能に設けられている。ここにおいて、チャンバ２３、第１及び第２孔２５、２６、加圧手段を含んで浮上手段１３が構成され、チャンバ２３、第３孔２７、加圧手段を含んで回転力付与手段１５が構成される。なお、第３孔２７に気体を供給する系統と、第１及び第２孔２５、２６に気体を供給する系統とを別々の系統としてもよい。
【００２３】
前記各ガイド手段１６は、支持面形成体２２に連なってベース２１上にそれぞれ立設され、支持面１１上のウエハＷ外方にそれぞれ位置するように設けられている。各ガイド手段１６は、支持面形成体２２側の端部に傾斜部２９をそれぞれ備え、当該傾斜部２９は、ウエハＷの浮上方向すなわち上方に向かうに従って平面視でウエハＷの中心から離れる方向に傾斜している。各ガイド手段１６の傾斜部２９下端では、支持面１１上に載置されたウエハＷの外縁３箇所位置に接して当該ウエハＷの面方向の移動が規制される。一方、各ガイド手段１６の傾斜部２９上端側では、ウエハＷ外縁との間に隙間を設けることができ、ウエハＷが回転するときに、ウエハＷがガイド手段１６に当接してその回転が阻害されることを極力防止する。傾斜部２９は、平面視で、支持面１１上のウエハＷ中心方向に円弧状に膨出する凸状部３０を備えた形状に設けられ、これにより、ウエハＷがガイド手段１６に接触する面積を少なくし、回転中のウエハＷがガイド手段１６に当接した場合の抵抗を小さくすることができる。
【００２４】
前記位置決め手段１７は、図示しないブラケット等を介して上端側が軸支され、下端側が揺動可能な支持棒３２と、この支持棒３２の下端側に設けられてウエハＷの外縁に接触可能な回転ローラ３３と、回転ローラ３３がウエハＷ外縁に接した状態を維持する方向に支持軸３２を付勢するばね部材３４とを備えている。回転ローラ３３は、ウエハＷのＶノッチＮに嵌り合い可能な形状及びサイズに設けられ、これらが嵌り合ったときに、ウエハＷ周方向の回転が規制されてＶノッチＮの位置決めが可能となっている。支持棒３２の近傍位置には、センサ３５が設けられ、このセンサ３５は、回転ローラ３３がＶノッチＮに嵌り合うことで接近する支持棒３２を検出可能に設けられている。また、回転ローラ３３は、駆動機器としてのモータからなる駆動手段３６により回転駆動可能に設けられ、当該回転により、ウエハＷに周方向の回転力を付与することができる。この場合、チャンバ２３、第３孔２７、加圧手段に加えて、又は、これらを省いて、回転ローラ３３及び駆動手段３６を含んで回転力付与手段１５を構成できる。なお、駆動手段３６を設けない場合、回転するウエハＷの外縁上を回転ローラ３３が転動するので、それらの間の摩擦抵抗を抑制することが可能となる。
【００２５】
次に、本実施形態におけるウエハＷのアライメント方法について説明する。
【００２６】
図１の二点鎖線で示すアーム部材Ｂ１によりウエハＷを保持した後、図示しないロボットアーム等の作動によりアーム部材Ｂ１を移動させ、ウエハＷが各ガイド手段１６の内側に位置するよう搬送する。このとき、図２に示されるように、ウエハＷの下面と支持面１１との間に隙間が空いた状態とする。
【００２７】
次いで、図示しない切替弁を介して加圧手段から気体を噴出するように制御する。その後、アーム部材Ｂ１によるウエハＷの保持を解除させると、自重によりウエハＷが落下しようとするが、第１及び第２孔２５、２６からの気体の噴出によってウエハＷが上方に付勢され、ウエハＷが支持面１１から浮上した状態が保たれる。また、ばね部材３４に付勢力により回転ローラ３３がウエハＷに弱い力で圧接し、駆動手段３６の作動による回転ローラ３３の回転と、第３孔２７からの気体の噴出とによってウエハＷが周方向に回転する。この回転中、各支持面１１上からウエハＷが脱落しないように各ガイド手段１６によりウエハＷの面方向の移動が規制される。
【００２８】
ウエハＷを回転してウエハＷのＶノッチＮ内に回転ローラ３３が嵌り合うと、ウエハＷの回転が規制される。このとき、支持棒３２が図４（Ａ）中二点鎖線で示す位置に揺動し、これがセンサ３５により検出されて図示しない切替弁を介して第１ないし第３孔２５〜２７からの気体の噴出を停止するよう制御する。すると、ウエハＷは、自重によって落下するときにガイド手段１６の傾斜部２９によって支持面１１上の所定の位置に位置決めされて着地する。そして、支持面１１上にウエハＷが載置され、各ガイド手段１６の下端側でウエハＷが面方向にずれないように位置決めされてアライメントが完了する。アライメント完了後、アーム部材Ｂ１によりウエハＷを把持して後工程に搬送され、このとき、傾斜部２９が傾斜しているので、ウエハＷ外縁とガイド部材１６との間に隙間が生じて搬出し易くなっている。
【００２９】
