JPH0625013Y2 - ウエハ位置決め装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、半導体の製造工程において、素材である円板
状基板(以下、「ウエハ」という)を、たとえば膜厚計等の
各種の検査装置などの、所定の装着位置に整合させるた
めの位置決め装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体の製造工程においてウエハの位置決めをするに
は、一般にウエハの外周部を所要位置に配置した当り手
段に当接させる手段が適用されている。

この当り手段は、たとえば対象とするウエハの形状に適
合する円弧状の当接縁を形成した部材を所要位置に設置
したり、また、複数個の当り部材をウエハの外径に適合
する円周に沿って配置したり、あるいは適宜のコンベア
装置により搬送されるウエハを、所要位置に設置した当
り部材により制止して、その停止位置に位置決めする等
の手段が知られている。

〔考案が解決しようとする課題〕

上述の各従来手段は、位置決め対象のウエハの寸法が、
一定規格のみに限定される場合であれば、所要位置に固
定的に設置しておけばよいが、寸法の異なる各種のウエ
ハを取扱う場合には、当り部材の交換や、設置位置の調
節が必要となる。

円弧状の当接縁を形成した当り部材では、ウエハの規格
が変わるごとに当り部材自体を交換しなければならず、
また、複数個の当り部材をウエハの外径に対応する円周
上に配置する手段及びコンベア装置に付設した当り部材
により所要位置に制止する手段は、ウエハの寸法に応じ
て各当り部材の設置位置を変更しなければならない。

これらの当り部材の交換ないし位置の変更は、対象とす
るウエハの規格寸法が変化するたびに行なわなければな
らないため、規格が異なる各種のウエハを順次に取扱う
場合には、きわめて煩雑であり、効率が悪い。

本考案は、これらの問題を解決したウエハ位置決め装置
に関する。

〔課題を解決するための手段〕

複数個の摺動子を、中心軸から放射状に設置したそれぞ
れのガイドレールに沿って移動可能に装着し、各摺動子
の上端には位置決めピンを立設する。一方、中心軸回り
に回転する回転板の周縁に一端をそれぞれ枢着した複数
個の等長のロッドの先端に、各摺動子の下面側に垂設し
た連結軸を枢着係合させ、回転板が回転することによ
り、各摺動子（及びそれに立設した位置決めピン）を同
期的に移動させる。

回転板には、半径方向の案内溝を形成したフオークを突
設し、パルスモータにより回転駆動されるクランクの先
端ローラを、フオークの案内溝に嵌設して、クランクの
回転によりフオークを介して回転板を回転させ、各摺動
子を同期的に移動させる。パルスモータは、各摺動子が
最外方に移動した位置を基準始動位置として、所要個数
の制御パルスを入力させ、入力パルス数に対応する角度
回転駆動し、回転板の回動量及び各摺動子の移動量を制
御する駆動制御手段により、制御される。

また、ガイドレール、摺動子及びロッドは、少なくとも
５組以上を放射状に配置する。

〔作用〕

パルスモータの回転により、クランク及びフオークを介
して回転板が回転駆動されると、回転板の周縁部にそれ
ぞれロッドにより連設されている各摺動子は、同期的に
中心に向かって進退する。

各組の摺動子、ロッド及び回転板へのロッドの枢着位置
を、それぞれ同位相に配置することにより、各摺動子
（及びそれらに立設した位置決めピン）は、常に中心か
らの距離が互いに等しい関係を保って移動する。

各摺動子が最外方に移動した位置を基準始動位置とし
て、パルスモータを駆動すると、各摺動子は内方に向か
って移動し、位置決めピンがウエハの周縁を押して、中
心に向けて移動させ、位置決めをする。あらかじめ、対
象とするウエハの外径寸法に基づいて、パルスモータに
入力させるパルス数を選定しておくことにより、各摺動
子に立設した位置決めピンが、対象のウエハの外縁に当
接する位置でパルスモータを停止させ、ウエハを所望の
位置に整合させる。

また、位置決めピンの個数を５個以上とすることによ
り、ウエハに形成したオリエンテーション・フラットの
向きに影響されずに、位置決めすることができる。

〔実施例〕

第１図は、本考案の１実施例装置の構成を示す斜視図で
ある。

図示を省略した基台に立設した適数本の支柱(1)(1)・・
・・により、ベース板(2)を水平に支承し、ベース板(2)
の中心部に装着した軸受(3)にウエハ装着部を軸支す
る。第１図では、ウエハ装着部として、上端に真空吸着
チャック(4)を備える回転軸を、下端のモータ(5)により
回転駆動する構成のものを示しているが、必ずしも回転
させることを要件とするものではなく、図示の構成に限
るものではない。

