JP2007329233A - ウェハ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェハホルダの位置合わせにおけるスループットの低下を防止可能なウェハ処理装置を提供する。
【解決手段】ロボットにより、ホルダラック７からウェハホルダ２が取り出されてウェハホルダステージ５に載置されると、マーク検出部４ａ、４ｂが基準マーク３ａ、３ｂの位置を検出する。そして、この基準マーク３ａ、３ｂが基準位置に来るようにウェハホルダステージ５を移動させることにより、ウェハホルダ２の位置合わせが完了する。この実施の形態においては、基準マーク３ａ、３ｂが基準位置に来たときのウェハホルダステージ５の位置を不揮発性記憶媒体中に格納する。そして、このウェハホルダを次回に使用するときは、ウェハホルダステージ５の位置を、記憶されていた位置に合わせる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ウェハホルダの位置決め処理を伴うウェハ処理装置に関するものである。

ウェハをウェハホルダに吸着保持して搬送し、その位置決め処理を行って後に、ウェハに所定の処理を行うプロセスは、色々な分野で使用されている。その一例は、特開２００５−３０２８５８号公報（特許文献１）に記載されるウェハの接合処理装置である。この装置においては、２枚のウェハをそれぞれウェハホルダに吸着保持して対面させて押圧・加熱し、それぞれのウェハに形成された電極同士を接合する。

このような処理を行うためには、それぞれのウェハホルダが、装置に対して位置決めされていなければならない。そのため、ウェハホルダには、少なくとも１つの基準マークが形成されており、装置においては、この基準マークの位置を顕微鏡を使用して光学的に検出する。そして、この基準マークの位置を装置の基準位置に合わせるように、ウェハホルダを搭載するウェハホルダステージを移動させて、ウェハホルダの位置決めを行う。

通常、ウェハホルダは複数用意されており、ホルダラックに収納されている。この中から所定のウェハホルダをロボットにより取り出し、ウェハホルダステージ上に載置する。この状態で顕微鏡により基準マークの位置を検出し、基準マークが顕微鏡視野上の基準位置に来るように、ウェハホルダステージを移動させる。
特開２００５−３０２８５８号公報

各ウェハホルダに設けられた基準マークの位置はウェハホルダの製造・組み立て誤差の影響で、ウェハホルダ毎にばらつく。そのため、ロボットによりウェハホルダをウェハホルダステージ上に載置した状態で、基準マークの位置を顕微鏡で観察した場合、基準マークの位置が顕微鏡の視野から外れてしまう場合がある。その場合は、ウェハホルダステージを移動させて基準マークが顕微鏡の視野に入るようにして、その位置を検出しなければならない。すなわち、初期の視野の周辺領域を探して基準マーク検出を行う必要があり、位置決めに要する時間が長くなるため、スループットが低下するという問題があった。

またウェハホルダ上の基準マークは、経時変化等によってその検出が徐々に困難になっていく可能性がある。このようなウェハホルダを使用すると、その度にリトライ処理や別のウェハホルダへの置き直し処理が発生するため、一時的ではあるが処理時間が非常に長くなってしまうという問題点がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ウェハホルダの位置合わせにおけるスループットの低下を防止可能なウェハ処理装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための第１の手段は、ウェハを保持・吸着するためのウェハホルダであって基準マークが少なくとも一つ以上存在するものを複数保有可能な枚葉式ウェハ処理装置において、前記基準マークを検出するためのマーク検出部と、前記基準マーク検出時に前記マーク検出部に対する前記ウェハホルダの相対的な位置を移動させる位置決め機構部とを具備し、前記各ウェハホルダ毎に、前記基準マークの検出位置情報を保持しておく基準マーク位置記憶手段を有し、前記ウェハホルダ上の前記マーク検出時には、前記基準マーク記憶手段に記憶された、前回の前記基準マーク位置をになるように前記位置決め機構を制御して前記基準マーク検出を行うことを特徴とするウェハ処理装置である。

