JP5104127B2 - ウェハ移載装置と、これを有する半導体製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウェハの積層工程におけるウェハ移載装置と、これを有する半導体製造装置に関する。

近年携帯型の電子機器、例えば携帯電話やノートパソコン、携帯型オーディオ機器、デジタルカメラの進歩が著しい。これに伴って、用いられる半導体装置に対してもチップ自体の性能向上に加え、チップの実装技術においても改良が求められ、特に、チップ実装面積の低減と半導体装置の高速駆動化の観点からの実装技術の改良が求められている。

チップ実装面積の低減のために、チップを積層することにより実装面積を増加させずに実装チップ量を増加させ、実効的な実装面積の低減をはかることが行われている。例えば、チップとチップや、チップと実装基板をワイヤによって接続するワイヤボンド方式によるもの、チップの裏面に設けられたマイクロバンプを介して、チップとチップや、チップと実装基板を接続するフリップチップ方式によるもの、或いはワイヤボンド方式、フリップチップ方式の双方を用いて、チップとチップや、チップと実装基板を接続するもの等が知られている。

また、半導体装置の高速駆動化のためには、チップの厚さを薄くし、貫通電極を用いることにより実現する方法が知られている。

そして、ワイヤボンド方式は半導体ベアチップの周囲にワイヤを張るため、半導体ベアチップ自体の占有面積以上の大きな占有面積を必要とし、またワイヤは１本ずつ張るので時間がかかる。これに対して、フリップチップ方式では半導体ベアチップの裏面に形成されたマイクロバンプにより接続するため、接続のための面積を特には必要とすることがなく、半導体ベアチップの実装に必要な面積は半導体ベアチップ自体の占有面積にほぼ等しく出来る。また接続面が接続に必要な全てのバンプを有するように出来るため、配線基板との接続は一括して行える。従ってフリップチップ方式は半導体ベアチップの実装に必要な占有面積を極小化して高密度実装化し、電子機器の小型化を図ると共に工期短縮ために最も適する方法となっている。

このようなチップと実装基板、及びチップとチップ間の接続方法の改良に加え、製造コスト面を低減する手段として、半導体チップが形成されたウェハを個々のチップに分離する前に再配線層や接続バンプの形成、場合によっては樹脂による封止が行われている。このウェハレベルでの処理が有効である半導体装置は、製造の歩留まりが高く、ピン数が少ない半導体装置であり、特にメモリーの生産に利点が多い。

一方、このような半導体装置を製造するための製造装置の開発も鋭意なされている。例えば、貼り合わせるべきウェハの位置あわせを行って接合するための装置が知られている。

ところで、先に記したように、フリップチップによる電極接合では、一般的にバンプを形成し、バンプとパッド、バンプとバンプ間の接合が行われる。この接合には、半田のような低融点の金属共晶結合による方法、非導電性樹脂の硬化時の収縮を利用した機械的な押圧による方法、導電性微粒子を分散させた非等方性導電性樹脂を介在させて導電性微粒子により接合を行う方法、バンプを加熱・加圧してバンプの金属分子を互いに拡散させた金属拡散接合による方法などがある。

このようなバンプを用いて接合する場合の問題として、熱処理を伴うことが上げられる。熱処理を行う時の第１の問題点は、ウェハ間の位置あわせ装置と電極接合装置を同一装置で行うと装置の温度が上昇し、機械的な部材が熱膨張して所定の機械的な精度が保たれなくなることである。第２の問題は、熱処理は一般的に処理時間が長いことである。このことにより、積層接合装置の稼働時間の中で熱処理の時間の割合が長くなり、生産性が悪くなることである。この第２の問題点は加熱を伴わない電極接合方法にも生じる問題であり、生産性の改善が望まれている所である。

この問題に対し、積層接合すべき２枚のウェハの位置あわせ工程及び重ね合わせ工程と、電極接続工程とを別装置で行うことが検討され、重ね合わせ工程後に位置ズレが生じないように仮接続とか仮固定という処理がなされている。

また、ウェハ同士の電極接合プロセスに加熱処理や加圧処理を伴う場合には、ウェハをウェハホルダに吸着させた状態でプロセス処理を行うのが一般的である。ウェハホルダを使用する場合は、ウェハを吸着した状態のウェハホルダを２組用意し、それらをウェハ張り合わせ装置内で高精度の位置決め処理を行いながら互いに対向させた状態で張り合わせ処理を行った後、電極接合処理装置に搬送することになる（例えば、特許文献１参照）。この一連の処理の最初の処理、すなわちウェハホルダにウェハを吸着させるウェハ移載処理においては、ウェハホルダに対して規定の精度でウェハを吸着保持させることが重要である。
特開２００５−３０２８５８号公報

