JP2009246027A - Apparatus and method of positioning wafer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体ウェーハ(以下「ウェーハ」と記す。)の中心点をサポートテーブルの回転中心に移動させるとともに、ウェーハのノッチ(切り欠き)を所定の方向に合わせてウェーハの位置決めを行なうためのウェーハの位置決め検出装置および位置決め方法に関する。 The present invention moves a center point of a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”) to the rotation center of a support table, and aligns the notch of the wafer in a predetermined direction to position the wafer. The present invention relates to a positioning detection apparatus and a positioning method.
ウェーハの製造、検査工程の内、例えばウェーハの加工や各種検査等のウェーハの位置情報が必要な工程においては、ウェーハを各々の装置上に正確に配置する必要がある。本発明に係るウェーハの位置決め検出装置は、上記工程の前段階作業として、ウェーハの中心点の位置とウェーハのエッジ部のノッチ位置とを所定位置に正確に配置するための装置であり、本発明に係るウェーハの位置決め方法は、上記検出装置を用いて位置補正されたウェーハを上記位置情報が必要な工程に搬送する方法である。 Of the wafer manufacturing and inspection processes, for example, processes that require positional information of the wafer, such as wafer processing and various inspections, it is necessary to accurately place the wafer on each apparatus. The wafer positioning detection apparatus according to the present invention is an apparatus for accurately arranging the position of the center point of the wafer and the notch position of the edge portion of the wafer at a predetermined position as a pre-stage operation of the above process. The wafer positioning method according to the method is a method of transporting a wafer whose position has been corrected using the detection device to a process that requires the position information.
従来のウェーハの位置決め検出装置は、ウェーハが置ける程度の大きさのサポートテーブルという円形台を回転軸上に備え、サポートテーブルをウェーハとともに回転軸周りに回転させて、その回転軸線からウェーハ外周円までの偏心半径と回転角度とを変位センサ及び角度センサとで検出し、これらの検出データからウェーハの中心の偏心量とノッチ部の位置とを演算装置にて算出していた。そして、この情報に基づき、位置決め検出装置においてウェーハを専用の移動装置によりサポートテーブル上でX軸、Y軸方向に移動させ、さらに回転させることによりノッチを所定角度位置に移動させてウェーハを所定の位置及び角度に配置していた。 Conventional wafer positioning detection devices are equipped with a circular table called a support table large enough to place a wafer on the rotation axis, and the support table is rotated around the rotation axis together with the wafer, from the rotation axis to the wafer outer circle. The eccentric radius and the rotation angle of the wafer were detected by a displacement sensor and an angle sensor, and the amount of eccentricity at the center of the wafer and the position of the notch portion were calculated from the detected data by an arithmetic unit. Based on this information, in the positioning detection device, the wafer is moved in the X-axis and Y-axis directions on the support table by a dedicated moving device, and further rotated to move the notch to a predetermined angular position, thereby moving the wafer to a predetermined position. It was placed at a position and angle.