ベース板(2)に、複数本(図示実施例では５本)の透溝(6)
(6)・・・・を、中心部から放射状に等角度間隔で刻設
し、その下面に、各一対のガイドレール(7)(7)・・・・
を、それぞれ各透溝(6)の方向に沿って設置する。

各ガイドレール(7)には、それぞれ１個の摺動子(8)を摺
動可能に装着する。摺動子(8)は、第２図示のようにベ
ース板(2)の透溝(6)から上面に突出する形状で、その上
端に位置決めピン(9)を立設し、また下面側には、位置
決めピン(9)の軸線に整合する位置に、連結軸(10)を垂
設してある。なお、処理すべきウエハを中心の装着部に
装着したときに、位置決めピン(9)がウエハの外縁に当
接できる高さになるように、摺動子(8)の高さを設定し
ておく。

一方、ベース板(2)の下方に、回転板(11)を中心軸回り
に回動可能に配置する。回転板(11)は、前記のウエハ装
着部の回転軸とは無関係に独立して回転できるように遊
嵌してあり、その周縁に摺動子(8)と同数個の軸(12)
を、同一円周上に等角度間隔で立設し、これにそれぞれ
１個のロッド(13)の一端を枢着する。

各ロッド(13)は、それぞれ等長に作られ、それらの先端
側には、対応する摺動子(8)の下面に垂設した連結軸(1
0)の下端を枢着し、回転板(11)の回転をロッド(13)を介
して摺動子(8)に伝達して、ガイドレール(7)に沿って移
動させるようにしてある。

また、ベース板(2)の下面に、各透溝(6)及びガイドレー
ル(7)に対して一定の位置関係で、それぞれ１本のバネ
かけ軸(14)下方へ向けて立設し、これと各ロッド(13)の
適所に設置したバネかけ軸(15)との間に、それぞれスプ
リング(16)を架設する。

上記構成により、回転板(11)が回転すると、ロッド(13)
を介して摺動子(8)がガイドレール(7)に沿って駆動され
るが、その際、各ロッド(13)がすべて等長で、かつ回転
板(11)への枢着部は、共通の円周上に等角度間隔で配置
してあるため、各摺動子(8)を、すべて回転板(11)の中
心から等距離の位置に保持して、同期的に移動させるこ
とができる。

一方、回転板(11)の周縁適所に、半径方向に突出するフ
オーク(17)を付設し、駆動用のクランク(18)に軸支した
ローラ(19)を、フオーク(17)に係合させる。クランク(1
8)はパルスモータ(20)により回転駆動させ、パルスモー
タ(20)に所要の制御パルスを入力させることにより、ク
ランク(18)を所望方向に所要角度回転させ、それにとも
なうローラ(19)の円運動により、フオーク(17)を介して
回転板(11)を回転させて、各摺動子(8)を同期的に移動
させる。

パルスモータ(20)の軸には、周縁の一部に切欠き(22)を
形成したセクター板(21)を付設して、クランク(18)と一
体的に回転させ、切欠き(22)の通過経路を挾んで、ラン
プ(23)と光電素子(24)とを対設して、切欠き(22)がその
位置にあるときに、光電素子(24)に光線が入射して、信
号を出力するように構成してある。この信号出力位置
は、各摺動子(8)が最外方へ移動した位置、すなわち、
第３図示のように、フオーク(17)がその搖動ストローク
の一始端に移動する位置にクランク(18)が向いたとき
に、信号を出力するようにしてある。

次に、上記構成のウエハ位置決め装置の作動を、操作手
順にしたがって説明する。

まず、パルスモータ(20)を時計方向（第１図示のＡ矢印
の方向）に回転させ、セクター(21)の切欠き(22)が光電
素子(24)への光線入射光路に整合する位置で、光電素子
(24)からの出力により停止させる。このとき、各摺動子
(8)が、前述のように移動ストロークの外方に移動した
第３図示の始動位置をとる待機状態となる。

そこで、処理すべきウエハを、適宜の搬送手段あるいは
手動操作により、真空吸着チャック(4)の上に搬送し
て、載置する。このときの載置位置は、なんらの位置決
め手段を適用していないため、通常は正確な位置からず
れている。

次いで、パルスモータ(20)を起動して、クランク(18)を
第１図及び第３図に示すＡ矢印の逆方向に回転させ、対
象とするウエハの外径寸法に応じて、あらかじめ定めた
個数の制御パルスをパルスモータ(20)に印加し、クラン
ク(18)を印加したパルス数により決まる角度量、回転さ
せる。