従って、このような実施形態によれば、ウエハＷを支持面１１から浮上させて回転させるので、支持手段１１におけるベース２１や支持面形成体２１を回転させることなく、ウエハＷだけを回転することが可能となる。これにより、回転に要する動力を第３孔２７からの気体に吹き付けや回転ローラ３３の回転だけとすることができ、エネルギー消費を削減できる他、ベース２１全体を回転可能とする大きな装置や動力源を省略することが可能となる。
【００３０】
以上のように、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、前記記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上説明した実施形態に対し、形状、位置若しくは配置等に関し、必要に応じて当業者が様々な変更を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【００３１】
前記ガイド手段１６は、種々の設計変更が可能であり、例えば、図５に示されるように、傾斜部２９をガイドローラ４０により形成してもよい。これによれば、ウエハＷが回転中に当該ガイド手段１６に接触した場合にでも、ウエハＷの回転を阻害する抵抗を小さくすることができる。また、ガイドローラ４０を、駆動機器としてのモータからなる駆動手段４１により回転駆動可能に設け、当該回転により、ウエハＷに回転力を付与する構成とした場合、ウエハＷに効率よく回転力を付与することができる。この場合、上述の回転力付与手段１５の少なくとも一方に加えて、又は、これらを省いて、ガイドローラ４０及び駆動手段４１を含んで回転力付与手段１５を構成することができる。
【００３２】
また、支持手段１２は、前述の支持面形成体２２を省略し、図６及び図７に示されるように、ベース２１上面を、ウエハＷを支持する支持面として形成してもよい。同図では、第３孔２７がベース２１上面の４箇所位置に形成され、チャンバ２３とは異なる通路４３を介して気体を噴出可能に設けられている。
【００３３】
更に、図８に示されるように、支持面１１に第４孔４４を設けて当該第４孔４４から同図中斜め右上方向に気体を噴出可能とし、第３孔２７からの気体の噴出によるウエハＷの回転方向とは反対方向の力を付与可能としてもよい。このとき、第３孔２７と第４孔４４との気体の噴出を図示しない切替弁等を介して切り替え可能とすれば、ウエハＷの回転を制動させることもできるし、ウエハＷを逆回転させることもできる。なお、同図のように第２孔２６、第３孔２７、第４孔４４をそれぞれ別々の系統から気体を噴出するように構成してもよいし、第２孔２６に第３孔２７又は第４孔４４を図３のように連結して構成してもよい。
また、浮上手段１３は、板状部材を支持手段１２から浮上できるものであれば何ら限定されることはなく、気体としては大気の他に、窒素やネオン等のガス又は混合気を噴出するもの以外に、水や液化化合物等の液体を噴出するものや、静電気や磁石等を採用してもよい。
更に、回転力付与手段１５は、ウエハＷを回転できるものであれば何ら限定されることはなく、気体としては大気の他に、窒素やネオン等のガス又は混合気を噴出するもの以外に、水や液化化合物等の液体を噴出するものや、静電気や磁石等で構成してもよい。
また、凹部はＶノッチＮ以外に、Ｕ形状のものや凹形状等の他の形状であってもよく、位置決め手段１７が嵌り合って回転方向の位置決め可能であれば足りる。
【００３４】
また、前記実施形態における駆動機器は、回動モータ、直動モータ、リニアモータ、単軸ロボット、多関節ロボット等の電動機器、エアシリンダ、油圧シリンダ、ロッドレスシリンダ及びロータリシリンダ等のアクチュエータ等を採用することができる上、それらを直接的又は間接的に組み合せたものを採用することもできる（実施形態で例示したものと重複するものもある）。
【００３５】
更に、本発明において、板状部材は、ガラス板、鋼板、または、樹脂板等、その他の被着体も対象とすることができ、半導体ウエハは、シリコン半導体ウエハや化合物半導体ウエハであってもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１０  アライメント装置
１３  浮上手段
１５  回転力付与手段
１６  ガイド手段
１７  位置決め手段
２９  傾斜部
３３  回転ローラ
３６  駆動手段
４０  ガイドローラ
４１  駆動手段
Ｎ  Ｖノッチ（凹部）
Ｗ  半導体ウエハ（板状部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2012156419.tif 000008
【図７】
2012156419.tif 000009
【図８】
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