ウェーハの位置決め検出装置としては、例えば特許文献1、2に記載のものがある。これらの装置をはじめ従来のウェーハの位置決め検出装置では、上記ウェーハのエッジ部及びノッチ部の位置検出を、光学式センサによりウェーハエッジ部を透過させた光の投受光量を計測する方法や、ウェーハ上部からカメラにより画像を読み込む方法により行なっていた。
For example,
現状はコストの関係から光学センサを用いる方式が多用されており、この場合、ウェーハサポートテーブルはウェーハ径よりも小さい構成にて実施されていた。カメラによる画像処理方式の場合は、テーブル径の方が大きくても上部から照明を当てることによりウェーハエッジ部の測定は可能だが、光学センサを用いる方式の場合、特許文献1に記載されているようにテーブル径の方を小さくし、空中にせり出した状態のウェーハエッジ部に上記の透過光を照射する方式を採用しており、サポートテーブルをウェーハ径よりも小さくする必要があったためである。
At present, a method using an optical sensor is frequently used because of cost, and in this case, the wafer support table is implemented with a configuration smaller than the wafer diameter. In the case of an image processing method using a camera, the wafer edge can be measured by illuminating from above even if the table diameter is larger. However, in the case of a method using an optical sensor, it is described in
しかしながら、ウェーハの裏面が研削されてその厚みが例えば100μm以下まで小さくされる場合には、従来の位置決め検出装置では、ウェーハの外周端部がサポートテーブルの周囲からだれることになり、正確な位置測定が困難であった。また、ウェーハの外周端部がだれた状態で測定を行なうと、エッジ部の割れ、欠けなどウェーハにダメージを与えるおそれもあった。
また、従来のウェーハの位置決め方法では、上記検出情報に基づきウェーハを専用の移動装置によりサポートテーブル上でX軸、Y軸方向に移動させてウェーハ中心の偏心量の補正を行なっていたため、ウェーハの位置決めに時間がかかっていた。
However, when the back surface of the wafer is ground and its thickness is reduced to, for example, 100 μm or less, the conventional positioning detection device causes the outer peripheral edge of the wafer to come off from the periphery of the support table, and accurate position measurement is performed. It was difficult. Further, if the measurement is performed in a state where the outer peripheral edge of the wafer is bent, the wafer may be damaged such as cracking or chipping of the edge.
Further, in the conventional wafer positioning method, the wafer is moved in the X-axis and Y-axis directions on the support table by the dedicated moving device based on the detection information, and the eccentric amount of the wafer center is corrected. Positioning took a long time.
本発明は、上記問題点を解決して、ウェーハ外周端部のだれやエッジ部の割れ、欠けなどを発生させず、偏心ズレやノッチ角度を正確に測定できるウェーハの位置決め検出装置を提供するとともに、所要時間を短縮することができるウェーハの位置決め方法を提供することを課題とする。 The present invention solves the above-mentioned problems and provides a wafer positioning detection device capable of accurately measuring an eccentricity deviation and a notch angle without causing any cracking or chipping of the outer peripheral edge of the wafer or cracks. It is an object of the present invention to provide a wafer positioning method capable of shortening the required time.
上記課題を解決するために、請求項1の発明は、外周のエッジ部にノッチ部を有する薄板円盤状のウェーハを、該ウェーハの中心と回転軸の位置とを合わせて保持し、回転するサポートテーブルと、レーザ光を上記ウェーハの上記エッジ部に照射し、その反射光を捉えて上記エッジ部の位置および上記ノッチ部の位置を検出する変位センサと、上記変位センサの上記位置のデータより上記ウェーハの偏心量、偏心方向および上記ノッチ部の回転角度位置を演算する演算装置とを備え、上記サポートテーブルの外形は上記ウェーハの外径より大きく、上記ウェーハの全面が上記サポートテーブルの範囲内に載置できることを特徴とする。これにより、ウェーハの外周端部のだれやエッジ部の割れ、欠けの発生を防止して、ウェーハ中心の偏心量、偏心方向およびノッチの回転角度位置を正確に測定することができる。
請求項2の発明は、さらに、上記エッジ部のクリーニング用のエアブロー用ノズルと、上記エアブロー用ノズルからの気流を外部に撒き散るのを防止するためのチャンバとを備えることを特徴とする。これにより、測定するウェーハのエッジ部および位置決め検出装置の周囲を常に清浄に保つことができる。
請求項3の発明は、請求項1または2に記載のウェーハの位置決め検出装置により上記検出及び演算が行なわれた上記ウェーハの上記ノッチ部が所定の回転角度位置となるように、上記演算装置から得られた上記ノッチ部の回転角度位置に基づいて、上記サポートテーブルを回転させ、上記演算装置から得られた上記ウェーハの偏心量および偏心方向に基づいて、上記吸着パッドを上記ウェーハ中心に合わせて上記ウェーハを吸着し、次工程まで搬送することを特徴とする。これにより、ウェーハを所定の位置、角度に短時間で位置決めすることができる。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of
The invention of
According to a third aspect of the present invention, there is provided, from the arithmetic device, such that the notch portion of the wafer, which has been subjected to the detection and calculation by the wafer positioning detection device according to the first or second aspect, has a predetermined rotational angle position. The support table is rotated based on the obtained rotation angle position of the notch portion, and the suction pad is aligned with the wafer center based on the eccentric amount and the eccentric direction of the wafer obtained from the arithmetic unit. The wafer is sucked and transferred to the next process. Thus, the wafer can be positioned at a predetermined position and angle in a short time.