クランク(18)の回転にともない、それに立設軸支したロ
ーラ(19)が円弧状に移動するため、ローラ(19)を挟持し
たフオーク(17)を介して、回転板(11)が第３図示のＢ矢
印方向に回転駆動される。

回転板(11)の回転とともに、その周縁部のロツド(13)の
枢着部(12)がＢ矢印方向に移動し、第４図示のように、
ロツド(13)を介して、摺動子(8)をガイドレール(7)（第
３、第４両図では、ガイドレール(7)の図示を省略して
ある）に沿って、中心方向に引き寄せて移動させる。

この摺動子(8)の移動は、複数組の摺動子(8)及びロッド
(13)等を、それぞれ相対的に同一の位置関係で配置して
あるため、すべての摺動子(8)が同期して、常に装置の
中心から同一距離を保持して移動する。したがって、各
摺動子(8)の上端に立設した複数個の位置決めピン(9)
は、常に装置の中心に設置した真空吸着チャック(4)を
中心とする円周上に配置された位置関係を保持して移動
し、真空吸着チャック(4)に載置したウエハの周縁に、
順次当接して中心に向けて押圧して変位させる。

処理対象ウエハの寸法に応じて、あらかじめ設定した個
数のパルスがパルスモータ(20)に入力し、クランク(18)
が入力パルス数に対応する角度量回転した状態で、複数
個の位置決めピン(9)が均等にウエハの外縁に当接し、
円形のウエハの中心が真空吸着チャック(4)の中心に整
合して、正確な位置決めが行なわれる。設定個数のパル
スが入力した位置で、パルスモータ(20)は停止する。

そこで、真空吸着チャック(4)に接続した真空ポンプを
起動し、ウエハを吸着保持する。

次いで、パルスモータ(20)を逆方向に起動して、クラン
ク(18)をＡ矢印の方向に回転させ、ローラ(19)、フオー
ク(17)を介して、回転板(18)をＢ矢印の逆方向に回転さ
せることにより、各摺動子(8)を外方へ移動させ、それ
に立設した各位置決めピン(9)を、位置決めを終わった
ウエハの周縁から離間させる。このとき、スプリング(1
6)により各ロツド(13)を外方へ向けて付勢してあるの
で、軸(12)とロッド(13)との間、ローラ(19)とフオーク
(17)との間、摺動子(8)とガイドレール(7)との間、さら
に連結軸(10)とロッド(13)との間に、それぞれ生じてい
るギャップを、一方当りにより吸収して、スムースな駆
動が確保される。

各摺動子(8)が外方に移動した位置で、パルスモータ(2
0)の軸に付設したセクター(21)の切欠き(22)が、ランプ
(23)からの光軸に整合し、光電素子(24)が信号を出力し
て、パルスモータ(20)が停止し、最初の待機状態に復帰
する。

位置決めをしたウエハに対して所要の測定ないし処理を
終了し、排出側へ送りだした後、次のウエハを同様の手
順により位置決めをして真空吸着チャック(4)に装着
し、順次、測定ないし処理を行なう。後続のウエハが、
先行のものと外径寸法が異なる場合は、パルスモータ(2
0)に印加すべき制御パルス数を、ウエハのサイズに応じ
て調節することにより対処する。

すなわち、あらかじめ適用すべきウエハの寸法の種類に
応じて、各摺動子(8)を待機位置から中心へ向けて移動
させるべき距離に対応するクランク(18)の回転角度量
と、クランク(18)をその角度回転させるためにパルスモ
ータ(20)に印加すべき制御パルスの個数を求めておけ
ば、個々のウエハの寸法に基づき、所要個数の制御パル
スを入力させるだけで、各種のウエハ寸法に迅速に対処
して、どの規格のウエハについても、確実な位置決めを
行なうことができる。

以上の説明は、図示実施例に基づいて記述したが、本考
案は上記内容に限定されるものではない。たとえば上述
実施例では、位置決めピン(9)、摺動子(8)、ロッド(13)
等を、５組備えているが、さらに多数の６組以上とする
こともできる。

なお、位置決めをすべきウエハが完全な円形のものであ
る場合は、位置決めピン等の組数を減少させて、４組あ
るいは３組としても位置決めが可能であるが、通常のウ
エハには、周縁の一部を直線上に切り落としたオリエン
テーション・フラットが形成されているため、位置決め
ピンが４個以下の場合は、位置決めが不正確になること
がある。

第５図は、その状態を示す概略図で、同図(B)は位置決
めピンが４個の場合を、(C)は３個の場合を示し、ウエ
ハ(W)に形成したオリエンテーション・フラット(F)が、
位置決めピン(9)の１つに向く姿勢に置かれた場合、位
置決めピン(9)が４個あるいは３個であると、ウエハ(W)
の位置が鎖線示の正しい整合位置からずれることを示
す。したがって、これらの場合はウエハ(W)の装着に際
して、オリエンテーション・フラット(F)が位置決めピ
ンに向かないようにな配慮が必要となり、装置の自動化
に不都合がある。

