JP2874795B2 - Orientation flat detector - Google Patents

Orientation flat detector

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JP2874795B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はウェーハのオリエンテーションフラット検出
装置、殊に、光透過性を有するガラスウェーハ等のオリ
エンテーションフラットを検出するのに好適な装置に関
するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for detecting an orientation flat of a wafer, and more particularly to an apparatus suitable for detecting an orientation flat of a glass wafer or the like having a light transmitting property. .

[従来の技術] ウェーハには位置合わせに使用するオリエンテーショ
ンフラットとよばれる平坦部が設けられている。
[Prior Art] A wafer is provided with a flat portion called an orientation flat used for alignment.

このオリエンテーションフラットを検出する方法とし
ては従来次のような検出装置が提案されている。
As a method for detecting the orientation flat, the following detection devices have been conventionally proposed.

接触式のものとしては、測定子をウェーハの外周端に
当接させ、ウェーハを中心軸回りに回転させることによ
り、測定子の変位を求めてその変位の最大値をオリエン
テーションフラットの位置とするものがある。
As for the contact type, the probe is brought into contact with the outer peripheral edge of the wafer, and the wafer is rotated around the center axis to determine the displacement of the probe, and the maximum value of the displacement is set as the orientation flat position. There is.

また、非接触式のものとしては、シリコンウェーハの
オリエンテーションフラットの位置検出に使用されてい
る第5図のような検出装置である。第5図に基づいてそ
の構成を説明する。
The non-contact type is a detection device as shown in FIG. 5 which is used for detecting the position of an orientation flat of a silicon wafer. The configuration will be described with reference to FIG.

21はオリエンテーションフラット(OF)をもつウェー
ハであり、22はこのウェーハ21を中心軸回りに回転させ
る回転ステージである。23はウェーハ21の外周端付近を
ウェーハ21と垂直な方向から投影する光源であり、24は
この投影光を平行光束にするためのレンズである。25は
イメージセンサ等光源からの投影光を受光する受光部で
あり、26は受光部からの情報を取り込んでオリエンテー
ションフラットの位置を検出する処理部である。
Reference numeral 21 denotes a wafer having an orientation flat (OF), and reference numeral 22 denotes a rotary stage for rotating the wafer 21 around a central axis. Reference numeral 23 denotes a light source for projecting the vicinity of the outer peripheral end of the wafer 21 from a direction perpendicular to the wafer 21, and reference numeral 24 denotes a lens for converting the projection light into a parallel light flux. Reference numeral 25 denotes a light receiving unit that receives projection light from a light source such as an image sensor. Reference numeral 26 denotes a processing unit that receives information from the light receiving unit and detects the position of the orientation flat.

上記のような構成の装置により、回転角に対する受光
部25の光量を検出したり、回転角に対する回転中心まで
の距離をサンプリングして、オリエンテーションフラッ
トの位置を検出していた。
With the device having the above-described configuration, the position of the orientation flat is detected by detecting the light amount of the light receiving unit 25 with respect to the rotation angle or sampling the distance to the rotation center with respect to the rotation angle.

[発明が解決しようとする課題] しかし、前者である接触式の場合、ウェーハと測定子
が接触するので、ウェーハまたは測定子のダストが発生
し、ウェーハに付着するという重大な欠点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the case of the contact type, which is the former, since the wafer comes into contact with the probe, there is a serious disadvantage that dust on the wafer or the probe is generated and adheres to the wafer.

また、後者のような非接触式の装置は、ウェーハ21が
光源23からの光を透過しないという性質を利用したもの
であるので、半導体製造用のマスクとして使用されるガ
ラスウェーハのような光源の発する光束の波長に対して
光透過性を有するウェーハのオリエンテーションフラッ
トの位置検出には採用できないものである。すなわち、
ウェーハはオリフラ部とその他の外周部とで光量差が現
れず、また、イメージセンサ等による回転角に対する回
転中心までの距離も検出できない。
Further, since the non-contact type device such as the latter utilizes the property that the wafer 21 does not transmit light from the light source 23, the light source such as a glass wafer used as a mask for semiconductor manufacturing is used. It cannot be used for detecting the position of the orientation flat of a wafer having light transmittance with respect to the wavelength of the emitted light beam. That is,
The wafer has no difference in light amount between the orientation flat portion and the other outer peripheral portion, and cannot detect the distance from the rotation angle to the rotation center by an image sensor or the like.

本発明は上記理由に鑑み案出されたもので、ガラスウ
ェーハのような光透過性を有するウェーハのオリエンテ
ーションフラットの位置も検出することのできる装置を
提供することを技術課題とする。
The present invention has been devised in view of the above-described reason, and has as its technical object to provide an apparatus capable of detecting the position of an orientation flat of a light-transmitting wafer such as a glass wafer.