従来の技術では、以下のような２つの問題があった。

ひとつは、ウェハホルダに対するウェハの位置決め精度の問題である。通常のウェハローダーロボットは旋廻軸や伸縮軸および走行軸など複数の駆動軸から成り立っているため搬送精度があまり高くない。従って、せっかくウェハプリアライメントユニットでウェハ偏芯成分除去およびノッチ位置合わせを行っても、ウェハホルダに移載した時にはウェハローダーロボットの搬送誤差が加算され、ウェハホルダ上に高精度でウェハを移載できない。ウェハローダーロボットの精度を上げればこの問題は解決するが、所望の精度を達成するにはウェハローダーロボットが非常に高価なものになり、装置の著しいコストアップになってしまう。

もうひとつの問題は、ウェハプリアライメント精度およびウェハローダーロボットの搬送精度を確保しても、ウェハによっては後工程であるウェハ張り合わせ装置で処理時間が極端に長くなるあるいは最悪の場合処理が出来ないといった事態が発生しうるという問題である。この問題は、接合対象となるウェハの外形基準座標（ノッチ位置基準）とウェハ上に形成された回路パターン座標のずれに起因する。

張り合わせ処理ではウェハの外形を基準にして張り合わせを行うのではなく、ウェハ上に形成されたパターンと同じ座標系のアライメントマークを基準にして張り合わせ処理が行われる。従ってウェハ上の最初のレイアに形成された回路パターンがノッチ位置に対して比較的大きな角度誤差を持って形成された場合には、外形基準（ノッチ位置基準）で正確に位置決めされたワーク（ウェハが吸着されたウェハホルダのことを言う）であっても、実際の張り合わせ処理の基準となるアライメントマークはその分ずれていることになる。

一方張り合わせ工程を行う装置においては、高精度にワークの位置決めを行う必要があることから撮像部には高倍率の光学系を使い、また位置決め用にレーザー干渉計が用いられることが多い。高倍率の光学系を使用すると必然的に撮像視野が狭くなるため、アライメントマークのずれがあると所定の領域を撮像した場合にその視野に入ってこない可能性がある。アライメントマークが検出できないと張り合わせ処理を行うことが出来ないので、このような場合は張り合わせ装置内のワークを保持しているステージを駆動して最初の撮像領域の周辺にアライメントマークがないかサーチする動作を行う必要があり、その場合処理時間が増大するという問題がある。さらに深刻な問題は、レーザー干渉計を使用している場合にはステージの可動範囲、特に回転方向の可動範囲が著しく狭いためサーチ範囲に制限があり、その結果ウェハによっては周辺領域のサーチ動作を行っても基準となるアライメントマークを検出出来ず、張り合わせ処理が出来ない場合が想定されるという問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みて行われたものであり、高精度なウェハ移載処理を行う装置とこれを有する半導体製造装置を安価な構成で提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、ウェハを保持した状態で水平面上に回転させるウェハ回転テーブルと、
前記ウェハ回転テーブル中心に対する前記ウェハのずれ量および回転原点に対するノッチ位置を検出するウェハ外形検出部と、
ウェハホルダ搬送部により搬送されるウェハホルダと、
前記ウェハホルダを保持しＸＹθ方向に移動可能なホルダステージと、
前記ウェハを前記ウェハ回転テーブルから前記ホルダステージに搬送するウェハ搬送部と、
前記ウェハ搬送部で搬送された前記ウェハを前記ウェハホルダに移載するための前記ホルダステージに設けられたリフトピン機構部と、
前記ホルダステージの上方に設置され、前記ウェハのアライメントマークおよび前記ウェハホルダの基準マークを検出する画像検出部と、
前記ウェハ回転テーブルに載置された前記ウェハの前記ずれ量および前記ノッチ位置を前記ウェハ外形検出部により検出し、当該検出結果に基づきウェハ位置座標を計測し
前記ウェハステージに載置された前記ウェハホルダの前記基準マークを前記画像検出部により検出し、当該検出結果に基づき前記ウェハホルダの位置座標を計測し、
前記ウェハ回転テーブル上の前記ウェハを前記ウェハホルダに移載する際、予め検出した前記ウェハ回転テーブル上の前記ウェハ位置座標と予め計測した前記ウェハホルダの位置座標とのずれ量に基づき、前記ホルダステージを駆動して前記ウェハホルダ位置を補正し、
前記ウェハホルダ上に前記ウェハを移載後、前記アライメントマークを前記画像検出部によって検出し、得られたウェハ座標のずれ量が前記ウェハホルダに対して規定範囲内の場合、前記ウェハを前記ウェハホルダに保持した状態で前記ウェハホルダを前記ウェハホルダ搬送部により外部に搬出させる制御部とを有することを特徴とするウェハ移載装置を提供する。

