JPH0610775B2

JPH0610775B2 - 円形基板の位置決め装置

Info

Publication number: JPH0610775B2
Application number: JP59256922A
Authority: JP
Inventors: 二郎小林; 光一芳川
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1984-12-05
Filing date: 1984-12-05
Publication date: 1994-02-09
Anticipated expiration: 2009-02-09
Also published as: US4685206A; JPS61134814A

Description

【発明の詳細な説明】（発明の技術分野）本発明は円周端の一部に凹状の切込み、所謂ノッチが形
成された円形基板特に半導体ウェハを位置決めする装置
に関する。

（発明の背景）半導体素子を製造するためのウェハの多くは、その結晶
方向を表わすために、円周の一部を直線的に切り欠いた
フラットを有している。ウェハを加工装置や検査測定装
置等に載置するとき、ほとんどの装置は、そのフラット
を使ってウェハの位置決め（回転ずれとχｙ方向のずれ
の除去を行なっていた。ところが近年ウェハの大口径化
が進み、現在主流となりつつある６インチウェハよりも
さらに大きな８インチウェハの使用が検討され始めた。
８インチウェハの場合、フラットを使った機械的な位置
決めを十分な精度で行なうためには、フラットをかなり
長いものにする必要がある。換言すればフラットを作る
ために切り取られる部分の面積がかなり大きくなる。こ
のため、切り取られる部分がなかったときに、そこに形
成できる正常な半導体素子のチップ数が６インチウェハ
に比べて増えることになる。しかしながら、ウェハには
フラットを作るために切り取られる部分があるため、１
枚のウェハから多数のチップを有効に得ることができな
いといった問題が生じる。そこでウェハの円周端に凹状
の切欠き、所謂ノッチを形成し、このノッチ付きのウェ
ハを使って、より多くのチップを得ることが提案されて
いる。ところが、現在の多くのウェハ位置決め装置はフ
ラット付きのウェハについては位置決めを行なうが、ノ
ッチ付きのウェハについては位置決めできないのが実情
である。

そこでノッチ付きのウェハを位置決めする場合、まずノ
ッチをある一定の位置に配向しなければならない。通常
ノッチはフラットのための切り取り部分よりも極端に小
さく、そのノッチを高精度に検出することは難しい。そ
のため、ウェハを回転させてノッチが一定方向にきたこ
とを検出してウェハの回転を停止させた後、ノッチを使
って機械的にウェハを基準部材に当接させたとしても、
ウェハの回転が停止したときのノッチ位置が正確でな
く、正しく位置決めされないという問題があった。

（発明の目的）本発明は所謂ノッチ付きの円形基板（ウェハ又はＸ線露
光用のマスク）を高精度に、かつ確実に位置決めする装
置を得ることを目的とする。

（発明の概要）本発明は、凹状の切欠き（ノッチ）を有する円形の基板
（ウェハやそれと同形のマスク等）を保持して回転可能
な回転テーブル（３）と、基板の回転中、その円周端を
光電的に検出する第１の光電検出器（６０）とを有し、
ノッチ（ＮＴ）が所定の位置に合致するように、第１の
光電検出器からの出力信号に基づいて回転テーブルの回
転を制御する回転位置合わせ手段と、その所定位置にお
いてノッチに嵌入するように基板のほぼ中心に向けて移
動可能な押圧部材（押圧用ローラ４０）と、この押圧部
材によって押圧された基板の円周端に当接して、基板を
位置決めするための基準部材（２つのローラ３０、３
１）と、押圧部材と所定の位置関係で配置されて一体に
移動するとともに、押圧部材が基板に当接したときにそ
の円周端を光電的に検出する第２の光電検出器（６２）
を有し、先に回転位置合わせされた基板に向けて押圧部
材を移動したとき、第２の光電検出器からの出力信号の
大きさに基づいて、押圧部材がノッチに嵌入する第１状
態と、押圧部材がノッチ以外の円周端に当接する第２状
態とを判別する判別手段とを設けることを技術的要点と
している。

（実施例）第１図は本発明の実施例による位置決め装置の平面図で
あり、第２図は第１図中のＡ−Ａ′矢視における部分断
面図であるが、本実施例の基本的な構成は特開昭５８−
１８７１３号公報に開示されている。第１図第２図にお
いて、装置全体は矩形状のベース板１に組み付けられ
る。ベース板１の中央部にはウェハを載置する環状の載
置面を備えた筒状のシリンダ部材２がベース板１に対し
て上下動可能に設けられている。シリンダ部材２の載置
面には同心円状の溝２ａが刻設され、溝２ａの内部には
ウェハの真空吸着、又は気体浮上のための吸排気孔２ｂ
が設けられている。シリンダ部材２の内側には、同軸状
にウェハ回転用の回転テーブル３が位置し、回転テーブ
ル３のウェハ載置面には真空吸着用の溝３ａが刻設され
ている。回転テーブル２は第２図に示すように、真空吸
着用の吸気孔４ａを中心軸に沿って設けた回転軸４に固
定され、この回転軸４はベース板１に固定された軸受５
に回動自在に軸支されている。そして軸受５の上端部と
下端部の夫々には回転軸４を回転可能に軸支するととも
に真空吸着の際のリークを防止するためのＯリング等を
有する気密性の軸受６ａ、６ｂが設けられる。回転軸４
の下部にはその表面円周に溝が刻設されており、その溝
は回転軸４の内部の吸気孔４ａと連通している。軸受５
には真気排気源からのパイプを接続するジョイント７が
設けられ、ジョイント７は軸受５を貫通する孔を介し
て、回転軸４の下部の溝と連通している。従って回転軸
４が回転した状態であっても吸気孔４ａと回転テーブル
３の溝３ａを介してウェハの吸着が可能となる。

その回転テーブル３は回転軸４の下端部にジョイント８
を介して機械的に連結（直結）されたモータＭ₁によっ
て回転する。不図示ではあるが、モータＭ₁はベース板
１に固定されたマウントに取り付けられている。