以上説明したように、本発明によりウェーハの外周端部のだれやエッジ部の割れ、欠けの発生を防止して、ウェーハ中心の偏心量およびノッチの回転角度位置を正確に測定し、ウェーハを所定の位置、角度に短時間で位置決めし、次工程に搬送することができる。 As described above, the present invention prevents the occurrence of cracks and chipping at the outer peripheral edge of the wafer, the occurrence of cracks and chipping, and accurately measures the eccentricity of the wafer center and the rotation angle position of the notch, thereby predetermining the wafer. Can be positioned in a short time and transferred to the next process.
以下に、本発明のウェーハの位置決め検出装置および位置決め方法の一実施形態について図に基づいて説明する。
図1及び図2は本実施形態のウェーハの位置決め検出装置の模式図である。符号1は反射型レーザセンサ本体、符号2は平行レーザ光、符号3はウェーハ、符号4はサポートテーブルをそれぞれ示す。
Hereinafter, an embodiment of a wafer positioning detection apparatus and positioning method of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 are schematic views of a wafer positioning detection apparatus according to the present embodiment.
本実施形態のウェーハ3の位置決め検出装置の主要部は、サポートテーブル4と反射型レーザセンサ1、及び演算装置11とから構成される。
The main part of the
図1に示すように、サポートテーブル4は回転軸8の先端にこの回転軸8と垂直に取り付けられた回転盤9上に配設されており、サポートテーブル4上にウェーハ3が載置され、真空吸着方式にて固定される。サポートテーブル4は載置されたウェーハ3のエッジ部3aがサポートテーブル4の外周端部からはみ出すことがないように、ウェーハ3の外径より大きな外形寸法にて構成される。
As shown in FIG. 1, the support table 4 is disposed on a rotating
図1に示すように、反射型レーザセンサ1はサポートテーブル4の外周部の上方に配設されており、図2に示すように、投光部より平行レーザ光2をウェーハ3のエッジ部3aに照射し、その反射光を受光部からセンサ1内に取り込んでウェーハ3のエッジ位置を検出する。このため、反射型レーザセンサ1は、平行レーザ光2の描く照射直線がウェーハの外周円と垂直に交わる方向に配置される。
As shown in FIG. 1, the reflection
また、上記構成のウェーハの位置決め検出装置には、クリーニング用のエアノズル5がサポートテーブル4の上方に配設されており、エアノズル5のノズル先端は上記エッジ検出位置に向けられている。
さらに、サポートテーブル4の周囲には上記エアノズル5からのクリーニング用エアの散乱防止用のカップ状チャンバ6が設置されている。
In the wafer positioning detection apparatus having the above-described configuration, the
Further, a cup-
さらに、上記構成のウェーハの位置決め検出装置の上方には、ウェーハ3の搬送装置であるロボットハンド7が配設されている。ロボットハンド7はその先端下部にウェーハ3を吸着固定するためのパッド10を備えている。ただし、ウェーハ3をサポートテーブル4上に載置するロボットハンド7とは別に、演算処理後ウェーハ3の吸着、搬送を行うもう1台のロボットハンド7が設けられている。
Further, a
次に各部の機能について説明する。
ウェーハ3の位置決めは、上述のようにウェーハ3の位置情報が必要な工程に搬送される前の段階で、本発明の位置決め検出装置を用いて行なわれる。まず、前工程よりロボットハンド7にてパッド10に吸着固定されたウェーハ3が搬送され、サポートテーブル4上に載置される。この段階ではウェーハ3の中心の偏心量等の位置情報は未測定であり、ロボットハンド7はウェーハ3の中心位置をサポートテーブル4の回転軸の近傍に置くことしかできない。すなわち、ウェーハ3の中心はサポートテーブル4の回転軸に対して基本的に偏心している。
この偏心量はウェーハ3毎に異なる方向、寸法となる。また、ウェーハ3のエッジのノッチ位置も毎回異なる角度位置にてサポートテーブル4に載置される。
Next, the function of each part will be described.
