JP2008311302A

JP2008311302A - ウェハ方向検出装置

Info

Publication number: JP2008311302A
Application number: JP2007155478A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Kitachi; 一成北地; Katsumi Yasuda; 克己安田; Toru Saeki; 亨佐伯
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 2007-06-12
Filing date: 2007-06-12
Publication date: 2008-12-25

Abstract

【課題】観察窓の大きさを大きくしても、ウェハの周縁形状を正確に測定できるウェハ方向検出装置を提供する。
【解決手段】ウェハ１０を支持して回転駆動するウェハ回転手段３０と、ウェハの周縁形状を検出するウェハ周縁検出手段４０と、略箱形状で光線を遮断する素材で構成された遮光手段５０を備えるウェハ方向検出装置２０において、ウェハ周縁検出手段は、互いに向かい合いかつ互いの間にウェハの周縁が存するように配置される投光部４１および受光部４３、ウェハと受光部の間に介在される受光フィルタ４２、テーブル駆動部と投光部を制御する制御部４４を有し、受光フィルタは、投光部が投光する検出光線の波長の範囲の少なくとも一部の範囲を含む第１の範囲の波長の光線のみを透過し、遮光手段は、第１の範囲の波長の光線は遮断するが可視光線の少なくとも一部の範囲を透過する観察窓５１を有し、受光部は、受光フィルタが透過した光線のみを受光する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ウェハの周縁に形成したノッチなどの形状を測定することによりウェハの方向を検出するウェハ方向検出装置に関する。

従来から、ウェハの方向を検出するために、ウェハの周縁には切り欠きやノッチが形成されている。そして切り欠き等のウェハの周縁形状を検出する測定装置の一つに、以下のような手順で周縁形状を検出するものがある。
まず、周縁にノッチが形成されているウェハを、測定装置のテーブルの回転中心にウェハの中心が一致するようにセットして、テーブルにウェハを真空吸着手段等で保持する。そしてウェハの周縁を挟むように発光ダイオード等の光源を含む投光部とフォトダイオード等の光電変換素子を含む受光部が配設される。このとき投光部と受光部の位置は、投光部からの平行光束がウェハの円形部分にあるときに、投光部からの平行光束がわずかに受光部に入射し、両者の間にノッチがくると受光部への入射光量が増えるように定められている。

そして投光部の発光ダイオードから光線を投光しながらウェハを回転させ、ウェハの回転角位置を検出しながら、受光部のフォトダイオードから送信される光電変換信号を検出する。この回転角位置と光電変換信号を演算することにより、ウェハのノッチの形状を求める（例えば、特許文献１から特許文献３参照）。

このウェハ方向検出装置の作業環境では、蛍光灯などの照明や照明を反射する壁面などの外乱光の影響を防ぐために、ウェハ方向検出装置の周囲を光線を通さない材料からなるカバーなどで覆い、遮光する。
一方、ウェハの製造工程の途中でウェハの状態を目視により観察して、異常が無いかを確認する必要がある。このため前述したカバーの一部分に、目視観察に必要な、ガラスや樹脂製の観察窓を設ける。ただし観察窓を設けても、受光部から送信される光電変換信号のノイズ増加を抑えてウェハ方向を正確に検出できるように、観察窓の大きさを最小限にしたり、投光部の素子の光強度を高くしてウェハの周縁形状を測定している。
特開平１０−７０１７３号公報特開平７−２６０４３２号公報特開平８−８３２８号公報

しかしながら、光電変換信号のノイズを低減させるために、観察窓の大きさを小さくすると、ウェハの状態の視認性が悪くなる問題があり、またノイズ低減のため投光部の光強度を高くすると、投光部の素子の寿命が短くなるという不具合も生じている。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、観察窓の大きさを大きくしたうえに、投光部の光強度を低くして投光部の素子の寿命を長く保っても、ウェハの周縁形状を正確に測定できるウェハ方向検出装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明のウェハ方向検出装置は、ウェハを支持して回転駆動するウェハ回転手段と、該ウェハの周縁形状を検出するウェハ周縁検出手段と、略箱形状で光線を遮断する素材で構成された遮光手段を備えるウェハ方向検出装置において、前記ウェハ回転手段は、前記ウェハを支持するテーブル、該テーブルを回転させるテーブル駆動部を有し、前記ウェハ周縁検出手段は、互いに向かい合いかつ互いの間に前記ウェハの周縁が存するように配置される投光部および受光部、前記ウェハと該受光部の間に介在される受光フィルタ、前記テーブル駆動部と前記投光部を制御する制御部を有し、前記受光フィルタは、前記投光部が投光する検出光線の波長の範囲の少なくとも一部の範囲を含む第１の範囲の波長の光線のみを透過し、前記遮光手段は、内部に前記テーブルおよび前記ウェハ周縁検出手段を配置し、前記第１の範囲の波長の光線は遮断するが可視光線の少なくとも一部の範囲を透過する観察窓を有し、前記受光部は、前記受光フィルタが透過した光線のみを受光して、前記ウェハの周縁形状に応じたウェハ周縁検出信号を前記制御部へ送信し、該制御部は、受信した該ウェハ周縁検出信号からウェハ方向を演算することを特徴としている。