本手段においては、各ウェハホルダ毎に、基準マークの検出位置情報を保持しておく基準マーク位置記憶手段を有し、ウェハホルダ上の基準マーク検出時には、基準マーク記憶手段に記憶された、前回の基準マーク位置を反映させて基準マーク検出を行うようにしているので、初回の検出において、基準マークがマーク検出部の検出範囲の外に出てしまう可能性が少なくなり、スループットを低下させることなく、基準マークの検出ができる。

前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記基準マーク検出時には、前記基準マーク記憶手段に記憶された、前回の前記基準マーク位置を初期検索位置とすることを特徴とするものである。

本手段においては、基準マーク記憶手段に記憶された、前回の基準マーク位置を初期検索位置としているので、初回の検出において、基準マークがマーク検出部の検出範囲の外に出てしまう可能性が少なくなり、スループットを低下させることなく、基準マークの検出ができる。

前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、前記マーク検出部は光学系により撮像した像を基に前記基準マークを検出するものであり、前記基準マーク検出時の前記光学系の合焦位置情報を保持しておく合焦位置記憶手段を合わせて有し、前記ウェハホルダ上の前記基準マーク検出時には、前記合焦位置記憶手段に記憶された、前回の前記基準マーク位置検出時の合焦位置情報を基に前記光学系の焦点を制御して前記基準マーク検出を行うことを特徴とするものである。

顕微鏡等の光学系により基準マークを検出する場合、ウェハホルダ毎に基準マークの合焦位置が違うことが多く、その場合には、ウェハホルダ毎に合焦処理を行う必要がある。本手段においては、基準マーク検出時の合焦位置情報を保持しておく合焦位置記憶手段を合わせて有し、ウェハホルダ上の前記基準マーク検出時には、合焦位置記憶手段に記憶された、前回の基準マーク位置検出時の合焦位置情報を反映させて前記基準マーク検出を行う用にしているので、合焦処理を自動的、かつ迅速に行うことができ、スループットを低下させることなく、基準マークの検出ができる。

前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段から第３の手段のいずれかであって、前記基準マーク検出時に、初期検索位置及びその周辺領域の検索を含む規定のリトライ処理を行っても前記ウェハホルダ上の前記基準マークが見つからない事象が規定回数を越えた場合には、当該ウェハホルダをその後のプロセスで使用しないようにすることを特徴とするものである。

前述のように、ウェハホルダ上の基準マークは、経時変化等によってその検出が徐々に困難になっていく可能性がある。このようなウェハホルダを使用すると、その度にリトライ処理や別のウェハホルダへの置き直し処理が発生するため、一時的ではあるが処理時間が非常に長くなってしまうという問題点がある。

本手段においては、基準マーク検出時に、初期検索位置及びその周辺領域の検索を含む規定のリトライ処理を行ってもウェハホルダ上の基準マークが見つからない事象が規定回数を越えた場合には、当該ウェハホルダをその後のプロセスで使用しないようにしているので、このような問題点を回避することができる。

本発明によれば、ウェハホルダの位置合わせにおけるスループットの低下を防止可能なウェハ処理装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の１例であるウェハ処理装置の概要を示す図である。１は半導体ウェハ、２はウェハホルダであり、ウェハホルダ２上には基準マークが２点（３ａ，３ｂ）存在する。４ａ，４ｂは顕微鏡からなるマーク検出部であり２次元画像データとして基準マーク３ａ，３ｂを検出する。５はウェハホルダ位置を２次元駆動するウェハホルダステージである。

この装置内にはウェハホルダ２を格納するホルダラック７があり、ホルダラック７内は８段のスロットに分かれている。そして各スロットにウェハホルダ２が１個置かれるものとする。ラックのスロット番号は上から順に、１、２，３、・・８とする。