The positioning of the
This amount of eccentricity has a different direction and dimension for each
そのため、本位置決め検出装置により、上記ウェーハ3の偏心量及びノッチ角度位置を正確に検出し、しかる後にその情報に基づいて、ロボットハンド7により所定の中心位置及びノッチ角度位置に位置決めされたウェーハ3を搬送する必要がある。以下に、上記検出段階と位置決め段階の動作について順に説明する(図4参照方)。
Therefore, the eccentricity amount and the notch angle position of the
まずウェーハ3の上記各情報の検出段階の動作について説明する。
ウェーハ3が搬送用ロボットハンド7にてサポートテーブル上に載置され(S1)、サポートテーブルが回転する(S2)。上記構成の反射型レーザセンサ1は図1〜図3に示すように投光部から発射した平行レーザ光2を測定対象物に照射し、反射した光線を受光部にて捉えることによりウェーハ3のエッジ位置を検出する(S3)。これは、ウェーハ3の偏心による回転時のエッジ部3aの変位量、及びノッチ角度位置を検出するために必要となる。具体的には、反射光の光量を演算装置11にて評価することで平行レーザ光2の内、どの部分の光線の反射光がウェーハ3表面から反射したものであるかを検出することによりウェーハ3のエッジ位置の位置検出を行ない、これをウェーハ3の全周に亘り必要なデータが得られるまで行なう(S4)。
First, the operation at the detection stage of each information of the
The
上記エッジ位置データ及び軸回転のエンコーダ(不図示)のデータを演算装置11にて処理し、ウェーハ3の偏心量及びノッチの角度位置を求める(S5)。この具体的な演算方式については本発明の特徴とするところではないが、従来より種々の方式が知られている。
The edge position data and the data of the shaft rotation encoder (not shown) are processed by the
概略の方法を図5で説明する。反射型レーザセンサ1に戻ってくる反射光の受光量を解析することでエッジ部3aの位置および上記ノッチ部3bの位置についての測定データ(図3(b)のR寸法)を取得する。エッジ部3aの位置については、このR寸法そのものがエッジの位置を示しており、ウェーハ3の回転の各位置におけるR寸法データの変化を演算装置11で解析することでウェーハの中心の偏心量を得る。
An outline method will be described with reference to FIG. By analyzing the amount of reflected light that returns to the
ノッチ部3bの位置についてはR寸法データおよびウェーハの回転角度データにより求める。すなわち、演算装置11は取り込まれたR寸法データおよびウェーハの回転角度データからウェーハの回転の各回転角度におけるR寸法の変化を解析し、急激な変化のある回転角度をノッチ位置と特定する方法によりノッチ部3bの角度位置を求める。
The position of the
次に、ウェーハ3の位置決め段階の動作について説明する。
演算装置11により得られたウェーハ3のノッチの角度位置に基づいて、まず、サポートテーブル4が回転し、ノッチ位置を次工程への搬送における所定位置に合わせて停止する(S6)。
次に、演算装置11により、この停止位置におけるウェーハ3の中心の偏心量及び偏心方向を求め、これらに基づいてロボットハンド7がその所定位置をウェーハ3の中心位置に合わせるべくX軸方向及びY軸方向(紙面に垂直な方向)に移動し(S6)、最後にZ軸方向に下降して、パッド10によりウェーハ3を吸着する。その後、ロボットハンド7は吸着し、固定したウェーハ3の所定の位置角度をそのまま保って、上昇し(S7)、かつ次工程への搬送を行なう。
Next, the operation of the
Based on the angular position of the notch of the
Next, the
また、上記構成では、レーザ光を照射する前にエアノズル5よりエアを噴き、ウェーハ3のエッジ部3aおよびサポートテーブル4の外周部のダストや水滴を吹き飛ばし、クリーニングを行なう。これらの部分にダストや水滴が付着していると、反射型レーザセンサ1の反射光が散乱し、正確なウェーハ3のエッジ部3aが検出不能となるおそれがあるためである。
さらに、上記構成のサポートテーブル4の周囲に配設されたカップ状チャンバ6にて上記エア気流が周辺に巻き散らないようにしている。
In the above configuration, air is blown from the
Further, the air flow is prevented from being scattered around the cup-shaped