この発明に係るウェハ方向検出装置によれば、受光フィルタで透過される光線と同じ波長の光線が観察窓から遮光手段内部に入ってくることはない。
このため、観察窓から遮光手段内部に入ってくる光線は受光部では受光されないので光電変換信号のノイズが増加せず、観察窓の大きさを大きくすることができる。
また投光部の光強度を低くして投光部の素子の寿命を長く保っても、ウェハの周縁形状の検出信号である光電変換信号のノイズが増加しないので、ウェハの周縁形状を正確に測定してウェハの方向を検出できる。

請求項２に係る発明のウェハ方向検出装置は、請求項１に記載のウェハ方向検出装置において、前記投光部が投光する前記検出光線は、赤外線であることがより好ましいとされている。
この発明に係るウェハ方向検出装置によれば、請求項１に記載のウェハ方向検出装置において、観察窓から遮光手段内を可視光線の広範囲の波長で照らすことができるので、ウェハの視認性が向上する。

請求項３に係る発明のウェハ方向検出装置は、請求項１に記載のウェハ方向検出装置において、前記投光部が投光する前記検出光線は、紫外線であることがより好ましいとされている。
この発明に係るウェハ方向検出装置によれば、請求項１に記載のウェハ方向検出装置において、観察窓から遮光手段内を可視光線の広範囲の波長で照らすことができるので、ウェハの視認性が向上する。

請求項４に係る発明のウェハ方向検出装置は、請求項１に記載のウェハ方向検出装置において、前記投光部が投光する前記検出光線は、可視光線のうちの一部の範囲の波長の光線であることがより好ましいとされている。
この発明に係るウェハ方向検出装置によれば、請求項１に記載のウェハ方向検出装置において、投光部による検出光線に自然光を用いることができるので、投光される光線の視認性が向上する。

本発明に係るウェハ方向検出装置によれば、観察窓の大きさを大きくしたうえに、投光部の光強度を低くして投光部の素子の寿命を長く保ち、低消費電力駆動としても、ウェハの周縁形状を正確に測定できるウェハ方向検出装置を提供することができる。

以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。図１はウェハの一例を示す正面図であり、図２は本発明の第１実施形態のウェハ方向検出装置の構成を示す断面図である。

図１に示すように、略円盤状のウェハ１０の周縁にはノッチ１１が形成され、ウェハ１０のノッチ１１部以外の周縁は円形部１２となっている。
一方図２に示すように、ウェハ方向検出装置２０は、ウェハ１０を支持して回転させるウェハ回転手段３０と、ウェハ１０の周縁形状を検出するウェハ周縁検出手段４０と、略箱形状で黒く塗装した板金や樹脂などの光線を遮断する素材で構成された遮光手段である遮光カバー５０とを備えている。
遮光カバー５０は、ウェハ方向検出装置２０が設置される周囲にある蛍光灯などの照明や、照明を反射する壁面などの外乱光を防ぐために用いられている。

ウェハ１０、後述するテーブル３１およびウェハ周縁検出手段４０は、遮光カバー５０内に配置されている。遮光カバー５０は、天面にウェハ１０の状態を目視で観察するための観察窓５１を備えている。また観察窓５１は、照明光７１のうち一定の波長の光線しか透過しないフィルタの役割も兼ねている。