また、本発明は、ウェハ移載装置を有することを特徴とする半導体製造装置を提供する。
また、本発明は、２体のウェハを位置決めして貼り合わせる貼り合わせ装置であって、ウェハ移載装置で２体のウェハホルダにそれぞれ位置決めされた前記２体のウェハを前記２体のウェハホルダを介して貼り合せることを特徴とする貼り合わせ装置を提供する。

本発明によれば、高精度なウェハ移載処理を行う装置とこれを有する半導体製造装置を安価な構成で提供することを提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態にかかるウェハ移載装置とこれを有する半導体製造装置について説明する。

図１は、実施の形態にかかるウェハ移載装置とこれを有するウェハ張り合わせ装置を含む半導体製造装置の概略構成図である。図２は、実施の形態にかかるウェハ移載装置の概略構成図である。図３は、実施の形態にかかるウェハ移載装置の移載処理の概略制御フローを示す。なお図２において、ＸＹＺ軸を図示のように定める。

図１において、実施の形態にかかる半導体製造装置１００は、ウェハ外形検出装置１０を内蔵するウェハ移載装置５０と、位置決めされた２体のウェハをウェハホルダを介して接合して積層ウェハを形成するウェハ貼り合わせ部９０とから構成されている。

前工程を終了してウェハ外形検出装置１０に投入されたウェハは、ウェハ外形検出装置１０で最上面の貼り合わせ面に対応するウェハの外形や、ウェハのノッチ位置、或いはオリフラ位置が検出される。

ウェハ外形検出装置１０の検出結果に基づき、ウェハのノッチ位置、或いはオリフラ位置が後述するウェハ移載装置５０で後述するウェハホルダの所定位置に位置決めされる。

ウェハ移載装置５０でウェハホルダに位置決めされたウェハとウェハホルダのセット（ワーク）は、搬送ロボット６０でウェハ貼り合わせ部９０に搬送され、２体のウェハがウェハホルダを介してウェハ貼り合わせ部９０で相互に高精度でアライメント（位置合わせ）された状態で接合されて貼り合わせウェハ１が形成される。

以下、ウェハ移載装置５０について図２を参照しつつ説明する。

図２において、ウェハ１（単板ウェハあるいは貼り合せウェハの両方をウェハと記す）が、ウェハ回転テーブル３の回転軸に固定されたターンテーブルに載置される。また、ウェハ回転テーブル３のモータ３ａには、モータ３ａの回転位置（回転角度）を検出するためのロータリエンコーダ３ｂが内蔵されている。

ウェハ１は、図４に示すように、ウェハ１の外周部近傍の少なくとも二箇所にアライメントマーク１ａ、１ｂとノッチｎを有する。このウェハ１の二箇所のアライメントマーク１ａ、１ｂの位置を計測することで二箇所のマーク１ａ、１ｂを結ぶ線分とＸ軸とのなす角度、すなわちウェハ１の角度変動を計測する。

ウェハ外形検出装置１０には、透過型ラインセンサー４が、回転するウェハ１の外周部近傍に配置され、ノッチｎ（図４参照）の位置を検出する。

透過型ラインセンサー４は、一般的に用いられるウェハ外形検出センサーで発光部からライン状の平行光を照射し、その透過光を受光部で感知し透過部と遮蔽部の境界の位置を出力するセンサである。

ウェハ回転テーブル３、透過型ラインセンサー４等を制御すると共に、各信号を処理するための後述する各種制御部からなるコントローラ９を有している。

ウェハ回転テーブル３のモータ３ａは、不図示の回転子と固定子を有し、固定子に対し回転子は電磁力等でトルクを発生し回転できる構造となっている。

ロータリエンコーダ３ｂは、モータ３ａに内蔵され、モータ３ａの回転角度に応じた回転角検出を行うものである。パルスカウントで角度を判定できるが、モータ３ａの初期化の際に原点センサ（不図示）でカウントリセットを行う。カウント値からモータ回転角度への変換はデータ処理部（コントローラ９）で行う。なお、ロータリエンコーダ３ｂは内蔵でも外付けでも構わない。

ウェハ回転テーブル３は、モータ３ａの回転子に取り付けられ、ウェハ１を吸着する機能をもつ。吸着されたウェハ１はウェハ回転テーブル３の回転とともに回る。なお、実施の形態では、真空吸着を用い、ウェハ回転テーブル３までの真空導入はロータリユニオンなどを中継して行うものとする。なお、真空吸着に代えて静電吸着等を用いることもできる。