また第２図に示すように、シリンダ部材２の下部には軸
受５に沿って下方に伸びた伝達部材９が固定されてお
り、この伝達材９はベース板１の下部に固定されたマウ
ント１０に設けられたボール・スライダー１１を介して
上下動可能に支持されている。尚、伝達部材９は不図示
のバネによって常に下方に付勢されている。またマウン
ト１０にはモータＭ₂が下向きに固定されて、そのモー
タ軸には円形のカム部材１２が直結されている。カム部
材１２の周辺部はＬ字状に上方に屈曲しており、その周
辺の上端面がカム面１２ａになっている。カム面１２ａ
によってできる平面はカム部材１２の回転平面（水平
面）に対して傾いたものになっており、カム部材１２の
回転位置によってカム・リフト量が異なるように構成さ
れる。そのカム面１２ａには伝達部材９の下端部に軸支
されたローラ１３が当接し、このローラ１３はカム部材
１２の回転によってカム面１２ａ上を転動するととも
に、カム・リフト量に応じて上下動する。従ってカム部
材１２が回転することによって、伝達部材９とシリンダ
部材２とが一体に上下動する。尚、第２図ではシリンダ
部材２が最も下方に位置した状態を示し、このときシリ
ンダ部材２の載置面は回転テーブル３の載置面よりも低
くなるように調整されている。そしてその状態からカム
部材１２が半回転するとシリンダ部材２の載置面の方が
回転テーブル３の載置面よりも高くなる。また不図示で
はあるが、カム部材１２の回転位置を計測するポテンシ
ョメータ等が設けられ、シリンダ部材２の上下動の位置
を間接的に検出する。

さて第１図において、シリンダ部材２の周辺には回転テ
ーブル３の回転中心から放射方向に直線移動可能な７つ
のローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１
４ｆ、１４ｇが等角度間隔に配置される。この７つのロ
ーラ１４ａ〜１４ｇは先の特開昭５８−１８７１３号公
報にも詳しく開示されているように、回転テーブル３の
回転中心とウェハの中心との位置合わせ、所謂センタリ
ングを行なうためのものである。先の公報にはセンタリ
ングのための基本的な構成が詳しく示されているので、
ここでは簡単に説明する。７つのローラ１４ａ〜１４ｇ
はともに同一のものであり、回転テーブル３の回転中心
から７つのローラ１４ａ〜１４ｇの夫々までの距離が常
に等しくなるように放射方向に移動する。７つのローラ
の可動構造は全て同一なので、代表してローラ１４ａの
可動構造について第２図も参照して説明する。ローラ１
４ａは回転テーブル３の載置面とほぼ等しい高さに位置
するように保持部材１５に回転自在に軸支される。保持
部材１５はベース板１に固定されたボール・スライダー
１６に支持され、放射方向に可動とされている。保持部
材１５の下方部には放射方向に伸びた長方形の化粧板１
７が設けられている。そして保持部材１５の下部には、
ベース板１に放射方向に細長く形成されたスリット状の
開口１ａを貫通するような軸が固設され、この軸にはロ
ーラ１８が回転自在に軸支されている。また保持部材１
５に植設したピン１５ｂと、ボールスライダー１６（す
なわちベース板１側）に植設したピン１５ｃとの間には
バネ１９が掛け渡されており、このバネ１９はローラ１
４ａ、保持部材１５、ローラ１８を一体に、回転テーブ
ル３の回転中心から遠ざかるように常時付勢する。

さて、ベース板１の下側には、回転テーブル３の回転中
心の回りに回動可能な環状のカム板２０が配置されてい
る。カム板２０の外周端面には溝２０ａが刻設され、こ
の溝２０ａに係合するようなローラ２１がカム板２０の
周辺の複数の位置（最低３ケ所）に配置され、そのロー
ラ２１はベース板１に対して回転自在に軸支されてい
る。従ってカム板２０の複数のローラ２１によりベース
板１に懸架状態で保持されるとともに、それらローラ２
１に案内されて回転テーブル３の回転中心と同軸に回動
可能とされている。このカム板２０の内周面側には保持
部材１５と一体のローラ１８が当接するカム面２０ｂが
形成されている。カム面２０ｂはカム板２０の回動によ
って、ローラ１８との当接位置が放射方向に移動するよ
うなテーパ（回動中心からカム面２０ｂまでの距離が回
転位置に応じて連続的に変化する形状）を有している。
そのためカム板２０の回動により、センタリング用のロ
ーラ１４ａが放射方向に直線運動する。またカム面２０
ｂはその他のローラ１４ｂ〜１４ｇのセンタリング構造
に対しても全く同様に作用するように、カム板２０の内
周面側に７等分した角度間隔で形成される。尚第１図、
又は第２図においてセンタリング用のローラ１４ａ〜１
４ｇは最も回転テーブル３側に近づいた状態である。こ
の状態のとき、７つのローラ１４ａ〜１４ｇのウェハの
円周端との当接点を通る円は、第１図に破線で示したセ
ンタリング後のウェハＷ₁の直径よりも多少小さな直径
になるように定められている。またカム板２０は、７つ
のローラ１４ａ〜１４ｇがバネ１９の付勢力に抗して常
に回転テーブル３に向かって移動するように、時計方向
又は反時計方向のいずれかの回動方向にバネによって付
勢されている。