ここで図３に、波長に対するフィルタ透過率とＣＣＤ受光感度の光学特性を示す。図３の横軸は波長を示し、実線１０１は左側の縦軸の観察窓５１に関するフィルタ透過率に対応し、点線１０２は左側の縦軸の後述する受光フィルタ４２に関するフィルタ透過率に対応する。また、二点鎖線１０３は右側の縦軸の後述するリニアＣＣＤ４３ａのＣＣＤ受光感度に対応している。

図３の実線１０１に示すように、観察窓５１は波長３００ｎｍ〜６８０ｎｍの光線を透過する。可視光線の波長の範囲がほぼ３８０ｎｍ〜７８０ｎｍなので、観察窓５１は可視光線の内の広範囲の波長の光線を透過している。

一方ウェハ１０は、テーブル３１上にウェハ１０の中心とテーブル３１の中心とがほぼ一致するように配置され、テーブル３１上に真空吸着する図示しない固定手段により固定される。さらにテーブル３１は、テーブル駆動部３２で回転数を制御されて回転し、テーブル駆動部３２は、制御部４４から送信される、駆動開始あるいは駆動終了を指示する駆動信号Ｔ１を受信して運転あるいは停止する。
このようにウェハ回転手段３０は、テーブル３１とテーブル駆動部３２とで構成されている。

ウェハ１０の周縁には、下方に投光部４１が上方に受光部４３が互いに向かい合い、かつ互いの間にウェハ１０の周縁が存するように配置される。
投光部４１は、近赤外線の一部である波長７８０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の光を投光する発光ダイオード４１ａを光源として含む。また投光部４１は、制御部４４から送信される投光信号Ｔ２を受信して、上方のウェハ１０の周縁に向けて検出光線４５を投光する。投光された検出光線４５の一部はウェハ１０の周縁に当たって反射される。一方ウェハ１０の周縁に当たらなかった残りの検出光線４５は、ウェハ１０と受光部４３の間に介在される受光フィルタ４２に当たる。

ここで図３の点線１０２で示すように、受光フィルタ４２は、投光部４１から投光される波長７８０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲を全て含む、波長７２０ｎｍ以上の範囲である第１の範囲の波長の光線のみを透過する。
この第１実施形態では上記のような波長のフィルタやＣＣＤを選定するので、観察窓５１は、波長７２０ｎｍ以上の範囲である第１の範囲の波長の光線は遮断するが、観察窓５１が透過する波長３００ｎｍ〜６８０ｎｍの範囲の照明光７１のうち、波長３８０ｎｍ〜６８０ｎｍの範囲の照明光７１は可視光線なので、一部の範囲の可視光線を透過していることになる。

また受光フィルタ４２では、観察窓５１が透過する波長３００ｎｍ〜６８０ｎｍの範囲の照明光７１は全て遮断され、投光部４１から投光された検出光線４５は全て透過されて、リニアＣＣＤ４３ａを含む受光部４３に入射する。
ただしリニアＣＣＤ４３ａには、受光フィルタ４２を透過した光線しか入射しないように構成されている。さらに投光部４１から投光される検出光線４５がウェハ１０の外縁の円形部１２に当たるときは、リニアＣＣＤ４３ａは検出光線４５をわずかな光量だけ受光し、ウェハ１０のノッチ１１の切り欠きが深くなるにつれてリニアＣＣＤ４３ａが受光する検出光線４５の光量が増えるように設定されている。

また図３の二点鎖線１０３は、リニアＣＣＤ４３ａのＣＣＤ受光感度であるが、リニアＣＣＤ４３ａは波長３００ｎｍ〜１０００ｎｍの広範囲の光線を検知する仕様になっている。
ただし本第１実施形態でリニアＣＣＤ４３ａに入射する光線は、受光フィルタ４２で透過された波長７２０ｎｍ以上の範囲の第１の範囲の波長の光線のみである。

そしてリニアＣＣＤ４３ａは、ウェハ１０の周縁形状に応じたウェハ周縁検出信号である光電変換信号Ｔ３を送信する。
このようにウェハ周縁検出手段４０は、投光部４１と、受光フィルタ４２と、受光部４３と、制御部４４と検出光線４５で構成されている。
リニアＣＣＤ４３ａから送信される光電変換信号Ｔ３は制御部４４に送信され、制御部４４はウェハ１０の方向や偏心（ウェハと回転中心のずれ）を演算する。