[課題を解決するための手段] 前記目的を達成するために、本発明のオリエンテーシ
ョンフラット検出装置は、オリエンテーションフラット
をもつウェーハを回転軸回りに回転させる回転手段と、
前記オリエンテーションフラットと光軸が平行できない
とき前記ウェーハ端面に照射されて直進せず、平行なと
きは直進する部分を有するように配置された平行光束を
投影する測定投影光学系と、該測定投影光学系の直進す
る光束を受光する位置に配置された受光素子と、該受光
素子からの情報に基づいて前記オリエンテーションフラ
ットの位置を導き出す処理部とからなることを特徴とし
ている。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, an orientation flat detection device of the present invention includes: a rotation unit configured to rotate a wafer having an orientation flat around a rotation axis;
A measurement projection optical system for projecting a parallel light beam arranged so as to have a portion which is irradiated to the wafer end face when the orientation flat and the optical axis cannot be parallel and does not travel straight, and when the orientation flat is parallel, has a portion which travels straight; and It is characterized by comprising a light receiving element arranged at a position for receiving a light beam traveling straight in the system, and a processing unit for deriving the position of the orientation flat based on information from the light receiving element.

また、上記オリエンテーションフラット検出装置にお
いて、上記受光素子の信号により回転中心からの距離を
算出し、算出された距離が所定の範囲外のときはエラー
を表示する表示手段を設けたことを特徴としている。
Further, the orientation flat detection device is characterized in that a display means for calculating a distance from a rotation center based on a signal of the light receiving element and displaying an error when the calculated distance is out of a predetermined range is provided. .

さらに、上記距離を算出する基となる受光素子はリニ
アイメージセンサであることを特徴とするオリエンテー
ションフラット検出装置。
Further, the light receiving element from which the distance is calculated is a linear image sensor.

[実施例] 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の1実施例の構成を示す概略図であ
る。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of one embodiment of the present invention.

1は被検体であるガラスウェーハであり、第2図のOF
で示されるようなオリエンテーションフラットをもつ。
Reference numeral 1 denotes a glass wafer as an object, and OF in FIG.
Has an orientation flat as shown by.

2は真空吸着によりガラスウェーハ1を水平かつ回転
自在に保持する回転ステージであり、ガラスウェーハ1
の中心が回転ステージ2の回転軸上にあるようにセット
される。
Reference numeral 2 denotes a rotary stage for holding the glass wafer 1 horizontally and rotatably by vacuum suction.
Is set on the rotation axis of the rotary stage 2.

3は測定光を発する発光ダイオードであり、He−Neレ
ーザー光を用いてもよい。4は発光ダイオード3を発し
た光を平行光束とするコリメーティングレンズ、5は測
定光束を絞るアパーチャである。発光ダイオード3、コ
リメーティングレンズ4、アパーチャ5は測定投影系を
構成する。測定投影系は、オリエンテーションフラット
(OF)と測定投影系の光軸が平行でないとき遮光され、
平行なときは遮光されず直進する部分を有するように配
置する(第1図及び第2図参照)。
Reference numeral 3 denotes a light-emitting diode that emits measurement light, and may use He-Ne laser light. Reference numeral 4 denotes a collimating lens for converting the light emitted from the light emitting diode 3 into a parallel light beam, and reference numeral 5 denotes an aperture for narrowing the measurement light beam. The light emitting diode 3, the collimating lens 4, and the aperture 5 form a measurement projection system. The measurement projection system is shielded when the orientation flat (OF) and the optical axis of the measurement projection system are not parallel,
When they are parallel, they are arranged so as to have a portion that goes straight without being shielded from light (see FIGS. 1 and 2).

オリエンテーションフラットと測定投影系の光軸が平
行でないときの測定光の光路を第3図を使用して説明す
る。Aを測定投影光軸とすると、両者が平行でないとき
は、ガラスウェーハ1の端面に照射した測定光は一部が
反射して光路Rとなり、一部の透過光は屈折して光路T
となり、光路Aを直進する成分はなくなる。
The optical path of the measurement light when the orientation flat and the optical axis of the measurement projection system are not parallel will be described with reference to FIG. When A is a measurement projection optical axis, when both are not parallel, a part of the measurement light applied to the end face of the glass wafer 1 is reflected and becomes an optical path R, and a part of the transmitted light is refracted and an optical path T
Thus, there is no longer a component that travels straight along the optical path A.

6は受光素子で入射光量を検出するフォトダイオード
やラインイメージセンサを使用する。受光素子6はウェ
ーハ1により遮光されず、直進する測定光束が入射する
位置に置く。
Reference numeral 6 denotes a light receiving element that uses a photodiode or a line image sensor that detects the amount of incident light. The light receiving element 6 is not shielded by the wafer 1 and is placed at a position where a measurement light beam that goes straight ahead enters.