装置内には、不揮発性記憶媒体（ハードディスク）にアクセス可能なコントローラ９が装備され、このコントローラ９が装置内の一連のシーケンスを制御するものとする。コントローラ９は、ウェハ処理を実行するにあたり、ホルダラック７のスロット番号１番に格納されているウェハホルダ２より順次使用し、ホルダラック７のロット番号８番に格納されているウエハホルダ２まで使用した後は、再びホルダラック７のスロット番号１番に格納されているウェハホルダ２を使用するものとし、この工程を順次繰り返す。また使用したウェハホルダ２は必ず元のスロットに返却するものとする。

ロボットにより、ホルダラック７からウェハホルダ２が取り出されてウェハホルダステージ５に載置されると、マーク検出部４ａ、４ｂが基準マーク３ａ、３ｂの位置を検出する。そして、この基準マーク３ａ、３ｂが基準位置（通常顕微鏡視野の中心）にくるようにウェハホルダステージ５を移動させることにより、ウェハホルダ２の位置合わせが完了する。なお、ウェハホルダステージ５は、コントローラ９により、ステージ駆動部６を介して駆動される。

この実施の形態においては、基準マーク３ａ、３ｂが基準位置に来たときのウェハホルダステージ５の位置（ステージのＸＹ座標位置、これを本明細書及び請求の範囲では「基準マーク位置」と称する）を、不揮発性記憶媒体中に格納する。なお、不揮発性記憶媒体中に格納される基準マーク位置の初期値は、ウェハホルダステージ５自身の基準位置とする。

図２に、不揮発性記憶媒体中に記憶される管理テーブルの例を示す。スロット番号毎に、基準マーク３ａの位置情報（基準マーク位置）、基準マーク３ｂの位置情報（基準マーク位置）、最終使用日時、未検出回数（基準マークが検出できなかった回数）が記録されている。

以下、図１に示すウェハ処理装置の動作の流れを、図３、図４を用いて説明する。図３、図４は、本来一つのフローチャートであるが、スペースの関係上分割して示したものである。又、図３において、破線で囲んだ部分は、基準マーク３ａ、３ｂについて、それぞれ行われる処理である。

オペレータ等により処理開始の指示があった場合には、コントローラ９は、最初に、使用すべきウェハホルダ２のスロット番号Ｎを求める。使用すべきウェハホルダのスロット番号Ｎは、基本的には最近に使用されたウェハホルダ２のスロット番号の次のスロット番号（８の次は１）である。ただし、図２に示す管理テーブルを参照し、上記スロットに格納されているウェハホルダ２のマーク未検出回数がシステムで設定した許容値を超えていた場合は、その次のスロットのウェハホルダ２を使用する。

使用するウェハホルダ２のスロット番号Ｎが決定したら、次にコントローラは図示しないワーク搬送機構に対してウェハ１をウェハホルダ２に搭載後、ウェハホルダ２をウェハホルダステージ５に搬送するよう指示する。

ウェハホルダ２が正常にウェハホルダステージ５に移載されたら、まず基準マーク３ａをマーク検出部４ａで検出させる処理を行う。その時の初期位置（ウェハホルダステージ５の位置）は、図２に示す管理テーブルのスロット番号に記載された３ａの位置（＝前回の基準マーク位置、すなわち、前回に基準マーク３ａがマーク検出部４ａの基準位置である視野中心に来たときのウェハホルダステージ５の位置）とする。ウェハホルダ２の位置が前回と変わらなければ、この状態で、基準マーク３ａは、マーク検出部４ａの基準位置である視野中心で観察されるはずであり、ウェハホルダ２の位置が前回と微少量ずれても、視野中から外れることはめったにない。

この位置で基準マーク３ａが検出できなければ、周辺位置を検索し基準マーク３ａを検出する。基準マーク３ａの検出後は、検出されたマーク位置情報を管理テーブルに登録する。すなわち、基準マーク３ａが、マーク検出部４ａの基準位置である視野中心に来るようにウェハホルダステージ５を移動し、そのときのウェハホルダステージ５の位置を図２に示す管理テーブルの「基準マーク３ａの位置情報」として新たに更新記憶する。