コントローラ９内のモータドライバは、ウェハ回転テーブル３を駆動するためのコントロールドライバであって、回転指令を送信すると指令回転数での回転が可能となり、目的回転角への位置指令を送信すると所定回転角へ位置決め可能となる。ウェハ回転テーブル３の駆動条件などの様々なパラメータが設定可能で、パラメータに応じたウェハ回転テーブル３の駆動を可能にしている。

コントローラ９は、透過型ラインセンサー４、ロータリエンコーダ３ｂ等の出力電圧を時間同期、あるいはエンコーダカウント同期に合わせてデータを読み込む機能を有する。読み取ったデータはデータ処理部される。

またコントローラ９は、ウェハ外形検出装置１０の場合、計測データの演算処理や記憶を行ったり、各ドライバへの指令を行ったり、ドライバの状態を読み取る等の処理を行う。また、投入されたウェハの状態判別を行い状態に対応する処理指令等を行う。

図２に示す、ウェハ投入ロボット１１は、ウェハ１を所定の保管場所からウェハ回転テーブル３上へ積載するためのロボットである。アーム先端でウェハ１を吸着保持し搬送を行う。また、多関節構造でアームの伸縮が可能である。

ウェハ回転テーブル昇降機構部３ｃは、ウェハ回転テーブル３を垂直方向に上下動させる駆動部である。

搬送機構部(Ｙ軸)５は、ウェハ１をウェハ回転テーブル３からウェハホルダステージ６へ搬送するための機構部である。アーム先端でウェハ１を吸着保持し搬送を行う。

ウェハ搬送部(Ｚ軸)６ａは、ウェハ１を垂直方向に上下動させる駆動部である。ウェハ１を吸着保持するための吸着ピンを有する。

ウェハホルダ２は、ウェハ１を保持する基材で、ウェハ１を着脱可能に吸着する面を有する。

ウェハホルダステージ（θ軸）６ｂは、ウェハホルダ２を回転させる駆動部でウェハ搬送部（Ｚ軸）６ａを搭載し、ウェハホルダ２を吸着保持する機構を有する。

ウェハホルダステージ（Ｘ軸）６ｃは、ウェハホルダ２をＸ軸方向に移動させる駆動部でウェハホルダステージ（θ軸）６ｂを搭載している。

ウェハホルダステージ（Ｙ軸）６ｄは、ウェハホルダ２をＹ軸方向に移動させる駆動部でウェハホルダステージ（Ｘ軸）６ｃを搭載している。

ウェハホルダ投入ロボット１２は、ウェハホルダ２をウェハホルダステージ６上へ搬送するロボットである。なお、ウェハホルダ投入ロボット１２は、ウェハ投入ロボット１１と兼用でも構わない。

また、コントローラ９は、回転モータ昇降機構部３ｃ、ウェハ搬送部（Ｙ軸）６ｄ、ウェハ搬送部（Ｚ軸）６ａの駆動機構それぞれのドライバコントローラと、ウェハホルダステージ（θ軸）６ｂ、（Ｘ軸）６ｃ、（Ｙ軸）６ｄの駆動機構それぞれのドライバコントローラ、および制御部（ＣＰＵ）等を含み、ウェハ位置決めシーケンス制御を行う。

ウェハホルダに載置されたウェハ１は、画像撮像部８で、アライメントマーク１ａ、１ｂの位置が検出される。画像撮像部８は、不図示の固定部に固定されている。ウェハホルダステージ６でウェハ１をＸＹ面内に移動し、画像撮像部８でアライメントマーク１ａ、１ｂのＸＹ座標を検出する。

以下、ウェハ移載装置５０のウェハ移載処理について図２、図３を参照しつつステップ毎に説明する。

ウェハ移載装置５０により外部より、投入されたウェハ１は、ウェハ外形検出装置１０を構成するウェハ回転テーブル３とウェハ回転テーブル３の近傍に設けられた外形検出部４にて外形検出処理が実施された後、搬送機構部５を経由してホルダステージ６上に保持されたウェハホルダ２に高精度で移載される。

（ステップＳ１）
ウェハローダー部１１によってウェハ移載装置５０に搬入されたウェハ１は、ウェハ回転テーブル３上に移載される。ウェハ回転テーブル３はウェハ１の裏面を真空吸着し保持する。