さて、カム板２０の回動はベース板１の下部に固定され
たマウント２２に上向きに取り付けられたモータＭ₃に
よって行なわれる。モータＭ₃のモータ軸には円板２３
が偏心して固定され、円板２３にはモータ軸からずらし
て回転自在に軸支されたローラ２４が設けられている。
このローラ２４はモータＭ₃の回転によりカム板２０の
下面に固着された案内部材２５の当接面上を転動可能と
されている。その案内部材２５の当接面はカム板２０の
回動中心に対してほぼ放射方向に伸びており、カム板２
０を一方の回動方向に付勢するバネの力で通常はローラ
２４と当接している。ただしウェハのセンタリングを達
成した直後は、ローラ１４ａ〜１４ｇの位置がウェハＷ
₁の外形によって規定されてしまうため、モータＭ₃の回
転によってローラ２４は案内部材２５の当接面から離れ
るようになっている。このため７つのローラ１４ａ〜１
４ｇがウェハＷ₁の円周端をその中心に向けて押圧する
力は、カム板２０の回動を付勢するバネの付勢力とバネ
１９の付勢力との差分で決まる大きさとなる。またモー
タＭ₃のモータ軸にはローラ２４の偏心回転位置を検出
するための半円形状のタイミング板２６が同軸に固定さ
れており、不図示のフォトカプラ等でその偏心回転位置
を光電的に検出する。尚、第１図、第２図において保持
部材１５の上部に設けられた取付け孔１５ａはウェハの
径が変わった場合にローラ１４ａを移し変えるためのも
のであり、本実施例では大小２種類の径のウェハについ
て全く同様にセンタリングできる。また化粧板１７はロ
ーラ１４ａ〜１４ｇがウェハの円周端と当接することに
よってはく離したフォトレジストの微粉がボール・スラ
イダー１６や開口１ａを介してその下の機械部分に落ち
ることを防止するものである。

次にウェハを最終的に位置決めするための構造を説明す
る。ウェハは最終的には第１図に示したように、センタ
リング後のウェハＷ₁の位置から一点鎖線で示したウェ
ハＷ₂の位置まで押圧され、ベース板１に対して定位置
に配置された基準部材としての２つのローラ３０、３１
にウェハの円周端が当接することによって位置決めされ
る。ローラ３０、３１は夫々ベース板１に固着された支
持部材３２、３３に回転自在に軸支される。ウェハの押
圧はウェハＷ₁の中心をはさんでローラ３０、３１の反
対側に配置された押圧部材としての押圧用ローラ４０に
よって行なわれる。押圧用ローラ４０はウェハのノッチ
に嵌入し得るような径に定められている。押圧用ローラ
４０はウェハの中心（回転テーブル３の回転中心）に対
して放射方向に移動可能なスライド部材４１に回転自在
に軸支されており、スライド部材４１は第２図のように
ボール・スライダー４２を介してマウント部材４３に取
り付けられ、そのマウント部４３はベース板１に固着さ
れる。マウント部材４３のスライド部材４１の中央下部
に相当する位置にはピン４４が植設され、スライド部材
４１の図中右端のカム部４１ａの下部にもピン４５が植
設されている。このピン４４と４５にはバネ４６が掛け
渡されており、バネ４６はスライド部材４１を常に回転
テーブル３の回転中心に向けて付勢するような力（ウェ
ハの押圧力）を発生する。

さて、スライド部材４１の直線運動はマウント部材４３
と一体のモータマウント部４３ａに下向きに固定された
モータＭ₄によって行なわれる。モータＭ₄のモータ軸に
は円板４７が同軸に固定されており、その円板４７の下
面には偏心した位置にローラ４８が回転自在に軸支され
ている。このローラ４８はバネ４６の付勢力により通常
スライド部材４１のカム部４１ａのカム面に当接する。
第１図、第２図においてはスライド部材４１（すなわち
押圧用ローラ４０）が回転テーブル３から最も遠ざかっ
た状態を示す。また、円板４７と同軸にローラ４８の公
転位置を検出するための半円形のタイミング板４９が設
けられており、このタイミング板４９の回転位置はマウ
ント部材４３に固定されたフォトカプラ等のセンサー５
０によって光電的に検出される。

ところでスライド部材４１の先端部には、センタリング
されたウェハＷ₁の周辺部下側に入り込むように配置さ
れた光電センサー６０が設けられている。光電センサー
６０の受光面にはマスク板６１が設けられ、マスク板６
１にはウェハのノッチとほぼ同じ大きさの微小な矩形開
口６１ａが形成されている。この開口６１ａはスライド
部材４１が最も退避した状態のとき、ウェハＷ₁の円周
端の下側にほぼぎりぎりで全域がかくれるように配置さ
れている。また開口６１ａと押圧用ローラ４０とを結ぶ
線分はスライド部材４１の直線移動の軌跡と平行（又は
一致）になるように定められる。また開口６１ａとほぼ
同じ高さ位置には、押圧用ローラ４０がウェハのノッチ
に嵌入することを確認するための開口付きの光電センサ
ー６２が押圧用ローラ４０と所定の位置関係となるよう
に配置される（第１図参照）。この光電センサー６２は
スライド部材４１と一体にウェハの下側にもぐり込むよ
うに直線移動する。また第２図に示すようにマウント部
材４３には、光電センサー６０、６２に平行光束を照射
するための光源部を保持するためのサポート部材６５が
固定されている。サポート部材６５にはＬＥＤランプ等
の光源６６と、光源６６からの光を平行光束にするレン
ズ６７とを一体に保持する鏡筒６８が固定される。そし
てこのような光源部はスライド部材４１が最も退避した
ときレンズ６７の光軸が開口６１ａと一致するように、
開口６１ａから上方に所定の間隔をあけて配置される。
尚第２図には示していないが、同様の構成の光源部が光
電センサー６２の上方に位置するようにサポート部材６
５に設けられている。

ところで第１図において、ウェハの搬送はベルト７０、
７１、７２、７３によって行なわれる。これらのベルト
７０〜７３はプーリ７５に掛け渡されており、このプー
リ７５は支持角材７６、７７、７８、７９の先端に軸支
されている。またウェハがシリンダ部材２の上方に位置
したか否かを検出するための光電センサー８０が、ウェ
ハの搬送路中に設けられる。光電センサー８０は搬送中
のウェハの直下に位置するように、取付部材８１を介し
てベース板１に固定される。

