JP3009243B2 - Vノッチウエハの位置決め機構 - Google Patents

Vノッチウエハの位置決め機構

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JP3009243B2 JP3114030A JP11403091A JP3009243B2 JP 3009243 B2 JP3009243 B2 JP 3009243B2 JP 3114030 A JP3114030 A JP 3114030A JP 11403091 A JP11403091 A JP 11403091A JP 3009243 B2 JP3009243 B2 JP 3009243B2
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俊明 谷内
哲也 渡邉
孝浩 二宮
卓朗 細江
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、Vノッチを有するウ
エハを検査ステージに対して位置決めする方法と、その
機構に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体ICの素材に用いられるウエハ
は、表面に異物が付着すると品質が劣化するので光学式
の異物検査装置により検査される。検査は流れ作業によ
り行われ、ウエハカセットに収納されたウエハは検査ス
テージに搬送されてチャック部にエア吸着され、回転し
て行われる。
【0003】図3の(a)はウエハの形状を示し、Oは
ウエハ1の中心である。ウエハ1には、以前は円周の一
部を点線のように切り欠いてオリエンティション・フラ
ット(OFまたはOF′)が設けられていた。しかし、
OF,OF′は切り取られた部分がロスとなり、また切
り欠きによりウエハにストレスが生じて特性に影響する
などの欠点があるので、最近では円周にV字形の溝(V
ノッチ)を設けることが行われている。最近ではVノッ
チの深さが浅くなり、そのVノッチの深さは約1mmと
される。検査においては図の(b)に示すように、ウエ
ハ1の中心Oを検査ステージ2の回転中心O′に位置合
わせするとともに、Vノッチを一定の角度方向(図の場
合はy軸方向)に載置して吸着することが必要である。
このような、中心の位置合わせとVノッチの角度合わせ
を、検査ステージで行うことは勿論可能であるが、この
ために検査ステージの稼働率が低くなるので、検査の前
の段階で予め行うことが好ましい。これに対して、この
発明の発明者によりプリアライメント方式が考案され、
「ウエハのプリアライメント方式」として特許出願(特
開昭4−290455号)されている。
【0004】図4により上記のプリアライメント方式の
概要を説明する。ウエハカセット1′に収納された被検
査のウエハ1は、中心Oの位置とVノッチ(単にVで示
す)の方向はランダムである。ウエハ1はハンドリング
アーム3によりプリアライメント・ステージ4に搬送さ
れ、まず、中心の位置合わせがなされ、ついでVがV′
の位置まで角度θ回転されてプリアライメントが終了
し、ウエハ1はハンドリングアーム3により検査ステー
ジ2まで搬送されて載置される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上のプリアライメン
ト方式は、OFを有するウエハに対して開発されたもの
で、Vノッチウエハに対してもかなりの程度有効ではあ
るが、最近の半導体ICはますます高集積化しているた
め、検査ステージにおける位置合わせには従来以上の高
精度が要求されており、Vノッチウエハに対しては上記
のプリアライメント方式はいま一つ満足できない。そこ
で、プリアライメントされたか否かに拘らず、Vノッチ
ウエハ1を検査ステージ2において高精度にアライメン
トすることが必要となった。すなわち、Vノッチの深さ
は約1mmか、それ以下となる高精度な位置決めになる
ために、Vノッチにピンが嵌入したときのウエハの移動
量が微小になる。そのため1個の光学センサをウエハの
エッジに対応させて配置してウエハを回転させたときに
そのON/OFFの状態によりVノッチ検出あるいは位
置決め検出をするとVノッチの部分でも光学センサがO
N/OFFするために誤検出が発生する問題がある。
