JP2007242949A - 板状部材の位置決め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ウエハのような板状部材の縁部の誤認識を効果的に防止し、高精度な位置決めを行なえるようにした板状部材の位置決め装置と位置決め方法を提供する。
【解決手段】テーブル１上のウエハＷに点光源５から光を投光し、当該光の光量安定エリアＡ内において、センサ６が光を受光することにより前記ウエハＷの縁部を検出し、この縁部の検出データに基づいて前記ウエハＷの中心位置と結晶方位を示す基準部が算出され、この算出結果に基づいて前記ウエハＷの位置決めが行なわれるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウエハその他の板状部材の位置決め装置に関する。

従来より、この種の位置決め装置としては、例えば特許文献１に開示されている。同文献の位置決め装置は、位置決めの対象となるウエハ（１）の上方に点光源（４）が設けられ、そのウエハ（１）の下方には受光面の一部が該ウエハ（１）と重なる形態でラインセンサ（５）が設置され、点光源（４）から発せられた光をラインセンサ（５）の受光面で受光することによりウエハ（１）の縁部を検出し、この検出データを基にウエハ（１）の位置決めを行なうようにしている。尚、カッコ内の符号は特許文献１で用いられているものである。以下も同様とする。

しかしながら、前記従来の位置決め装置によると、ウエハ（１）上方の点光源（４）から発せられた光をウエハ（１）下方のラインセンサ（５）の受光面で受光する構成を採用しているため、ウエハ（１）の縁部ではないのに縁部と誤って検出してしまうおそれがある。すなわち、点光源（４）から発せられる光の光量はどの場所でも安定しているものではない。図３に点光源から所定間隔離れたある直線上の光量の分布を簡易的に示した。この図において光源からある距離を隔てたポイントＢで示した位置を境にして、光量が急激に変化する。これを別の図で表現すると図７のようになる。つまり、Ｃ点をウエハ（１）の端部として検出しなければならないところを、光量が急激に変化するポイントＢをラインセンサ（５）が受光してしまうと、その位置がウエハ（１）の端部だと誤認識してしまい、ウエハ（１）の中心位置などを検出することができなくなり、誤った位置を中心と判断してウエハ（１）が位置決めされてしまう。このような状況は、数十ミクロンにまで極薄に研削されたウエハ（１）や、ウエハ（１）に代えて光透過性のある板状部材の位置決めをするときに、ラインセンサ（５）の感度を上げて検出する場合に多発する現象である。このような誤認識が発生すると、後工程で当該ウエハ（１）を破損させてしまう等の不具合が生じる。

特開平８−６４６６０号公報

本発明は前記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、半導体ウエハのような板状部材の縁部の誤認識を効果的に防止し、高精度な位置決めを行なえるようにした板状部材の位置決め装置と位置決め方法を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明に係る板状部材の位置決め装置は、板状部材の位置決め装置において、前記板状部材に光を投光する点光源と、前記板状部材を挟んで前記点光源と対向する位置に設けられるとともに、前記点光源から発せられた光によって前記板状部材の縁部を検出するセンサとを有し、前記センサの受光面が前記点光源から発せられる光の光量安定エリア内に位置することを特徴とする。

前記本発明に係る板状部材の位置決め装置において、前記光量安定エリアは、反射板によって増幅されるようにしてもよい。

前記本発明に係る板状部材の位置決め装置において、前記光量安定エリアは、レンズによって増幅されるようにしてもよい。

前記本発明に係る板状部材の位置決め装置において、前記光量安定エリア内の光は、レンズによって平行光とされるようにしてもよい。

前記目的を達成するために、本発明に係る板状部材の位置決め方法は、前記板状部材に点光源の光を投光し、前記点光源から発せられる光の光量安定エリア内でセンサが前記点光源の光を受光することにより前記板状部材の縁部を検出し、前記縁部の検出データに基づいて前記板状部材の中心位置を算出し、この算出結果に基づいて前記板状部材の位置決めを行なうことを特徴とする。