なお、測定投影系と受光部の配置は、オリエンテーシ
ョンフラットの位置によりその入射量が変化する位置で
あれば原理的に不都合はない。
The arrangement of the measurement projection system and the light receiving unit is not in principle inconvenient as long as the incident amount changes depending on the position of the orientation flat.

発光ダイオード3、コリメーティングレンズ4、アパ
ーチャ5、イメージセンサ6はウェーハ1のサイズによ
り一体的に移動できる構成になっている。
The light emitting diode 3, the collimating lens 4, the aperture 5, and the image sensor 6 are configured to be able to move integrally according to the size of the wafer 1.

7はプリアンプで受光素子6からの信号を増幅する。
増幅された信号はA/Dコンバータ8にてデジタル信号化
し、ラッチ9に一時記録し、記録されたデータはメモリ
10に書き込まれる。
A preamplifier 7 amplifies the signal from the light receiving element 6.
The amplified signal is converted into a digital signal by the A / D converter 8 and is temporarily recorded in the latch 9. The recorded data is stored in the memory 9.
Written to 10.

11は装置全体を制御し処理するマイクロコンピュータ
である。
A microcomputer 11 controls and processes the entire apparatus.

12は回転ステージ2を駆動するモータである。13はモ
ータ駆動ドライバ、14はモータ駆動制御回路であり、回
転ステージ2を一定角度ずつ回転駆動する。
Reference numeral 12 denotes a motor for driving the rotary stage 2. Reference numeral 13 denotes a motor drive driver, and reference numeral 14 denotes a motor drive control circuit that drives the rotary stage 2 to rotate at a constant angle.

15は回転ステージ2が一定角度ずつ駆動する都度に加
算して、回転角度を得るアドレスカウンタである。
Reference numeral 15 denotes an address counter for adding a rotation angle every time the rotary stage 2 is driven at a constant angle to obtain a rotation angle.

なお、回転ステージ2の角度検出にはロータリーエン
コーダ等を用いることもできる。
Note that a rotary encoder or the like can be used for detecting the angle of the rotary stage 2.

以上のような構成の実施例において、次にその動作を
説明する。
Next, the operation of the embodiment having the above configuration will be described.

図示なき装置により搬送されてきたガラスウェーハ1
を図示なき装置により回転ステージ2の回転中心にその
円中心を一致させ回転ステージ2に真空吸着し、水平か
つ回転自在に保持する。
Glass wafer 1 transported by equipment not shown
The center of the circle is made to coincide with the center of rotation of the rotary stage 2 by a device not shown, and the rotary stage 2 is vacuum-adsorbed and held horizontally and rotatably.

次に、発光ダイオード3が発光し測定が開始される。 Next, the light emitting diode 3 emits light and measurement is started.

マイクロコンピュータ11はモータ駆動制御回路14の作
動信号を発し、モータ駆動ドライブ13を介してモータ12
を一定角度ずつ回転駆動する。これにより回転ステージ
2に保持されたガラスウェーハ1も一定角度ずつ回転す
る。一定角度ずつ回転するごとにアドレスカウンタ15が
加算される。このタイミングの受光素子6からの信号を
プリアンプ7にて増幅し、A/Dコンバータ8にてデジタ
ル信号化しラッチ9に記録する。記録されたデータはメ
モリ10に書き込まれる。
The microcomputer 11 issues an operation signal of the motor drive control circuit 14 and sends the operation signal to the motor 12 via the motor drive 13.
Are driven to rotate at a constant angle. Thereby, the glass wafer 1 held on the rotary stage 2 also rotates by a certain angle. The address counter 15 is incremented each time it rotates by a certain angle. The signal from the light receiving element 6 at this timing is amplified by the preamplifier 7, converted into a digital signal by the A / D converter 8, and recorded in the latch 9. The recorded data is written to the memory 10.

ガラスウェーハ1が1回転するまで上記動作を繰り返
し、1回転分のデータがメモリ10に記録され、マイクロ
コンピュータ11により処理される。
The above operation is repeated until the glass wafer 1 makes one rotation, and data for one rotation is recorded in the memory 10 and processed by the microcomputer 11.

第3図はこのようにして得られたガラスウェーハ1の
回転角に対する受光部の受光光量の変化の一例を示した
ものである。受光光量が最大のときの回転角度がオリエ
ンテーションフラットの位置を特定する。また、その位
置は光量変化の起点及び終点の中間位置で表わすことも
できる。
FIG. 3 shows an example of the change in the amount of light received by the light receiving unit with respect to the rotation angle of the glass wafer 1 obtained in this manner. The rotation angle when the amount of received light is the maximum specifies the position of the orientation flat. Further, the position can be represented by an intermediate position between the starting point and the ending point of the light amount change.