ここで、従来の透過型レーザ位置検出器を用いたウェーハのエッジ位置検出およびノッチ位置検出装置では、上述のようにウェーハ端部のだれによる不具合や、割れ、欠け等のおそれがあったにもかかわらず、なぜ本発明のようにウェーハ外径よりも大きな外形のサポートテーブルと反射型レーザセンサを用いる方式に想到しなかったかについて述べておく。 Here, in the wafer edge position detection and notch position detection apparatus using the conventional transmission type laser position detector, there was a risk of defects due to the drooping of the wafer edge, cracks, chipping, etc. as described above. Regardless, the reason why the system using the support table and the reflection type laser sensor having an outer shape larger than the outer diameter of the wafer as in the present invention has not been conceived will be described.
従来から反射型レーザセンサ自体は市販されており、本発明にこれを用いることは当然検討されたものと思われる。しかし、反射型レーザセンサは当初エッジ部3aの検出に不安があった。すなわちエッジ部3aは表面の角度が本体基部の平坦部と比較して安定していないため、レーザの反射光がしっかりと受光部に戻ってこない場合(光量が不足する場合)エッジ位置と認識できないおそれがあった。また、エッジの近傍に今回のサポートテーブルのような測定対象外の物体があると、そこからの反射光をエッジ部3aからのものと誤検出する恐れもあった。
Conventionally, the reflection type laser sensor itself has been commercially available, and it seems that the use of this in the present invention has been naturally considered. However, the reflection type laser sensor was initially worried about detection of the
これに対して透過型レーザセンサは受光部に到達するレーザ光を検出する方式であるため、エッジ部3aの誤検出のおそれが低く、当時としてはより安全サイドの技術と捉えられていた。このため上記ウェーハ端部のだれ等の不具合には眼をつぶって透過型レーザセンサが用いられてきたという経緯がある。簡単に言えば、反射型は誤検出が怖くてとても使えない、ということであった。
On the other hand, since the transmission type laser sensor is a method for detecting the laser light reaching the light receiving portion, the possibility of erroneous detection of the
上記不具合は、反射型レーザセンサ自体の性能に起因するものであり、これらの性能が向上し、十分に本件のようなエッジ位置検出が可能となった後も上記経験から安全サイドに逃れようとする意識が働いたものと考えられる。 The above problems are caused by the performance of the reflective laser sensor itself, and even after these performances are improved and the edge position can be sufficiently detected as in the present case, the above-mentioned experience will try to escape to the safe side. It is thought that consciousness to work worked.
本発明は上記先入観を打ち破り、反射型レーザセンサの性能が本件エッジ検出に必要とされる精度を十分に備えていることを実験によって実証し、これを採用することで、問題となっていた上記ウェーハ端部のだれによる不具合や、割れ、欠け等のおそれを解消することを可能としたものである。 The present invention breaks the preconception, proves by experiment that the performance of the reflection type laser sensor has sufficient accuracy required for edge detection in this case, and adopting this proves a problem. This makes it possible to eliminate problems such as defects, cracks, chipping, etc. caused by dripping at the edge of the wafer.