次に押圧用ローラ４０と光電センサー６０（開口６１
ａ）、光電センサー６２の配置を第３図を参照して詳述
する。第３図(a)は光電センサー６０の具体的な形状を
示す平面図である。センタリングされたウェハＷ₁の円
周端は開口６１ａのほぼ全域を覆うように位置するがＶ
字状のノッチＮＴがくると開口６１ａに光源部からの光
が照射される。光電センサー６０は２つの受光素子６０
ａ、６０ｂを受光面が同一平面になるような配置したも
のであり、受光素子６０ａ、６０ｂはノッチNTを２等分
するように設けられている。従ってセンタリングされた
ウェハＷ₁を回転させて、受光素子６０ａ、６０ｂの両
光電信号が共にあるレベルの大きさ以上で互いに等しい
か否かを検出すれば、ノッチＮＴが開口６１ａ上に位置
したか否かを検出できる。さて第３図(b)、(c)は押圧用
ローラ４０と光電センサー６２の配置を具体的に示す平
面図である。第３図(b)のように押圧用ローラ４０がウ
ェハを押圧して、定位置のローラ３０、３１に当接させ
た状態で、押圧用ローラ４０がノッチＮＴに嵌入してい
なかった場合、光電センサー６２はウェハＷ₂の円周端
から大部分がはみ出している。一方、押圧用ローラ４０
がノッチＮＴに嵌入していた場合は第３図(c)のよう
に、光電センサー６２はウェハＷ₂の円周端によって大
部分が覆われている。従ってウェハを押圧する最終的な
位置決めの際、正確な位置決めが行なわれたか否かは光
電センサー６２の光電信号の大きさを調べることによっ
て確認できる。

次に第４図に基づいて、本装置の制御系の主要部分の回
路ブロックを説明する。第４図において、装置全体の動
作はマイクロコンピュータ等のストアード・プログラム
方式のデジタル演算処理装置（以下ＭＰＵと呼ぶ）１０
０によって統括制御される。回転テーブル３を回転する
モータＭ₁はドライブ回路１０１によって正逆転と速度
制御可能に駆動され、その正逆転と速度制御はＭＰＵ10
0から出力されるデジタル的な指令値Ｄ₁をアナログ的な
電圧に変換するデジタル・アナログ変換器（以下ＤＡＣ
とする）１０２を介して行なわれる。またモータＭ₁に
はパルスコンバータＰＣが直結されており、パルスコン
バータＰＣはモータＭ₁の単位回転角度毎に１パルスと
なるようなパルス列をカウンタ１０３に出力する。カウ
ンタ１０３はそのパルス列のパルス数を計数して、モー
タＭ₁（すなわち回転テーブル３）の回転量に応じたデ
ジタル値Ｄ₂をＭＰＵ１００に出力する。ただしカウン
タ１０３はモータＭ₁の正逆転に応じてパルス数の加
算、減算を行なう。一方、シリンダ部材２を上下動する
ためのモータＭ₂はドライブ回路１０４を介してＭＰＵ
１００からの指令値Ｄ₃によって駆動される。そしてモ
ータＭ₂にはポテンショメータＰＴが直結され、モータ
Ｍ₂の回転位置に応じた情報はアナログ・デジタル変換
器（以下ＡＤＣとする）１０５によってデジタル値Ｄ₄
に変換されてＭＰＵ１００に出力される。押圧用ローラ
４０（スライド部材４１）を移動させるモータＭ₄は、
ドライブ回路１０６を介してＭＰＵ１００からのデジタ
ル値Ｄ₅に応答して駆動する。また押圧用ローラ４０の
位置、すなわちモータＭ₄の回転位置を検出するための
光電センサー５０の光電信号は位置検出回路１０７に入
力する。位置検出回路１０７は光電信号を入力して、タ
イミング板４９の1/2回転毎に論理値「Ｌ」と「Ｈ」と
を交互に繰り返すようなデジタル値Ｄ₆をＭＰＵ１００
に出力する。この位置検出回路107は単なるＡＤＣでも
よく、その場合デジタル値Ｄ₆はタイミング板４９の回
転によって２値的に変化する光電センサー５０からの光
電信号の大きさに対応している。

さて、スライド部材４１と一体に設けられた位置決め確
認用の光電センサー６２からの光電信号は、アンプ１０
８で増幅された後、ＡＤＣ１０９でデジタル値Ｄ₇に変
換されてＭＰＵ１００に入力する。ノッチ検出用の２つ
の受光素子６０ａ、６０ｂからの光電信号は夫々アンプ
１１０、１１１により増幅された後、ともに加算回路１
１２と減算（差動）回路１１３とに入力する。加算回路
１１２は２つのアナログ的な光電信号を加算して、その
加算値を検出回路１１４に出力する。検出回路１１４
は、その加算値が一定の値（基準電圧）よりも高いとき
は論理値「Ｈ」、低いときは論理値「Ｌ」になるような
デジタル値Ｄ₈をＭＰＵ１００に出力する。尚、この検
出回路１１４は加算された光電信号の波形上のピーク位
置を検出して、そのピーク位置で論理値「Ｈ」になり、
他のレベルが低くなるところでは論理値「Ｌ」になるよ
うなデジタル値Ｄ₈を出力するように構成してもよい。
一方減算回路１１３はアンプ１１０と１１１とからの２
つの光電信号の差に応じたアナログ的な信号をＡＤＣ１
１５に出力し、ＡＤＣ１１５はそのアナログ的な信号を
デジタル値Ｄ₉に変換してＭＰＵ１００に出力する。
尚、ＭＰＵ１００はそれ以外にセンタリング用のモータ
Ｍ₃やベルト７０〜７３等の駆動も制御するが、このこ
とについては先の特開昭５８−１８７１３号公報に開示
されている通りなので説明は省略する。また、加算回路
１１２を省略してアンプ１１０、１１１のどちらか一方
からの光電信号を検出回路１１４に印加するようにして
もよい。

以上本実施例の構成を説明したが、回転テーブル３、モ
ータＭ₁、パルスコンバータＰＣ、光電センサー６０
（受光素子６０ａ、６０ｂ）、ドライブ回路１０１、Ｄ
ＡＣ１０２、カウンタ１０３、アンプ１１０、１１１、
加算回路１１２、減算回路１１３、検出回路１１４、及
びＡＤＣ１１５によって本発明の回転位置合わせ手段が
構成される。そして光電センサー６２、アンプ１０８、
ＡＤＣ１０９によって本発明の判別手段が構成され、ス
ライド部材４１、ローラ４８、モータＭ₄、バネ４６、
ドライブ回路１０６によって本発明の制御手段が構成さ
れる。