なお、本実施例ではガラスウェーハ1の中心が回転ス
テージ2の回転軸上にあるように確実にセットされるこ
とを前提としたが、何らかの原因で偏心のため誤測定さ
れる可能性がある。したがって、リニアイメージセンサ
で遮光位置(または受光位置)を検出し、回転中心との
距離を得ることにより誤測定かどうかを判断し、その結
果を表示することができる。遮光位置(または受光位
置)の検出は、ホトダイオードの場合においても、例え
ば測定光をウェーハ入射前にビームスプリッタで分割
し、受光位置でのそれぞれの光量比を取ることによって
ほぼ正確に検出できる。
In this embodiment, it is assumed that the center of the glass wafer 1 is surely set so as to be on the rotation axis of the rotary stage 2, but there is a possibility that the measurement may be erroneously performed due to eccentricity for some reason. Therefore, it is possible to detect the light shielding position (or the light receiving position) with the linear image sensor, determine the erroneous measurement by obtaining the distance from the rotation center, and display the result. Even in the case of a photodiode, the light shielding position (or light receiving position) can be detected almost accurately, for example, by dividing the measuring light by a beam splitter before entering the wafer and obtaining the respective light amount ratios at the light receiving position.

[効果] 本発明の構成によれば、測定光源の波長に対して透過
する性質のウェーハのオリエンテーションフラットの位
置を容易に検出することができる。
[Effect] According to the configuration of the present invention, it is possible to easily detect the position of the orientation flat of the wafer having the property of transmitting the wavelength of the measurement light source.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本実施例のオリエンテーションフラット検出装
置の構成を示す説明図、第2図は測定投影系及び受光素
子とオリエンテーションフラットとの配置関係を示す説
明図である。第3図は測定光がウェーハの端面に照射さ
れたときの光路を示す説明図、第4図はオリエンテーシ
ョンフラットの回転角と受光光量の関係を示すグラフ、
第5図は従来の検出装置を示す説明図である。 1……ガラスウェーハ 2……回転ステージ 3……発光ダイオード 4……コリメーティングレンズ 5……アパーチャ 6……受光素子 12……モータ
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an orientation flat detecting device of the present embodiment, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing an arrangement relationship between a measurement projection system, a light receiving element, and an orientation flat. FIG. 3 is an explanatory diagram showing an optical path when measurement light is applied to the end face of the wafer, FIG. 4 is a graph showing a relationship between the rotation angle of the orientation flat and the amount of received light,
FIG. 5 is an explanatory view showing a conventional detection device. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Glass wafer 2 ... Rotation stage 3 ... Light emitting diode 4 ... Collimating lens 5 ... Aperture 6 ... Light receiving element 12 ... Motor

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】オリエンテーションフラットをもつウェー
ハを回転軸回りに回転させる回転手段と、 前記オリエンテーションフラットと光軸が平行でないと
き前記ウェーハ端面に照射されて直進せず、平行なとき
は直進する部分を有するように配置された平行光束を投
影する測定投影光学系と、 該測定投影光学系の直進する光束を受光する位置に配置
された受光素子と、 該受光素子からの情報に基づいて前記オリエンテーショ
ンフラットの位置を導き出す処理部と、からなることを
特徴とするオリエンテーションフラット検出装置。
A rotating means for rotating a wafer having an orientation flat around a rotation axis; and a portion which is irradiated on the wafer end face when the orientation flat and the optical axis are not parallel and does not go straight, and when the optical axis is parallel, a portion which goes straight. A measuring projection optical system for projecting a parallel light beam arranged so as to have a light receiving element disposed at a position for receiving a straight light beam of the measuring projection optical system; and the orientation flat based on information from the light receiving element. And a processing unit for deriving the position of the orientation flat.
【請求項2】第1項のオリエンテーションフラット検出
装置において、 上記受光素子の信号により回転中心からの距離を算出
し、算出された距離が所定の範囲外のときはエラーを表
示する表示手段を設けたことを特徴とするオリエンテー
ションフラット検出装置。
2. An orientation flat detecting apparatus according to claim 1, further comprising a display means for calculating a distance from a rotation center based on a signal from said light receiving element, and displaying an error when the calculated distance is out of a predetermined range. An orientation flat detection device.
【請求項3】第2項の受光素子はリニアイメージセンサ
であることを特徴とするオリエンテーションフラット検
出装置。
3. An orientation flat detecting device according to claim 2, wherein said light receiving element is a linear image sensor.
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