の発明は以上に鑑みてなされたもので、検査ステージに
載置されたVノッチウエハを、簡単な構成で高精度で位
置決めするVノッチウエハの位置決め機構を提供するこ
とを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明のVノッチウエ
ハの位置決め機構の特徴は、Vノッチウエハを載置/吸
着して回転するチャック部を有する検査ステージにおけ
る、Vノッチウエハの位置決め機構であって、チャック
部に載置されるウエハの円周の分散した3点に、それぞ
れスプリングにより内方に付勢され、ウエハ円周のエッ
ジを押圧する2個の押圧ピンと、エッジを押圧するとと
もにVノッチに嵌入する角度決めピンとを有し、この
度決めピンの近傍の両側においてこの角度決めピンが前
記Vノッチに嵌入した状態でエッジに内接する位置およ
びこの位置よりもさらに角度決めピンがVノッチに嵌入
したときにウエハが移動する量に対応するVノッチの深
さだけ内方の位置とにそれぞれ配設された2個の光セン
を備えていて、ウエハの中心および角度位置決めを2
個の光センサがエッジの内側になっていることを検出す
ることにより行うものである。
【0007】
【作用】上記の位置決め機構においては、チャック部に
載置されたウエハはまず吸着が解放される。これに対し
て、それぞれスプリングにより内方に付勢された角度決
めピンと2個の押圧ピンが、ウエハ円周の3等分点のエ
ッジを押圧し、ウエハの中心が正しく位置決めされる。
これにより中心が位置決めされたウエハに対して2個の
光センサが動作し、両者がともにOFFであるときはV
ノッチはすでに位置決めされている。しかし、一般に
は、一方がON、他方がOFFとなるので、そのときは
ウエハを吸着していずれかの方向に回転し、両者がとも
にOFFとなる角度位置で停止すると角度決めされる。
ただしこの回転により、両者がともにONとなるとき
は、Vノッチが一方の光センサと一致したことを示すの
で、その光センサと角度決めピンのなす角度だけさらに
回転するとともにOFFとなって角度決めされる。なお
前記の2個の光センサが動作における中心および角度
位置決めの判定条件のONとOFFは逆であってもよ
い。この場合、2個の光センサが角度決めピンの近傍の
両側においてこの角度決めピンがVノッチに嵌入した状
態でウエハのエッジに内接する位置およびこの位置より
もさらに角度決めピンがVノッチに嵌入したときにウエ
ハが移動する量に対応するVノッチの深さだけ内方の位
置とにそれぞれ配設され、特に、2つの光センサがVノ
ッチの深さに対応する位置関係にあるので2つの光セン
サの検出状態でウエハの現在の位置決め状態が確実に得
られ、たとえVノッチの深さが浅くなっても角度決めピ
ンのVノッチへの嵌入と同時に高い精度でのウエハの中
心位置決めが簡単な構成で誤検出なくできる。
【0008】
【実施例】図1はこの発明によるVノッチウエハの位置
決め機構の一実施例を示し、(a)は全体図、(b)は
部分図で、これらによりまず構成を説明する。図1の
(a)において、検査ステージ2はチャック部21と、
これを回転するモータ22、およびチャック部に吸着さ
れたウエハ1を上下に移動するZ機構23とにより構成
される。ただしZ機構23はこの発明には関係ない。5
は位置決め機構を示し、ウエハ1の円周の3等分点に角
度決めピン52aと押圧ピン52b,52c、および各
ピンをウエハの正しい位置に停止する3個のストッパ5
21a,521b,521cとをそれぞれ配設し、各ピ
ンをスプリング54a,54b,54cによりそれぞれ
内方に付勢する。これに対して各ピンが挿入されるカム
溝53a,53b,53cを有するカム板51を設け、
これを4個のローラー55a,55b,55cおよび5
5dにより支持し、駆動輪57の駆動により一定の角度
範囲を回転させる。ここで各カム溝の形状などについて
述べると、各カム溝の幅は各ピンの直径よりやや大きく
して動作に余裕を持たせる。カム溝53a,53b内方
で円周に沿う“く”の字形とし、カム溝53cは直線状
で斜め方向とし、ウエハ1のエッジを横切るように設け
る。また各スプリングの付勢力はスプリング54aと5
4bは同一とするが、54cはこれより弱く設定する。
次に、角度決めピン52aの近傍の両側の、ウエハ1の