次に第４図の回路ブロックの動作を装置全体の動作とと
もに、第５図のフローチャート図に基づいて説明する。
この動作説明にあたって、ベルト７０〜７３によるウェ
ハ搬送と光電センサー８０によるウェハ位置検出との動
作は公知なので説明を省略する。ベルト７０〜７３によ
って搬送されてきたウェハは、シリンダ部材２の上方に
位置する。このときシリンダ部材２の載置面は回転テー
ブル３の載置面よりもわずかに（例えば0.5〜１mm程
度）高くなるようにセットされている。このときのシリ
ンダ部材２の高さ位置はｈ₁とする。次にベルト７０〜
７３を保持する支持角材７６〜７９が降下し、その結果
ベルト７０〜７３上のウェハはシリンダ部材２上に受け
渡される。その状態でＭＰＵ１００は第５図(a)のステ
ップ２００で、シリンダ部材２の載置面に吸排気孔２ｂ
から気体（空気、チッ素等）を噴出し、ウェハを載置面
上からわずかに（ミクロンオーダ）浮上（エアフロー）
させる。次のステップ２０１でＭＰＵ１００はモータＭ
₃を回転させて、センタリング用のローラ１４ａ〜１４
ｇをウェハの中心に向けて移動させる。そしてモータＭ
₃（偏心円板２３）は半回転したところで停止し、この
ときウェハはローラ１４ａ〜１４ｇによってバネの付勢
力のみで周囲から押圧され、ウェハの中心と回転テーブ
ル３の回転中心とが一致する。モータＭ₃が半回転した
時点でＭＰＵ１００は次のステップ２０２において、シ
リンダ部材２のフロー動作を停止し、代わりに真空吸着
動作を開始させる。これによってウェハはシリンダ部材
２にセンタリングされた状態で吸着される。次にＭＰＵ
１００はステップ２０３でモータＭ₃をさらに半回転さ
せて、ローラ１４ａ〜１４ｇをウェハの円周端から退避
させる。そして引き続きステップ２０４でＭＰＵ100は
回転テーブル３の載置面の真空吸着動作を開始させると
ともにシリンダ部材２の吸着動作を解除させる。ステッ
プ２０５でＭＰＵ１００はシリンダ部材２を降下させる
ためのデータ「ＤＯＷＮ」をデジタル値Ｄ₃としてドラ
イブ回路１０４に出力する。これによってモータＭ₂の
回転が開始される。続いてＭＰＵ１００はステップ２０
６でデジタル値Ｄ₄を読み込み、その値Ｄ₄がシリンダ部
材２の高さ位置ｈ₀に対応したものなのか否かをステッ
プ２０７で判断する。ステップ２０６で否と判断された
ときはステップ２０６から同様の動作が繰り返される。
ここでシリンダ部材２の高さ位置ｈ₀は、シリンダ部材
２の載置面が第２図のように回転テーブル２の載置面よ
りもわずかに（0.5〜１mm程度）低くなる位置に定めら
れる。ステップ２０７でシリンダ部材２が高さ位置ｈ₀
にくると、ＭＰＵ１００はステップ２０８でデータ
「０」をデジタル値Ｄ₃としてドライブ回路１０４に出
力し、モータＭ₂の回転を停止させる。このときウェハ
はシリンダ部材２から回転テーブル３上にセンタリング
を維持した状態で真空吸着されている。

次にＭＰＵ１００はステップ２０９でモータＭ₁を正転
方向に高速回転（例えば１回転／秒）させるようなデジ
タル値Ｄ₁をＤＡＣ１０２に出力する。モータＭ₁の回転
が開始されると、MPU１００はステップ２１０でデジタ
ル値Ｄ₈を読み込み、ステップ２１１でデジタル値Ｄ₈が
論理値「Ｈ」か否かを判断する。尚、デジタル値Ｄ₈の
読み込みは、ＭＰＵ１００の割込み機能を使っても同様
である。そして論理値「Ｈ」でないときはステップ２１
０から同様の動作が繰り返される。デジタル値Ｄ₈が論
理値「Ｈ」のとき、すなわちノッチＮＴが光電素子６０
上の開口６１ａと重なったとき、ＭＰＵ１００はステッ
プ２１２でデジタル値Ｄ₂を読み込み、その値を所定の
メモリＭＥＭ（あるいはラッチ回路）に記憶する。そし
てＭＰＵ１００はステップ２１３でデジタル値Ｄ₁とし
て零をＤＡＣ１０２に出力する。これによってドライブ
回路１０１はモータＭ₁にダイナミックブレーキ（発電
制動）をかけ、ウェハの回転を急速に止める。このとき
ウェハは、ノッチＮＴが開口６１ａをわずかに通り過ぎ
た位置、例えばウェハの回転角で５°〜１０°のところ
で停止している。次にＭＰＵ１００はステップ２１４
で、モータＭ₁を逆転方向に低速度で回転させるような
デジタル値Ｄ₁をＤＡＣ１０２に出力する。これによっ
てウェハは逆方向にゆっくり回転する。同時にＭＰＵ１
００は次のステップ２１５でカウンタ１０３からのデジ
タル値Ｄ₂を読み込み、そのデジタル値をステップ２１
６でメモリＭＥＭに記憶した値と比較する。そして両者
が一致しないときはステップ２１５から同様の動作が繰
り返される。モータＭ₁の正転でカウンタ１０３が加算
動作し、逆転で減算動作するものとすると、ステップ21
5に入った直後モータＭ₁は正転方向にオーバーランして
いるので、ステップ２１５、２１６の繰り返しの間、読
み込んだデジタル値Ｄ₂は徐々に小さくなり、やがてメ
モリＭＥＭに記憶した値と一致する。するとＭＰＵ１０
０は次のステップ217でデジタル値Ｄ₁として零をＤＡＣ
１０２に出力し、モータＭ₁の回転を急停止する。この
ときウェハはノッチＮＴが開口６１ａ上に概ね位置決め
された状態で静止する。