前記本発明に係る板状部材の位置決め方法において、前記光量安定エリアは、反射板によって増幅されるようにしてもよい。

前記本発明に係る板状部材の位置決め方法において、前記光量安定エリアは、レンズによって増幅されるようにしてもよい。

前記本発明に係る板状部材の位置決め方法において、前記光量安定エリア内の光は、レンズによって平行光とされるようにしてもよい。

本発明にあっては、上記の如くセンサの受光面が点光源から発せられる光の光量安定エリア内に位置する構成を採用したため、前述のような光量が急激に変化する境界を板状部材の縁部として誤検出してしまうことがなくなり、板状部材の縁部の検出ミスを防止することができる。また、その縁部の検出データから板状部材の中心位置や、結晶方位を示す基準部等を高精度に算出することが可能となり、板状部材の位置決め精度の向上を図ることができ、誤った位置を板状部材の中心と判断して当該板状部材を破損させてしまったり、結晶方位の誤認識による後工程での不具合等を効果的に防止することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態である板状部材の位置決め装置の正面図、図２はその位置決め装置の平面図、図３は光量分布の概略説明図、図４ないし図６は本発明の他の実施形態の説明図である。

図１に示した板状部材の位置決め装置はテーブル１を備えており、テーブル１は、その上面に多数のバキューム孔（図示省略）を有し、上面に載せられた板状部材（本実施形態では半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という））の下面を吸着することで、当該ウエハＷを固定した状態に保つことができるように構成されている。また、このテーブル１は、図示しない位置制御可能なモータでそれぞれ駆動されるＸステージ２、Ｙステージ３、θステージ４により、Ｘ方向とＹ方向への水平移動およびθ方向（図２参照）の回転移動が可能になっている。ここで光量安定エリアとは、前述のような急激な光量変化領域を含まずに安定した光量が得られる領域を光量安定エリアと称する。

テーブル１の上方には点光源５が設けられており、点光源５はテーブル１上のウエハＷの表面に向かって光を投光する。本実施形態では、点光源５から所定距離離れた仮想平面上において、最大光量を１００％としたときに８０％以下になる領域を含まない領域を光量安定エリアＡとして採用した。また、この種の点光源５としては、例えばＬＥＤを採用することができ、必要に応じてレーザを採用してもよい。

テーブル１の下方には、前記点光源５から発せられた光によってウエハＷの縁部を検出するためのセンサとして、ラインセンサ６が設けられており、ラインセンサ６は、テーブル１上のウエハＷを挟んで前記点光源５と対向する位置にあって、長手方向がウエハＷの径方向に沿って設置され、その受光面の一部がウエハＷと重なる形態になっている。ラインセンサ６によるウエハＷの位置決めは、θ方向へのテーブル１の回転移動により、ウエハＷの全周について複数箇所で行なわれる。また、このラインセンサ６の受光面６ａは、図２のように点光源５から発せられる光の光量安定エリアＡ内に位置するように設けられている。

次に、上記の如く構成された本実施形態の位置決め装置の動作について図１を基に説明する。

本実施形態の位置決め装置では、図示しない搬送ロボットにより図１のようにテーブル１上にウエハＷがセットされ、ラインセンサ６が光の受光量に応じたセンサ信号Ｓを制御装置７へ出力する。このとき、ラインセンサ６の受光面６ａ全体のうち、ウエハＷの縁部より内側の範囲では、ウエハＷの影により低レベルのセンサ信号ＳＬが出力される一方、ウエハＷの縁部より外側の範囲では、点光源５から発せられた安定した光量の高レベルのセンサ信号ＳＨが出力される。

前記のようなセンサ信号Ｓが制御装置７に入力されると、制御装置７では、低レベルのセンサ信号ＳＬから高レベルのセンサ信号ＳＨに変化する点をウエハＷの縁部として検出する。このような縁部の検出処理は、前述の通り、ウエハＷの全周について複数箇所で行なわれる。そして、複数箇所で行なわれた縁部の検出データからウエハＷの中心位置や結晶方位を示す基準部としてのＶノッチＮ、またはオリエンテーションフラット（図示省略）の位置などが制御装置７で算出され、この算出結果に基づいて制御装置７からＸステージ２、Ｙステージ３、θステージ４の駆動系に駆動信号が出力され、所定位置にウエハＷが正確に位置決めされ、停止する。そして、前記図示しない搬送ロボットが当該位置決めされたウエハを位置ズレしないように次の工程へ搬送することとなる。

以上説明した本実施形態の位置決め装置によると、ラインセンサ６の受光面６ａが点光源５から発せられる光の光量安定エリアＡ内に位置する構成を採用したため、光量が急激に変化するポイントＢ（図７参照）をウエハＷの縁部として誤検出してしまうことがなく、ウエハＷの縁部の検出ミスがなくなる。また、その縁部の検出データからウエハＷの中心位置や、結晶方位を示す基準部等を高精度に検出することが可能となり、ウエハＷの位置決め精度の向上を図れ、誤った位置をウエハＷの中心と判断して当該ウエハＷを破損させてしまったり、結晶方位の誤認識による後工程での不具合等を効果的に防止することができる。

