JP2011082424A - エッジ位置検出器およびこれを備えたアライメント装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価かつ簡易に、半導体ウェハのエッジ位置の検出範囲を拡げることが可能なエッジ位置検出器およびアライメント装置を提供する。
【解決手段】エッジ位置検出部５０は、半導体ウェハ１２のエッジを挟んで対向するように配置された投光部５４および受光部５２を備える。投光部５４は、ＬＥＤ基板５４０、導光板５４４、および拡散板５４６を備える。ＬＥＤ基板５４０は、半導体ウェハ１２に対して光を照射するように構成され、かつ、アレイ状に配列された複数のＬＥＤチップ５４２を備える。導光板５４４は、ＬＥＤ基板５４０と対向する入射面および半導体ウェハ１２と対向する出射面を有する。拡散板５４６は、導光板５４４の出射面に設けられる。受光部５２は、ＬＥＤチップ５４２の配列方向に沿って延びるように設けられたＣＣＤ５２２およびＣＣＤ５２４を備える。
【選択図】図２

Description

この発明は、半導体ウェハのエッジ位置を検出するように構成されたエッジ位置検出器およびこれを備えたアライメント装置に関する。

通常、半導体ウェハの位置合わせを行うアライメント装置においては、半導体ウェハを吸着保持したウェハ支持チャックを回転させながら、エッジ位置検出器によって半導体ウェハの外縁一周分のエッジ位置を検出し、その検出結果に基づいてオリフラ位置を求め、求めたオリフラ位置を基準にして各ステージを移動させることによって、半導体ウェハの位置合わせを行っている。

そして、エッジ位置検出器は、通常、半導体ウェハのエッジを挟んで互いに距離を設けて対向するように配置された投光部および受光部を備えている。従来のエッジ位置検出器の中には、半導体ウェハのエッジ位置の検出範囲を拡げるために、発光素子からの光を複数のレンズを経由させた上で半導体ウェハのエッジに照射するように構成された投光部を採用するものがあった（例えば、特許文献１参照。）

特開平１０−２８４５８０号公報

しかしながら、上述の特許文献１に示すような投光部が複数のレンズを備える構成においては、レンズが高価であることから、コストが非常にかかる。また、レンズの大型化は技術的な困難性を伴うことが多いため、半導体ウェハのエッジ位置の検出範囲を拡げることが困難になることがある。さらに、上述の特許文献１に示すように単一の点光源を用いている場合には、半導体ウェハのエッジ位置の検出範囲を拡げることにより、光量が低下し易いという不都合もある。

この発明の目的は、安価かつ簡易に、半導体ウェハのエッジ位置の検出範囲を拡げることが可能なエッジ位置検出器およびアライメント装置を提供することである。

この発明に係るエッジ位置検出器は、半導体ウェハのエッジ位置を検出するように構成される。このエッジ位置検出器は、半導体ウェハのエッジを挟んで対向するように配置された投光部および受光部を備える。

投光部は、発光部、導光板、および拡散板を備える。発光部は、半導体ウェハに対して光を照射するように構成され、かつ、アレイ状に配列された複数の発光素子を備える。発光素子の一例としては、発光ダイオードが挙げられる。また、発光素子は、半導体ウェハの半径方向に沿って配列されることが好ましい。

導光板は、発光部と対向する入射面および半導体ウェハと対向する出射面を有する。拡散板は、導光板の出射面に設けられる。

一方で、記受光部は、発光素子の配列方向に沿って延びるように設けられた受光素子を備える。受光素子の一例としては、光電変換素子としてのＣＣＤが挙げられる。

この構成においては、アレイ状に配列された複数の発光素子から出射した光が、導光板の入射面を介して導光板内部に入り、出射面に設けられた拡散板を介して半導体ウェハのエッジに対して照射される。

このように、複数の発光素子と半導体ウェハのエッジとの間に導光板が介在することにより、拡散板の長さにわたって均一な光を半導体ウェハのエッジに対して照射することが可能になる。このため、レンズのような高価な部品を使用することなく、点光源からの光の照射範囲を拡げることが可能になる。

また、複数の発光素子と半導体ウェハのエッジとの間に導光板が介在することにより、特定の発光素子が光量劣化しても、半導体ウェハのエッジに均一な光が照射されるため、エッジ位置検出誤差が発生しにくい。さらに、比較的容易にエッジ位置の検出範囲を拡げることが可能となり、かつ、エッジ位置の検出範囲を拡げても光量不足が発生しにくい。