一方、位置決めピン(9)の数を５本とすれば、同図(A)の
ように、オリエンテーション・フラツト(F)が位置決め
ピン(9)の１つに向いた場合でも、他の４本の位置決め
ピンにより所要の整合状態が得られ、ウエハ(W)の向き
に影響されない位置決めが可能である。

なお、上述実施例では、透溝(6)(6)・・、ガイドレール
(7)(7)・・を等角度間隔の放射状に配置し、各ロッド(1
3)を回転板(11)へ枢着する軸(12)の位置もこれに対応す
る等角度間隔としているが、これらは、必ずしも等角度
間隔でなくても差し支えはない。ただし、これらの配置
を等角度間隔としない場合であっても、各組における透
溝及びガイドレールと枢着軸との位置関係が同一位相と
なるように配置して、各位置決めピン(9)が、常に真空
吸着チャック(4)を中心とする円周上に位置して、移動
するようにすべきことは云うまでもない。

〔考案の効果〕

(1)複数個の位置決めピンを、ウエハの外径寸法に整合
する円周上の位置に向かって、外方から同期的に移動さ
せることにより、ウエハの中心が所要の装着部中心に整
合するように、正確に位置決めをすることができる。

(2)規格寸法の異なるウエハを逐次処理する場合に、パ
ルスモータに入力させる制御パルスの個数を選定するこ
とにより、各位置決めピンの移動量を、簡単かつ迅速に
ウエハのサイズに適合させることができ、従来手段のよ
うな当り部材の位置調整の手間がかからない。

(3)ウエハには、小径の位置決めピンが複数個所の周縁
に接触するためけであるため、汚染が少ない。

(4)駆動制御装置の故障等により、万一、駆動源のパル
スモータが所定位置で停止せず、暴走的に運転を継続し
た場合、被駆動側の回転板、摺動子等は、一定のストロ
ーク範囲内で往復するだけであり、機械装置自体の破損
は防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の１実施例装置の構成を示す斜視図、第
２図は摺動子の立面図、第３図及び第４図は摺動子の移
動機構を説明する平面図、第５図(A)は本考案の５本の
位置決めピンによるウエハの位置決めを示す平面図、同
図(B)(C)は位置決めピンが４本ないし３本の場合の誤差
を示す平面図である。 (2)……ベース板、(4)……真空吸着チャック、 (5)……モータ、(6)……透溝、 (7)……ガイドレール、(8)……摺動子、 (9)……位置決めピン、(10)……連結軸、 (11)……回転板、(12)……軸、 (13)……ロッド、(14)(15)……バネかけ軸、 (16)……スプリング、(17)……フオーク、 (18)……クランク、(19)……ローラ、 (20)……パルスモータ、(21)……セクター板、 (23)……ランプ、(24)……光電素子、 (W)……ウエハ、 (F)……オリエンテーション・フラット。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】水平に保持され、中心にウエハ支持手段を
   装着したベース板と、 該ベース板に沿って、前記ウエハ支持手段装着位置を中
   心として、放射状に設置した複数組のガイドレールと、 該ガイドレレールにそれぞれ摺動可能に装着され、前記
   ベース板の上面に突出する上端側に位置決めピンを立設
   し、かつ、下面側に連結軸を垂設した複数個の摺動子
   と、 前記ベース板の下方に、前記中心位置回りに回動可能に
   設置された回転板と、 該回転板の周縁に、前記各ガイドレールの配置と等しい
   角度間隔で、かつ、中心から等距離の位置に、それぞれ
   一端が枢着され、他端が前記摺動子の下面に垂設された
   連結軸に係合することにより、前記回転板の回転により
   前記複数個の摺動子をそれぞれのガイドレールに沿っ
   て、同期的に移動させる複数個のそれぞれ等長のロッド
   と、 前記回転板の周縁から半径方向に突出した回転駆動用の
   フオークと、 先端部が前記フオークに摺動可能に嵌設されて回転する
   クランクと、 該クランクを回転駆動するためのパルスモータと、 前記各摺動子が、外方へ移動した位置を基準として、前
   記パルスモータに所要個数の制御パルスを入力させ、前
   記回転板を入力パルス数に対応する角度回転させて、前
   記各摺動子に立設した位置決めピンを、対象とするウエ
   ハの寸法に対応する位置に、同期的に移動させる駆動制
   御手段とを備えたウエハ位置決め装置。