このように構成されたウェハ方向検出装置２０により、ウェハ１０の方向を検出する手順について、図４のウェハ方向検出装置の動作を示すフローチャートを参照して説明する。

まずステップＳ１０において、制御部４４はテーブル駆動部３２に駆動開始を指示する駆動信号Ｔ１を送信し、テーブル駆動部３２にウェハ１０を一定回転速度で回転させ、ステップＳ２０に移行する。

ステップＳ２０では、制御部４４は投光部４１に投光開始を指示する投光信号Ｔ２を送信し、発光ダイオード４１ａに赤外線である検出光線４５を投光させ、ステップＳ３０に移行する。投光された検出光線４５の一部はウェハ１０の周縁に当たって反射され、ウェハ１０の周縁に当たらなかった残りの光４５は、受光フィルタ４２に当たる。

ステップＳ３０では、受光フィルタ４２は、観察窓５１を透過した照明光７１を全て遮断し、投光部４１から投光されウェハ１０の周縁に当たらなかった検出光線４５は全て透過し、ステップＳ４０に移行する。

ステップＳ４０では、受光部４３のリニアＣＣＤ４３ａは、受光フィルタ４２を透過した検出光線４５を受光する。そしてウェハ１０の周縁形状に応じた光電変換信号Ｔ３を制御部４４に送信し、ステップＳ５０に移行する。

そして最後のステップＳ５０では、制御部４４は、受信した光電変換信号Ｔ３からウェハ１０の方向を演算する。
最後に制御部４４は、テーブル駆動部３２に駆動終了を指示する駆動信号Ｔ１を送信してウェハ１０の回転を停止させ、投光部４１に投光信号Ｔ２を送信して発光ダイオード４１ａの投光を停止させ、一連の処理を終了する。

こうして本発明の第１実施形態に係るウェハ方向検出装置２０は、受光フィルタ４２で透過される光線と同じ波長の光線が観察窓５１から遮光カバー５０の内部に入ってくることはないので、観察窓５１の大きさを大きくすることができる。
また投光部４１の光強度を低くしても、ウェハ１０の周縁形状の検出信号である光電変換信号Ｔ３のノイズが増加しないので、投光部４１の素子の寿命を長く保つことができる。
さらに、観察窓５１から遮光カバー５０内を可視光線の広範囲の波長で照らすことができるので、ウェハ１０の視認性が向上する。

なお上記第１実施形態では波長が３００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の光線を検知するリニアＣＣＤ４３ａを用いたが、替わりに赤外用リニアＣＣＤを用いてもよい。これにより光電変換信号Ｔ３の更なるノイズ低減が図れる。

以上、本発明の第１実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上記第１実施形態において、以下のような設計変更が可能である。

上記第１実施形態では近赤外線の一部である波長７８０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の検出光線４５を投光する発光ダイオード４１ａを光源として含む投光部４１と、図３のような光学特性を持つ観察窓５１、受光フィルタ４２およびリニアＣＣＤ４３ａを用いて説明したが、これらの装置の光学特性はこれに限られるものではない。
投光部４１が投光する検出光線４５として波長の範囲がほぼ７８０ｎｍ〜１ｍｍである赤外線が用いられ、受光フィルタ４２は赤外線の波長の範囲の少なくとも一部の範囲を含む第１の範囲の波長の光線のみを透過し、リニアＣＣＤ４３ａは投光部４１から投光され受光フィルタ４２で透過される検出光線４５を受光し、観察窓５１は第１の範囲の波長の光線は遮断するが可視光線の少なくとも一部の範囲を透過するものであればよい。

また投光部４１が投光する検出光線４５は、赤外線の替わりに、波長の範囲がほぼ１ｎｍ〜３８０ｎｍである紫外線を用いてもよい。このとき、受光フィルタ４２は紫外線の波長の範囲の少なくとも一部の範囲を含む第１の範囲の波長の光線のみを透過し、リニアＣＣＤ４３ａは投光部４１から投光され受光フィルタ４２で透過される検出光線４５を受光し、観察窓５１は第１の範囲の波長の光線は遮断するが可視光線の少なくとも一部の範囲を透過するものであればよい。
この場合は、例えば観察窓５１には波長が５００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲の光線を透過するフィルタを、投光部４１には波長が３００ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲の近紫外線を発光するダイオードを、受光フィルタ４２には波長が２５０ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲の光線のみを透過するフィルタを、そして受光部４３には上記実施例と同じ波長が３００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の光線を検知するリニアＣＣＤ４３ａを組にして用いる。
なおこの構成による効果は、上記実施形態による効果と同様になる。