上記の構成において、拡散板に、出射面から出射する光の出射角度を狭めるように構成された出射角度制御シートを設けることが好ましい。その理由は、出射角度制御シートを設けることにより出射面から出射する光を平行光に近づけることが可能となり、エッジ位置検出誤差が発生しにくくなるからである。この出射角度制御シートの例としては、覗き見防止シート等の視野角度制御用の光学シートが挙げられるが、これに限定されるものではない。

この発明によれば、安価かつ簡易に、半導体ウェハのエッジ位置の検出範囲を拡げることが可能になる。

本発明の実施形態に係るアライメント装置の概略構成を示す図である。 エッジ位置検出部の概略構成を示す図である。 投光部のハウジングおよび下カバーの概略構成を示す図である。 エッジ位置検出部の他の構成例を示す図である。

図１を用いて、本発明の実施形態に係るアライメント装置１０の概略構成を説明する。アライメント装置１０は、半導体ウェハ１２を支持するように構成されたウェハ支持チャック１４、およびウェハ支持チャック１４に支持された半導体ウェハ１２のエッジ位置を検出するように構成されたエッジ位置検出部５０を備える。

エッジ位置検出部５０は、半導体ウェハ１２に対して光を照射するように構成された投光部５４、および半導体ウェハ１２のエッジを挟んで投光部５４に対向するように配置され、投光部５４が照射した光の入射状態を検出するように構成された受光部５２を備える。

また、アライメント装置１０は、半導体ウェハ１２を回転させるための第１のステージ１６、半導体ウェハ１２をＸ方向に移動させる第２のステージ１８、および半導体ウェハ１２をＹ方向に移動させる第３のステージ２０を備えている。

さらに、アライメント装置１０は、ＬＥＤ駆動部３２、照度センサ３４、信号処理部３６、θ軸駆動部３８、Ｘ軸駆動部４０、Ｙ軸駆動部４２、および制御部３０を備えている。

制御部３０は、半導体ウェハ１２を吸着保持したウェハ支持チャック１４を第１のステージ１６によって回転させながら、エッジ位置検出部５０によって半導体ウェハ１２の外縁一周分のエッジ位置を検出させる。そして、制御部３０は、受光部５２から出力され、信号処理部３６を介して入力する信号に基づいて、半導体ウェハ１２の外縁一周分のエッジ位置を計測する。

その後、制御部３０は、計測した半導体ウェハ１２の外縁一周分のエッジ位置からオリフラ位置を求め、求めたオリフラ位置を基準にして、半導体ウェハ１２を所定の位置へ移動させるための位置合わせ処理を実行する。具体的には、制御部３０は、位置合わせ処理において、半導体ウェハ１２のオリフラ位置に基づいて、θ軸駆動部３８、Ｘ軸駆動部４０、およびＹ軸駆動部４２を駆動し、第１のステージ１６、第２のステージ１８、および第３のステージ２０をそれぞれ所定の量だけ移動させる。

続いて、図２を用いてエッジ位置検出部５０の概略構成を説明する。図２に示すように、投光部５４は、ハウジング５４８、ＬＥＤ基板５４０、導光板５４４、拡散板５４６、および下カバー５４９を備える。

ハウジング５４８は、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示すように、筒状を呈しており、内部にて導光板５４４を収容して支持するように構成されるとともに、上端部にてＬＥＤ基板５４０（図３においては図示省略。）を支持するように構成されている。

ＬＥＤ基板５４０は、図２に示すように、アレイ状に配列された複数のＬＥＤチップ５４２を備えている。この実施形態では、ＬＥＤ基板５４０は、ＬＥＤアレイがＹ軸に平行になるように配置されているが、この構成には限定されない。例えば、ＬＥＤアレイがＸ軸に平行になるようにＬＥＤ基板５４０を配置することも可能である。

導光板５４４は、例えば、アクリルによって構成されており、各ＬＥＤチップ５４２から出力した光を一旦内部に閉じ込めて、内部に閉じ込めた光を拡散板５４６が取り付けられた底面から面発光させるように構成される。ここでは、ＬＥＤ基板５４０と対向する上面に導光板５４４の入射面が配置され、半導体ウェハ１２と対向する底面に導光板５４４の出射面が配置されているが、この構成には限定されない。例えば、導光板５４４の側面に入射面を設け、この入射面に対向するようにＬＥＤ基板５４０を配置する構成を採用することも可能である。