次にノッチＮＴのより精密な位置決めが第５図(b)のス
テップ２１８から実行される。ＭＰＵ１００はステップ
２１８でデジタル値Ｄ₉を読み込み、ステップ２１９で
その値が零（厳密に零である必要はない）か否かを判断
する。デジタル値Ｄ₉は２つの受光素子６０ａ、６０ｂ
の両光電信号の大きさの差に対応した値であるから、第
３図(a)に示したように、ノッチＮＴが正確に位置決め
されると、デジタル値Ｄ₉は零になる。またノッチＮＴ
の中心が受光素子６０ａの方に片寄っていればデジタル
値Ｄ₉は例えばその片寄りの量に応じた正の値になり、
逆に受光素子６０ｂの方に片寄っていれば、その片寄り
の量に応じた負の値になる。そこでＭＰＵ１００はステ
ップ２１９でデジタル値Ｄ₉が零でないと判断したとき
は、次のステップ２２０でデジタル値Ｄ₉が正か負かを
判別する。ここでデジタル値Ｄ₉が正と判断されたとき
はデジタル値Ｄ₉が零になるように、例えばウェハ（モ
ータＭ₁）を正転方向に低速（ステップ214のときの速度
よりも低ければより好ましい。）で回転させるようなデ
ジタル値Ｄ₁を、次のステップ２２１でＤＡＣ１０２に
出力する。逆にステップ２２０でデジタル値Ｄ₉が負と
判断されたときは、ＭＰＵ１００はステップ２２２でウ
ェハ（モータＭ₁）を逆転方向に低速回転させるような
デジタル値Ｄ₁をＤＡＣ１０２に出力する。そしてＭＰ
Ｕ１００はステップ２２１、あるいは２２２の実行の
後、再びステップ２１８から同様の動作を繰り返す。こ
のステップ２１８〜２２２までのループは極めて短い時
間で完了する。それはウェハの回転量がたかだかノッチ
ＮＴの幅以下でよいからである。ステップ２１９でデジ
タル値Ｄ₉が零と判断されると、ＭＰＵ１００はステッ
プ２２３においてデジタル値Ｄ₁として零をＤＡＣ１０
２に出力する。これによってモータＭ₁が停止し、ノッ
チＮＴは第３図(a)に示したように位置決めされる。次
にＭＰＵ１００はステップ２２４で回転テーブル３の吸
着動作を解除させるとともに、シリンダ部材２の吸着動
作を開始させる。それと同時にＭＰＵ１００はステップ
２２５でデジタル値Ｄ₃としてシリンダ部材２を上昇さ
せるためのデータ「ＵＰ」を発生し、これをドライブ回
路１０４に出力する。これよりモータＭ₂の回転が開始
され、シリンダ部材２は上昇し始める。するとＭＰＵ１
００はステップ２２６でデジタル値Ｄ₄を読み込み、ス
テップ２２７でその値が高さ位置ｈ₁、すなわちシリン
ダ部材２の載置面が回転テーブル３の載置面よりも0.5
〜１mm程度高い位置になったか否かを判断する。ステッ
プ２２７でＤ₄＝ｈ₁が真と判断されると、ＭＰＵ１００
はステップ２２８でデジタル値Ｄ₃としてデータ「０」
を出力し、モータＭ₂の回転を停止する。この状態のと
き、ウェハは回転テーブル３からわずかに浮き上がった
位置でシリンダ部材２に真空吸着されている。尚、この
受け渡し動作によりノッチＮＴの位置がわずかにずれる
こともある。次にステップ２２９でＭＰＵ１００はデジ
タル値Ｄ₅として論理値「Ｈ」をドライブ回路１０６に
出力し、モータＭ₄の回転（第１図では時計方向の回
転）を開始する。モータＭ₄が回転を始めて、タイミン
グ板４９が光電センサー５０を遮光した後、MPU１００
はステップ２３０でデジタル値Ｄ₆を読み込み、ステッ
プ２３１でその値が論理値「Ｈ」か否かを判断する。そ
して、Ｄ₆＝「Ｈ」が偽のときは再びステップ２３０か
ら同様の動作が繰り返される。タイミング板４９は半円
形なので、モータＭ₄が第１図、第２図の状態から半回
転すると、再び光電センサー５０に光が照射され、ＭＰ
Ｕ１００はステップ２３１でＤ₆＝「Ｈ」を真と判断し
て次のステップ２３２でデジタル値Ｄ₅として論理値
「Ｌ」をドライブ回路１０６に出力し、モータＭ₄の回
転を停止させる。モータＭ₄の回転により、スライド部
材４１がウェハに向けて移動し、やがて押圧用ローラ４
０が第３図(c)、あるいは第３図(b)の状態でウェハに当
接する。ウェハはシリンダ部材２に吸着されているた
め、押圧用ローラ４０がウェハに当接した後はスライド
部材４１が移動することはなく、モータＭ₄の回転によ
り公転するローラ４８はカム部４１ａから離れて、第２
図中の最も左側に位置することになる。従って押圧用ロ
ーラ４０はバネ４６の付勢力のみでウェハをその中心に
向けて押圧する。