エッジに内接する位置と、エッジよりVノッチの深さだ
け内方の位置とに2個の光センサ56a,56bを配設
する。光センサは投受光方式でも反射光方式でもよい
が、その光ビームの直径はVノッチの大きさ程度、例え
ば1mmのものを用いる。なお、以下の説明では、Vノ
ッチに嵌入する角度決めピン52aと押圧ピン52b,
52c、カム溝53a,53b,53c、スプリング5
4a,54b,54c、ローラー55a,55b,55
cおよび55dなどについては、必要に応じてa,b,
cの各添え字をない符号をもって代表して説明する。
【0009】図1の(b) は各ピン52における一部の垂直
断面を示し、モータ22に固定されたベース221 にはロー
ラー55によりカム板51が支持される。ベース221 にはウ
エハの正しい位置に対応して、各ピンに対するストッパ
521 を固定し、さらにベース221 に固定部581 と、これ
にリンク583 により結合した移動部582 よりなる斜め移
動機構58が取り付けられる。移動部582 には各ピン52が
取り付けられ、これらがカム溝53に沿って移動すると
き、リンク583 の作用により矢印Dのように斜め上下方
向に移動する。また移動部582 に光センサ59を設ける。
【0010】以上の位置決め機構の動作と機能を説明す
ると、チャック部21に載置されたウエハ1に対してカム
板51が回転し、各ピン52が内方に移動して押圧を開始す
ると、光センサ59によりピン52の押圧位置が検出され、
そのタイミングでチャック部21よりエアを噴射してウエ
ハが解放される。ついで、スプリング54の付勢力により
エッジが押圧されてウエハが移動し、各ピンがストッパ
521 の位置で停止して中心Oが位置決めされる。この場
合、スプリング54a,54b と54c の前記した付勢力の差に
より、ピン52a,52b に対してピン52c はやや自由である
のでウエハに対して無理な力がかからない。中心が位置
決めされたウエハに対して2個の光センサ56a,56b が動
作し、次に述べる方法によりVノッチの角度決めがなさ
れる。なお、各ピン52は押圧しない間は斜め移動機構58
の動作により下方に退避して検査に支障しない。
【0011】以下、図2により両光センサによるVノッ
チの角度決めを説明する。2個の光センサ56a,56
bを投受光方式のものとし、ウエハ1により投光側ある
いは受光側のいずれかが遮られることでウエハ1のエッ
ジ部分を検出するものとする。そして、これらをs
で表す。上記により中心が位置決めされとき両光セ
ンサがともにOFFであれば、(a)のようにピンp
がVに丁度嵌入して角度決めがなされた状態である。こ
の場合、前記したプリアライメント方式が適用された場
合は上記のように直ちに角度決めされることが多いが、
たまにはなされないことがあり、またウエハカセットよ
り直接検査ステージに搬送する場合は、そのまま角度決
めされなくて図の(b)の(イ)の状態となることが殆
どで、光センサsはON、光センサsはOFFとな
る。いま、Vノッチが実線のVの位置にあるとし、ウエ
ハをθの方向に回転してVがピンpの位置にくる
と、ピンpは絶えず押圧されているのでVに嵌入する
とともに、ウエハは微小距離上方に移動して(ハ)の状
態となり、両光センサはともにOFFとなる。ここでウ
エハの回転を停止して角度決めされる。また、もしVノ
ッチが点線のV′の位置にあるときは、θの回転を続
けるとV′は一回りして(ロ)に示すように光センサs
の位置にきて両光センサはともにONとなる。この位
置より、光センサsとピンpのなす角度θだけさ
らにウエハを回転すれば、(ハ)の状態となって角度決
めが終了する。角度θは予め判明している。以上にお
いて、両光センサとして反射方式のものを使用すること
は勿論差し支えないが、そのときは上記の判定条件のO
NとOFFは逆となる。以上の場合、2個の光センサs
,s は、角度決めピン52aの近傍の両側において
この角度決めピン52aがVノッチに嵌入した状態でウ
エハ1のエッジに内接する位置およびこの位置よりもさ
らに角度決めピン52aがVノッチに嵌入したときにウ
エハ1が移動する量に対応するVノッチの深さだけ内方
の位置とにそれぞれ配設されている。このように2つの
光センサs ,s がVノッチの深さに対応する位置関