下カバー５４９は、図３（Ｄ）〜図３（Ｆ）に示すように、拡散板５４６を支持しつつ、ハウジング５４８の底面の開口部を覆うように構成される。下カバー５４９は、導光板５４４の底面から発した光を半導体ウェハ１２の端部に導くためのスリット状の孔５５０が設けられている。また、下カバー５４９には、図２に示すように、拡散板５４６を介して発せられる光の照度を検出するための照度センサ３４が配置される。なお、この実施形態では、ハウジング５４８および下カバー５４９の素材として、それぞれアルマイト処理を施したアルミニウムを採用しているが、これに限定されるものではない。

一方で、受光部５２は、光電変換素子としてのＣＣＤ５２２およびＣＣＤ５２４を備えている。ＣＣＤ５２２およびＣＣＤ５２４は、それぞれＬＥＤアレイの配列方向に沿って延びるように配列されている。ここでは、互いに分割された２つのＣＣＤを用いているが、十分な長さを有する単一のＣＣＤを用いることも可能である。

上述の構成において、ＬＥＤ基板５４０から投射された光は、導光板５４４を通って拡散板５４６を照射する。受光部５２から見ると、拡散板５４６は均一な拡散光源となるため、レンズのような高価な部品を使用することなく、Ｙ軸方向の広範囲にわたって均一な光の照射を行うことが可能となる。この結果、アライメント装置１０において、様々なサイズのウェハのアライメント処理を行うことが可能になる。

また、投光範囲を拡げる際には、ＬＥＤアレイの長さおよび導光板５４４の長さを適宜延長することによって対応することが可能であるため、光量を低下させることなく投光範囲を容易に拡大することが可能になる。

さらに、複数のＬＥＤチップ５４２からの光が導光板５４４を経由して拡散板５４６に至るため、特定のＬＥＤチップ５４２が劣化しても、拡散板５４６上の光量分布の勾配が急激に変化しないという有益な作用効果を奏する。特に、導光板５４４の長さが長いほどこの作用効果が顕著となる。

続いて、図４（Ａ）および図４（Ｂ）を用いて、エッジ位置検出部の他の構成例を説明する。上述の実施形態において、拡散板５４６から発せられる光は、図４（Ａ）に示すように、平行光ではなく拡散光である。このため、拡散板５４６と半導体ウェハ１２との間の距離が長くなる場合には、半導体ウェハ１２のエッジによる受光部５２上の光量変化は、緩やかなＳ字状となり易く、境界の影がぼやけることがあった。

そこで、図４（Ｂ）に示すように、導光板５４４から放射される光の垂直成分を大きくするために、拡散板５４６の下に、拡散板５４６から出射する光の出射角度を狭めるように構成された出射角度制御シート（例：覗き見防止シート等）５４７を配置することが好ましい。

適切な出射角度制御機能を有する出射角度制御シート５４７を用いることにより、拡散板５４６から発せられる光を実質的に平行光にすることが可能であるため、半導体ウェハ１２のエッジ位置検出精度を向上させることが可能である。また、拡散板５４６と半導体ウェハ１２との間の距離が長くなる場合であっても、半導体ウェハ１２のエッジによる受光部５２上の光量変化がＳ字状となることを防止することが可能になる。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０−アライメント装置
３０−制御部
５０−エッジ位置検出部
５２−受光部
５４−投光部
５２２、５２４−ＣＣＤ
５４０−ＬＥＤ基板
５４２−ＬＥＤチップ
５４４−導光板
５４６−拡散板
５４９−下カバー

Claims (4)

1. 半導体ウェハのエッジ位置を検出するように構成され、かつ、半導体ウェハのエッジを挟んで対向するように配置された投光部および受光部を備えたエッジ位置検出器であって、
   前記投光部は、
   前記半導体ウェハに対して光を照射するように構成され、かつ、アレイ状に配列された複数の発光素子を備えた発光部と、
   前記発光部と対向する入射面および前記半導体ウェハと対向する出射面を有する導光板と、
   前記導光板の出射面に設けられた拡散板と、
   を備える一方で、
   前記受光部は、前記発光素子の配列方向に沿って延びるように設けられた受光素子を備えたエッジ位置検出器。
2. 前記拡散板に、前記出射面から出射する光の出射角度を狭めるように構成された出射角度制御シートを設けた請求項１に記載のエッジ位置検出器。
3. 前記発光素子は、発光ダイオードであり
   前記受光素子は、光電変換素子としてのＣＣＤである請求項１または２に記載エッジ位置検出器。
4. 半導体ウェハの位置合わせを行うアライメント装置であって、請求項１〜３のいずれか１項に記載のエッジ位置検出器を備えたアライメント装置。

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