次にＭＰＵ１００はステップ２３３でデジタル値Ｄ₇を
読み込み、ステップ２３４でその値が所定レベル以下か
否かを判断する。デジタル値Ｄ₇は光電センサー６２の
光電信号の大きさに対応したものであるから、押圧用ロ
ーラ４０が第３図(c)のようにノッチＮＴに嵌入したと
きは小さな値となり、第３図(b)のようにウェハの円周
端に当接したときは大きな値となる。従って第３図(c)
の場合、ＭＰＵ１００はステップ２３４を真と判断して
次のステップ２３５で、シリンダ部材２の吸着動作をエ
アフロー動作に切りかえる。ウェハの吸着が解除される
とともに、ウェハは押圧用ローラ４０の押圧力（バネ４
６の付勢力）により、基準となる２つのローラ３０、３
１に当接するように移動する。従って本動作ではスライ
ド部材４１とバネ４６のみが本発明の制御手段として作
用する。ローラ３０、３１は第１図からも明らかなよう
に、ウェハＷ₂の中心と押圧用ローラ４０とを通る線を
はさんで対称的に配置されており、かつ２つのローラ３
０、３１の当接点の夫々とウェハＷ₂の中心とを結ぶ線
分の成す角度が約９０°になるように定められている。
このためウェハはノッチＮＴに押圧用ローラ４０が嵌入
した状態で、ローラ３０、３１の配置により決まる位置
に一義的に位置決めされる。そこでＭＰＵ１００はウェ
ハが以上のように押圧されて位置決めされるまでの時間
だけ、ステップ２３６のタイマールーチンで待ち、その
後ステップ２３７で再びデジタル値Ｄ₇を読み込み、ス
テップ２３８でその値が所定レベル以下か否かを判断す
る。ここで所定レベル以下と判断されたときは、ノッチ
ＮＴに押圧用ローラ４０が嵌入した状態で位置決めされ
たことになるので、ＭＰＵ１００は次のステップ２３９
でシリンダ部材２の真空吸着動作を開始して、ウェハを
再び吸着させる。次にＭＰＵ１００はステップ２４０で
デジタル値Ｄ₅として論理値「Ｈ」を出力して、モータ
Ｍ₄を回転させ、ステップ２４１でデジタル値Ｄ₆を読み
込み、ステップ２４２でその値が論理値「Ｌ」か否かを
判断する。ステップ２４２でＤ₆＝「Ｌ」が偽であれ
ば、再びステップ２４１からの動作が繰り返され、Ｄ₆
＝「Ｌ」が真であれば、モータＭ₄（タイミング板４
９）が半回転したことになり、ＭＰＵ１００はステップ
２４３でデジタル値Ｄ₅として論理値「Ｌ」を出力し
て、モータＭ₄の回転を停止する。このステップ２４０
〜２４３によって、押圧用ローラ４０はノッチＮＴに嵌
入した位置から当初の位置（第１図、第２図に示した位
置）まで退避する。

以上までの動作により１枚のウェハの位置決めが完了す
る。また先のステップ２３４、２３８で所定レベル以下
でないと判断されたときは、MPU１００はステップ２４
４で押圧用ローラ４０の退避動作（ステップ２４０〜２
４３と同一）を実行した後、第５図(a)のステップ２０
０から同様の動作を繰り返す。

以上本実施例では光電センサー６０（開口６１ａ）と押
圧用ローラ４０とがスライド部材４１の移動軌跡上に配
列されているため、光電センサー６０を使ってウェハの
回転位置合わせを行なった後、そのまま直ちに押圧用ロ
ーラ４０の繰り出しを開始することができ、スループッ
トを低下させることがないという利点がある。また確認
用の光電センサー６２がスライド部材４１に設けられ
て、押圧用ローラ４０と常に所定の位置関係に保たれて
いるため、ウェハの径が変わったとしても、その位置関
係を変更する必要がないといった利点もある。それは押
圧用ローラ４０に近い位置であれば、ウェハの径のちが
いにより、光電センサー６２の開口上に出入りする円周
端の位置がほとんど変化しないからである。

以上、本実施例の動作について説明したが、第５図(a)、
(b)、(c)中のシーケンスについてはその他の変形例が考
えられる。例えばステップ２１７の後、ステップ２１８
〜２２３を省略して、直ちにステップ２２４を実行する
ようにしてもよい。そのためにはステップ２１７でモー
タＭ₁（回転テーブル３）を急停止させたときの位置決
め精度が十分に得られることが必要である。従って、ス
テップ２１８〜２２３が省略できるなら、２つの受光素
子６０ａ、６０ｂによる差動をとる必要がないので、光
電センサー６０は１つの受光面を有する受光素子にかえ
て、減算回路１１３とＡＤＣ１１５は省略できる。また
第５図(c)中のステップ２３４で押圧用ローラ４０がノ
ッチＮＴに正確に嵌入していると判断されたとき、ステ
ップ２３５に入いる前に、押圧用ローラ４０がウェハを
押圧せず、ノッチＮＴに嵌入した状態を維持する程度に
押圧用ローラ４０を退避させておき、ステップ２３５の
実行後に押圧用ローラ４０を再度繰り出してウェハのノ
ッチＮＴを押圧するようにしてからステップ２３６を実
行するようにしてもよい。また第５図(b)のステップ２
２８の終了後、シリンダ部材２をエアフローに切り替え
るとともに、押圧用ローラ４０を繰り出してウェハをい
きなりローラ３０、３１に押圧させて位置決めした後、
その位置決めが正常か否かを光電センサー６２の光電信
号で確認するようなシーケンスにしてもよい。具体的に
は、ステップ２２８の後、ステップ235、２２９、２３
０、２３１、２３２、２３６〜２４４の順にシーケンス
を進めれば同様の効果が得られるとともに、更にスルー
プットの向上が期待できる。

また第５図(c)からも明らかなように、ステップ２３４
又は２３８の確認動作の後、ステップ２４４に飛ぶこと
は、ウェハのセンタリング動作から同じことが繰り返さ
れることを意味する。そのため何らかの原因でノッチＮ
Ｔの形状がくずれていたり、あるいはノッチＮＴが正常
でも機械的な不調がある限り、その繰り返しが際限なく
続くこともある。そこで例えばステップ２４４を３回実
行したらエラー発生と判断して装置の動作を停止させて
しまうか、そのウェハをアンロードしてしまうようにし
てもよい。あるいは、ウェハの位置決め動作の開始時点
（ステップ２００）から計時を開始し、その計時値が正
常な位置決めの完了までに要する時間よりも十分に大き
く、かつステップ２４４が１回又は２回以上実行されて
いるときはエラー発生と判断するようにしてもよい。