なお、上記構成では変位センサとして反射型レーザセンサを使用しているが、これに限らず反射型の他の光学式変位センサを使用することも可能である。 In the above configuration, the reflection type laser sensor is used as the displacement sensor. However, the present invention is not limited to this, and other reflection type optical displacement sensors may be used.
以上説明したように、本実施形態では、ウェーハのエッジ部検出手段として反射型レーザセンサを用いてサポートテーブルの外形をウェーハ外径よりも大きく構成することを可能とし、ウェーハのエッジ部のだれを防止して正確なエッジ位置検出を行うとともに、エッジ部の割れや欠けを防止することができる。 As described above, in the present embodiment, it is possible to configure the outer shape of the support table to be larger than the outer diameter of the wafer by using the reflection type laser sensor as the edge detection means of the wafer, and to reduce the edge of the wafer. In addition to performing accurate edge position detection, cracking and chipping of the edge portion can be prevented.
また、本実施形態では、ウェーハの位置決め検出装置で行うのはノッチ角度位置合わせのみであって、偏心量補正は行わない。その代わり、搬送用のロボットハンドの方を位置決め検出装置で得られた偏心量の情報により所定位置に移動させてウェーハを吸着、固定する方式とすることで、従来のようなウェーハの置き換えによる偏心量補正操作を省略することができ、より短時間でのウェーハの位置決めを行うことができる。 In the present embodiment, the wafer positioning detection device performs only notch angle alignment and does not perform eccentricity correction. Instead, the transfer robot hand is moved to a predetermined position based on the amount of eccentricity information obtained by the positioning detection device, and the wafer is attracted and fixed. The amount correction operation can be omitted, and the wafer can be positioned in a shorter time.
1 反射型レーザセンサ
2 平行レーザ光
3 ウェーハ
3a エッジ部
3b ノッチ部
4 サポートテーブル
5 エアノズル
6 カップ状チャンバ
7 ロボットハンド
8 回転軸
9 回転盤
10 パッド
11 演算装置
DESCRIPTION OF
Claims (3)
レーザ光を上記ウェーハの上記エッジ部に照射し、その反射光を捉えて上記エッジ部の位置および上記ノッチ部の位置を検出する変位センサと、
上記変位センサの上記位置のデータより上記ウェーハの偏心量、偏心方向および上記ノッチ部の回転角度位置を演算する演算装置と、を備え、
上記サポートテーブルの外形は上記ウェーハの外径より大きく、上記ウェーハの全面が上記サポートテーブルの範囲内に載置できる
ことを特徴とするウェーハの位置決め検出装置。 A thin disk-shaped wafer having a notch portion at the outer peripheral edge portion, holding the wafer in alignment with the center of the wafer and the position of the rotation axis, and a rotating support table;
A displacement sensor that irradiates the edge portion of the wafer with the laser light and captures the reflected light to detect the position of the edge portion and the position of the notch portion;
An arithmetic unit that calculates the amount of eccentricity of the wafer, the direction of eccentricity, and the rotational angle position of the notch from the position data of the displacement sensor,
An apparatus for detecting and positioning a wafer, wherein an outer diameter of the support table is larger than an outer diameter of the wafer, and the entire surface of the wafer can be placed within the range of the support table.
上記演算装置から得られた上記ウェーハの偏心量および偏心方向に基づいて、上記吸着パッドを上記ウェーハ中心に合わせて上記ウェーハを吸着し、次工程まで搬送する
ことを特徴とするウェーハの位置決め方法。 The notch portion obtained from the arithmetic device is set so that the notch portion of the wafer subjected to the detection and calculation by the wafer positioning detection device according to claim 1 or 2 has a predetermined rotation angle position. Based on the rotation angle position, the support table is rotated,
A wafer positioning method comprising: adsorbing the wafer with the suction pad aligned with the center of the wafer based on an eccentric amount and an eccentric direction of the wafer obtained from the arithmetic unit, and transporting the wafer to the next process.
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