係にあるので2つの光センサs ,s の検出状態でウ
エハの現在の位置決め状態が確実に得られ、たとえVノ
ッチの深さが浅くなっても角度決めピン52aのVノッ
チへの嵌入と同時にウエハ1の高い精度での中心位 置決
めが誤検出なく簡単な構造で実現できる。
【0012】
【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明による位
置決め機構においては、2個の光センサが角度決めピン
の近傍の両側においてこの角度決めピンがVノッチに嵌
入した状態でウエハのエッジに内接する位置およびこの
位置よりもさらに角度決めピンがVノッチに嵌入したと
きにウエハが移動する量に対応するVノッチの深さだけ
内方の位置とにそれぞれ配設され、特に、2つの光セン
サがVノッチの深さに対応する位置関係にあるので2つ
の光センサの検出状態でウエハの現在の位置決め状態が
確実に得られ、たとえVノッチの深さが浅くなっても角
度決めピンのVノッチへの嵌入と同時に高い精度でのウ
エハの中心位置決めが簡単な構成で誤検出なくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明による位置決め方法の一実施例の構
成図で、(a) は全体図、(b) は部分図である。
【図2】 図1におけるVノッチの角度決めの説明図で
ある。分図である。
【図3】 ウエハのVノッチと、検査ステージに対する
ウエハの位置決めの説明図である。
【図4】 特許出願中のプリアライメント方式の概要説
明図である。
【符号の説明】
1…ウエハ(またはVノッチウエハ)、1′…ウエハカ
セット、2…検査ステージ、21…チャック部、22…モー
タ、221 …ベース、23…Z機構、3…ハンドリングアー
ム、4…プリアライメント・ステージ、5…位置決め機
構、51…カム板、52…各ピン、52a …角度決めピン、52
b,52c …押圧ピン、521a,521b,521c…ストッパ、53a,53
b,53c …カム溝、54a,54b,54c…スプリング、55a,55b,5
5c,55d …ローラー、56a,56b …光センサ、57…駆動
輪、58…斜め移動機構、581 …固定部、582 …移動部、
583 …リンク、59…光センサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 二宮 孝浩 東京都千代田区大手町二丁目6番2号 日立電子エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 細江 卓朗 東京都千代田区大手町二丁目6番2号 日立電子エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−134814(JP,A) 特開 昭62−45039(JP,A) 特開 昭62−45142(JP,A) 特開 昭62−45145(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Vノッチウエハを載置/吸着して回転す
    るチャック部を有する検査ステージにおいて、該チャッ
    ク部に載置されるウエハの円周の分散した3点に、それ
    ぞれスプリングにより内方に付勢され、該円周のエッジ
    を押圧する2個の押圧ピンと、該エッジを押圧するとと
    もに該Vノッチに嵌入する角度決めピンを有し、この
    度決めピンの近傍の両側においてこの角度決めピンが前
    記Vノッチに嵌入した状態で前記エッジに内接する位置
    およびこの位置よりもさらに前記角度決めピンが前記V
    ノッチに嵌入したときに前記ウエハが移動する量に対応
    するVノッチの深さだけ内方の位置とにそれぞれ配設さ
    れた2個の光センサを備え、前記ウエハの中心および角
    度位置決めを前記2個の光センサが前記エッジの内側に
    なっていることを検出することにより行うVノッチウエ
    ハの位置決め機構。
JP3114030A 1991-04-18 1991-04-18 Vノッチウエハの位置決め機構 Expired - Fee Related JP3009243B2 (ja)

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