また投光部４１が投光する検出光線４５は、赤外線でなく、可視光線のうちの一部の範囲の波長を用いてもよい。
このとき例えば投光部４１がほぼ青色の可視光線を発光するダイオードであれば、観察窓５１にはほぼ赤光の可視光線のみを透過するフィルタを、受光フィルタ４２には青色の可視光線のみ透過させるフィルタを、そして受光部４３には上記実施例と同じ波長が３００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の光を検知するリニアＣＣＤ４３ａを組にして用いる。
波長の範囲を示すと、投光部４１には波長が４６０ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲のほぼ青色の可視光線を発光するダイオードを、観察窓５１には波長が６４０ｎｍ〜６６０ｎｍの範囲のほぼ赤光の可視光線のみを透過するフィルタを、受光フィルタ４２には波長が４００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲のほぼ紫、藍および青色の光線のみを透過するフィルタを用いる。
この構成によると、投光部４１による光線に自然光を用いることができるので、投光される光線の視認性が向上するという効果がある。

また投光部４１が投光する検出光線４５は、赤外線でなく、赤外線から可視光線の一部の範囲まで及ぶ光線、もしくは紫外線から可視光線の一部の範囲まで及ぶ光線を用いてもよい。このとき、受光フィルタ４２で透過して受光部４３で受光する光線を、投光部４１が投光する検出光線４５の波長の範囲の少なくとも一部の範囲を含む第１の範囲の波長の光線とし、観察窓５１には第１の範囲の波長の光線は遮断するが可視光線の少なくとも一部の範囲を透過するものであればよい。
この構成によると、検出光線４５として比較的波長の範囲が広い光線を用いることができる。

また本第１実施形態により投光部４１の光強度を低くして発光ダイオード４１ａの素子の寿命を長く保ってもウェハ１０の周縁形状を正確に測定できる場合には、観察窓５１を大きくしてもよい。

ウェハの一例を示す正面図である。本発明の第１実施形態のウェハ方向検出装置の構成を示す断面図である。波長に対するフィルタ透過率とＣＣＤ受光感度の光学特性である。ウェハ方向検出装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ウェハ
２０ウェハ方向検出装置
３０ウェハ回転手段
３１テーブル
３２テーブル駆動部
４０ウェハ周縁検出手段
４１投光部
４２受光フィルタ
４３受光部
４４制御部
４５検出光線
５０遮光カバー（遮光手段）
５１観察窓
Ｔ３光電変換信号（ウェハ周縁検出信号）

Claims

ウェハを支持して回転駆動するウェハ回転手段と、該ウェハの周縁形状を検出するウェハ周縁検出手段と、略箱形状で光線を遮断する素材で構成された遮光手段を備えるウェハ方向検出装置において、
前記ウェハ回転手段は、前記ウェハを支持するテーブル、該テーブルを回転させるテーブル駆動部を有し、
前記ウェハ周縁検出手段は、互いに向かい合いかつ互いの間に前記ウェハの周縁が存するように配置される投光部および受光部、前記ウェハと該受光部の間に介在される受光フィルタ、前記テーブル駆動部と前記投光部を制御する制御部を有し、
前記受光フィルタは、前記投光部が投光する検出光線の波長の範囲の少なくとも一部の範囲を含む第１の範囲の波長の光線のみを透過し、
前記遮光手段は、内部に前記テーブルおよび前記ウェハ周縁検出手段を配置し、前記第１の範囲の波長の光線は遮断するが可視光線の少なくとも一部の範囲を透過する観察窓を有し、
前記受光部は、前記受光フィルタが透過した光線のみを受光して、前記ウェハの周縁形状に応じたウェハ周縁検出信号を前記制御部へ送信し、
該制御部は、受信した該ウェハ周縁検出信号からウェハ方向を演算することを特徴とするウェハ方向検出装置。
請求項１に記載のウェハ方向検出装置において、
前記投光部が投光する前記検出光線は、赤外線であることを特徴とするウェハ方向検出装置。
請求項１に記載のウェハ方向検出装置において、
前記投光部が投光する前記検出光線は、紫外線であることを特徴とするウェハ方向検出装置。
請求項１に記載のウェハ方向検出装置において、
前記投光部が投光する前記検出光線は、可視光線のうちの一部の範囲の波長の光線であることを特徴とするウェハ方向検出装置。