以上のように、本発明の実施形態を開示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、前記実施形態では、板状部材としてウエハＷを対象としたが、これに代えてガラス、鋼板、または、樹脂板等、その他の板状部材も対象とすることができ、半導体ウエハは、シリコンウエハや化合物ウエハであってもよい。また板状部材は、円形のものに限らず、多角形状であってもよい。

更に、図１の位置決め装置では、点光源５から所定距離離れた仮想平面上において、最大光量を１００％としたときに８０％以下になる領域を含まない領域を光量安定エリアＡとして採用したが、例えば、図８に示すような光量分布図で表せるような点光源を使用した場合、最大光量に対して６０％付近まで急激な光量変化領域を含まないのであれば、６０％以下になる領域を含まない領域を光量安定エリアＡとして採用することが出来る。要は、ラインセンサ６が、急激に光量が変化する境界を板状部材の縁部として誤検出しない領域を光量安定エリアＡとすればよい。

また、図７のような状態から光量安定エリアＡ内にラインセンサ６が収まるようにするためには、図１のように点光源５をラインセンサ６から上方へ遠ざければよいが、装置の構成上障害物があって遠ざけることができない場合や、遠ざけることによる装置全体の大型化を避けたい場合は、図４のように、点光源５からラインセンサ６までの光路に反射板８を設け、屈折させて延長することにより、光量安定エリアＡを増幅するようにしてもよい。また、光量安定エリアＡを増幅する他の構成として、図５のように、点光源５からラインセンサ６までの光路の途中に凹レンズ９を設置してもよい。更に、図示は省略するが、図４の反射板８と図５の凹レンズ９を併用することもできる。

また、図４の位置決め装置において、点光源５からラインセンサ６に照射される光量安定エリアＡ内の光は斜光になっているが、この斜光は図６のように光路の終端付近に凸レンズ１０を設置して平行光とすることができる。この点については図１と図５の位置決め装置でも同様である。ラインセンサ６でウエハＷの縁部を検出するのにあたり、斜光の場合はウエハＷとラインセンサ６との離間距離に応じて生じる誤差（図１参照）を補正しなければならないが、平行光の場合はかかる誤差は生じないため、そのような誤差の補正を省略できる。

本発明の一実施形態である板状部材の位置決め装置の正面図。 図１の位置決め装置の平面図。 光量分布の概略説明図。 本発明の他の実施形態の説明図。 本発明の他の実施形態の説明図。 本発明の他の実施形態の説明図。 従来の不具合を説明する正面図。 変形例を説明するための光量分布の概略説明図。

符号の説明

５ 点光源
６ ラインセンサ
８ 反射板
９ 凹レンズ
１０ 凸レンズ
Ａ 光量安定エリア
Ｗ ウエハ（板状部材）

Claims (8)

1. 板状部材の位置決め装置において、
   前記板状部材に光を投光する点光源と、
   前記板状部材を挟んで前記点光源と対向する位置に設けられるとともに、前記点光源から発せられた光によって前記板状部材の縁部を検出するためのセンサとを有し、
   前記センサの受光面が前記点光源から発せられる光の光量安定エリア内に位置する
   ことを特徴とする板状部材の位置決め装置。
2. 前記光量安定エリアは、反射板によって増幅されていることを特徴とする請求項１に記載の板状部材の位置決め装置。
3. 前記光量安定エリアは、レンズによって増幅されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の板状部材の位置決め装置。
4. 前記光量安定エリア内の光は、レンズによって平行光とされていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の板状部材の位置決め装置。
5. 板状部材の位置決め方法において、
   前記板状部材に点光源の光を投光し、
   前記点光源から発せられる光の光量安定エリア内でセンサが前記点光源の光を受光することにより前記板状部材の縁部を検出し、
   前記縁部の検出データに基づいて前記板状部材の中心位置を算出し、この算出結果に基づいて前記板状部材の位置決めを行なうこと
   を特徴とする板状部材の位置決め方法。
6. 前記光量安定エリアは、反射板によって増幅されていることを特徴とする請求項５に記載の板状部材の位置決め方法。
7. 前記光量安定エリアは、レンズによって増幅されていることを特徴とする請求項５または６のいずれかに記載の板状部材の位置決め方法。
8. 前記光量安定エリア内の光は、レンズによって平行光とされていることを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の板状部材の位置決め方法。

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