さらに本実施例の装置の構成においてもいくつかの変化
例が考えられる。例えば、ノッチＮＴ検出用の光電セン
サー６０は必らずしもスライド部材４１に設けておく必
要はなく、ベース板１に固定しておいてもよい。この場
合押圧用ローラ４０と同じ側に光電センサー６０がある
と、押圧用ローラ４０の繰り出しによって機械的に干渉
してしまうので、例えば第６図のように光電センサー６
０を配置する。第６図において光電センサー６０（開口
６１ａ）は押圧用ローラ４０からわずかな回転角度だけ
右側にずらして設けられる。従ってこの場合、ウェハＷ
₁を回転させてノッチＮＴを検出し、第６図のように位
置合わせした後、さらにウェハＷ₁を時計方向にそのず
らした回転角度分だけ正確にモータＭ₁を回転させる必
要がある。また第６図のような構成の場合、回転テーブ
ル３のウェハ吸着力を強くしておけば、ノッチＮＴが第
６図のように位置合わせされた後、押圧用ローラ４０と
光電センサー６２を繰り出し、ウェハの円周端を押圧用
ローラ４０によりバネ４６の付勢力で押圧した状態でウ
ェハ（モータＭ₁）を時計方向に低速回転させ、光電セ
ンサー６２の光電信号、すなわちデジタル値Ｄ₇が所定
レベル以下になった時点でモータＭ₁を急停止させるこ
とによって、押圧用ローラ４０をノッチＮＴに嵌入させ
ることもできる。

さらに確認用の光電センサー６２は必らずしもスライド
部材４１に設けておく必要はなく、リニアエンコーダや
ポテンショメータ等によりスライド部材４１の移動位置
を検出するように構成にしても同様の効果が得られる。
その場合はノッチＮＴ検出用の光電センサー６０を第１
図、第２図のように設けておき、センタリングの後、光
電センサー６０によってノッチＮＴが位置していないこ
とを確認してから、スライド部材４１を繰り出し、押圧
用ローラ４０がウェハの円周端に当接したときのスライ
ド部材４１の繰り出し位置Ｐ₁を記憶して、押圧用ロー
ラ４０を退避させる。そしてウェハの回転による位置合
わせの後、再度押圧用ローラ４０をウェハに押圧させ
て、そのときのスライド部材４１の繰り出し位置が記憶
した位置Ｐ₁と等しいか、それともノッチＮＴに押圧用
ローラ４０が嵌入した分だけ変化しているかを判別する
ようにすればよい。

また押圧用ローラ４０はウェハの中心に向けて直線的に
移動するスライド部材に設けたが、大きな半径で円弧状
に回動するアームの先端に確認用の光電センサー６２と
ともに設けておいても同様の効果が得られる。

さらに、第４図に示した回路ブロックにおいて、モータ
Ｍ₁の回転角度を検出するためのパルスコンバータＰ
Ｃ、カウンタ１０３を省略しても同様の効果が得られ
る。その場合は、減算回路１１３の出力信号を直接ドラ
イブ回路１０１に入力してその出力信号を零にするよう
なモータＭ₁のサーボ制御と定速回転制御とができるよ
うに、ドライブ回路１０１を構成する必要がある。そし
てモータＭ₁を高速回転させてノッチを検出してモータ
Ｍ₁を急停止させた後、モータＭ₁を低速で逆回転させつ
ゝ、ＡＤＣ１１５からのデジタル値Ｄ₉を読み取り、受
光素子６０ａと６０ｂの光電信号の差がある値以上に大
きくなった時点（開口６１ａ上にノッチの一部が重なっ
た時点）で、モータＭ₁の回転を停止する。その後、ド
ライブ回路１０１をサーボ制御に切りかえて、受光素子
６０ａ、６０ｂの光電信号の差が零になるようにモータ
Ｍ₁を駆動する。モータＭ₁のサーボ駆動開始から所定時
間経過すると、ノッチＮＴの中心が受光素子６０ａと６
０ｂの境界に位置するので、引き続き押圧用ローラ４０
によって最終的な位置決めを行なえばよい。

（発明の効果）以上本発明によれば、円形基板の凹状の切欠きに押圧用
の部材が嵌入したか否かを確認してから円形基板を基準
部材に向けて押圧することが可能となるので、円形基板
の切欠きを正確に合わせて位置決めすることができる。

〔主要部分の符号の説明〕

３……回転テーブル、３０、３１……基準部材としてのローラ、４０……押圧用ローラ、６０……ノッチ検出用の光電センサー、６２……確認用の光電センサー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円周端の一部に凹状の切欠きを有する円形
の基板を位置決めする装置において、前記基板を保持して回転可能な回転テーブルと、前記基
板の回転中、前記円周端を光電的に検出する第１の光電
検出器とを有し、前記切欠きが所定の位置に合致するよ
うに、前記第１の光電検出器からの出力信号に基づいて
前記回転テーブルの回転を制御する回転位置合わせ手段
と；前記所定位置において前記切欠きに嵌入するように、前
記基板のほぼ中心に向けて移動可能な押圧部材と；該押圧部材によって押圧された基板の円周端に当接し
て、前記基板を位置決めするための基準部材と；前記押圧部材と所定の位置関係で配置されて一体に移動
するとともに、前記押圧部材が前記基板に当接したとき
に前記円周端を光電的に検出する第２の光電検出器を有
し、前記回転位置合わせされた基板に向けて前記押圧部
材を移動したとき、前記第２の光電検出器からの出力信
号の大きさに基づいて、前記押圧部材が前記切欠きに嵌
入する第１状態と、前記押圧部材が前記切欠き以外の円
周端に当接する第２状態とを判別する判別手段とを備え
たことを特徴とする円形基板の位置決め装置。
【請求項２】前記第１の光電検出器は、前記押圧部材と
一体に移動するとともに、前記押圧部材が前記基板から
退避した位置で前記円周端を検出するように配置されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の円形
基板の位置決め装置。