システム上許容できる周辺領域を検索してもマークが検出できない場合は、図２に示す管理テーブルの未検出回数を更新すると同時に、ウェハ１を一旦ウェハホルダ２から取り除いて別のウェハホルダ２上に載せて、ウェハホルダ２をウェハホルダステージ５に搬送し、再度基準マーク３ａの検出を行う。

基準マーク３ｂについても同様の処理を実行し、３ａ，３ｂとも同様の処理とウェハホルダ２の位置合わせを行った後、実際のプロセス処理を行い、処理後はウェハ１をウェハホルダ２から分離し、ウェハ１は後工程へ、ウェハホルダ２は元のスロットに戻す。

なおウェハホルダ２は消耗品であるため、交換されることが前提となっている。ウェハホルダ２の交換時には、対応する管理テーブルの情報をクリアして、所定の基準値とする。

なお本実施の形態では、ウェハホルダステージ５は２次元駆動するものとしたが、基準マーク検出時に合焦位置検索（フォーカスサーチ駆動）するためのＺ方向の駆動も行う場合は、Ｚ方向の位置情報も管理テーブルに登録すれば、フォーカスサーチ動作においても同様の効果があることは明白である。すなわち、前回の合焦時のＺ方向位置を管理テーブルに格納しておき、そのウェハホルダ２が使用されるときは、ウェハホルダステージ５のＺ方向の位置（初期値）を、格納された値に合わせる。これにより、マーク検出部の合焦処理の時間が短縮される。

また、以上の実施の形態では、ウェハホルダの管理をスロット番号で行ったが、バーコードやＲＦタグ等を用いたＩＤ番号管理を行うと、より一層正確な管理を行うことができる。

本発明の実施の形態の１例であるウェハ処理装置の概要を示す図である。 不揮発性記憶媒体中に記憶される管理テーブルの例を示す図である。 図１に示すウェハ処理装置の動作の流れを示すフローチャートである。 図１に示すウェハ処理装置の動作の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１…ウェハ、２…ウェハホルダ、３ａ…基準マーク、３ｂ…基準マーク、４ａ…マーク検出部、４ｂ…マーク検出部、５…ウェハホルダステージ、６…ステージ駆動部、７…ホルダラック、９…コントローラ

Claims (4)

1. ウェハを保持・吸着するためのウェハホルダであって基準マークが少なくとも一つ以上存在するものを複数保有可能な枚葉式ウェハ処理装置において、前記基準マークを検出するためのマーク検出部と、前記基準マーク検出時に前記マーク検出部に対する前記ウェハホルダの相対的な位置を移動させる位置決め機構部とを具備し、
   前記各ウェハホルダ毎に、前記基準マークの検出位置情報を保持しておく基準マーク位置記憶手段を有し、前記ウェハホルダ上の前記基準マーク検出時には、前記基準マーク記憶手段に記憶された、前回の前記基準マーク位置になるように前記位置決め機構を制御して前記基準マーク検出を行うことを特徴とするウェハ処理装置。
2. 請求項１に記載のウェハ処理装置であって、前記基準マーク検出時には、前記基準マーク記憶手段に記憶された、前回の前記基準マーク位置を初期検索位置とすることを特徴とするウェハ処理装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のウェハ処理装置であって、前記マーク検出部は光学系により撮像した像を基に前記基準マークを検出するものであり、前記基準マーク検出時の合焦位置情報を保持しておく合焦位置記憶手段を合わせて有し、前記ウェハホルダ上の前記基準マーク検出時には、前記合焦位置記憶手段に記憶された、前回の前記基準マーク位置検出時の前記光学系の合焦位置情報を基に前記光学系の焦点を制御して前記基準マーク検出を行うことを特徴とするウェハ処理装置。
4. 請求項１から請求項３のうち何れか１項に記載のウェハ処理装置であって、前記基準マーク検出時に、初期検索位置及びその周辺領域の検索を含む規定のリトライ処理を行っても前記ウェハホルダ上の前記基準マークが見つからない事象が規定回数を越えた場合には、当該ウェハホルダをその後のプロセスで使用しないようにすることを特徴とするウェハ処理装置。

Images