（ステップＳ２）
一方ホルダローダー部１２によって装置に搬入されたウェハホルダ２は、ホルダステージ６上に真空吸着され保持される。搬入されたウェハホルダ２上にホルダ位置決め用の基準マーク２ａおよび２ｂが存在する場合には、ホルダステージ６を駆動して基準マーク２ａおよび２ｂが画像撮像部８の直下になるようにホルダステージ６を駆動しそれぞれの基準マーク２ａおよび２ｂの画像検出を行う。

（ステップＳ３）
コントローラ部９はウェハ回転テーブル３を回転させながら、少なくとも１回転分以上の変位データを外形検出部４から取り込んでそのデータを解析することによって、搬入されたウェハのＸＹ方向のずれ量（Ｘｗ、Ｙｗ）およびノッチ位置角度（θｗ）を検出する。この検出アルゴリズムには、公知の手法が用いられるので説明を省略する。

（ステップＳ４）
コントローラ部９は２ａおよび２ｂの検出座標からホルダステージ座標中心に対するウェハホルダ２のホルダステージ８に対する偏芯量(Ｘｈ、Ｙｈ)および回転成分のずれ量（θｈ）を算出する。

(ステップＳ５)
ウェハ１の位置ずれ量（Ｘｗ、Ｙｗ、θｗ）と、ウェハホルダ２の位置ずれ量（Ｘｈ，Ｙｈ，θｈ）が求まったら、次にウェハ１をウェハホルダ２に移載する動作を行うが、この移載処理は以下の手順で行う。

まず、ウェハ１のノッチｎ位置を０度位置（装置Ｘ座標）に合わせるため、ウェハ回転テーブル３を−θｗだけ回転させる。このときウェハ１中心位置も−θｗだけ回転するため、ノッチｎ位置を０度にあわせた後のＸＹ方向のずれ量（Ｘｗ’、Ｙｗ’）は、以下の式で計算される値となる。
Ｘｗ’ ＝ Ｘｗ × ｃｏｓ(−θ) − Ｙｗ × ｓｉｎ(−θ)
＝ Ｘｗ × ｃｏｓθ ＋ Ｙｗ × ｓｉｎθ
Ｙｗ’ ＝ Ｘｗ × ｓｉｎ(−θ) ＋ Ｙｗ × ｃｏｓ(−θ)
＝ −Ｘｗ × ｓｉｎθ ＋ Ｙｗ × ｃｏｓθ （１）

次にウェハ回転テーブル３上に保持しているウェハ１を搬送部５に渡すためにウェハ回転テーブル３を搬送機構部５の位置まで下降し、その位置で搬送機構部５がウェハ吸着を行って所定の吸着圧を確認後に、ウェハ回転テーブル３の真空吸着をＯＦＦにする。その後ウェハ回転テーブル３は退避位置（搬送に干渉しない位置）まで下降する。

搬送機構部５に受け渡されたウェハ１は、搬送機構部５をＹ方向の予め決められた送り位置まで駆動することによりホルダステージ６の真上の位置まで運ばれる。

ホルダステージ６の真上まで搬送されたウェハ１をウェハホルダ２に移載するため、コントローラ９はホルダステージ６に対して受け取り位置まで移動するよう指令を出すがこのときのＸＹθ軸の移動目標位置は、以下の式で計算される位置とする。
Ｘｔ ＝ Ｘｏ ＋ Ｘｗ’ − Ｘｈ
Ｙｔ ＝ Ｙｏ ＋ Ｙｗ’ − Ｙｈ
θｔ ＝ θ０ − θｈ （２）

ここで、Ｘｏ、Ｙｏ、θ０は、ウェハ回転テーブル３上に偏芯量がゼロで保持されたウェハを搬送した場合に、ホルダステージ６が受け取るべき位置のＸ方向およびＹ方向の位置であり、装置組み立て調整時に予め決められる位置である。

ホルダステージ６を、（１）式で求められた(Ｘｔ、Ｙｔ、θｔ)に移動後、コントローラ９はホルダステージ６に付随するリフトピン７ａ〜７ｃを、ウェハ搬送機構部６で保持しているウェハ１の裏面に接触する位置まで上昇させ、リフトピン７ａ〜７ｃによる真空吸着をＯＮとしてウェハ１を保持する。

コントローラ９は、リフトピン７ａ〜７ｃによるウェハ１の保持が確実に行われたことを確認後、搬送機構部５のウェハ吸着をＯＦＦし、リフトピン７ａ〜７ｃをさらに上昇させ、搬送機構部５が駆動可能な退避位置で待機する。

リフトピン７ａ〜７ｃが待機位置に移動したことを確認後、コントローラ９は搬送機構部５を退避位置まで駆動し、その後ウェハ１を保持しているリフトピン７ａ〜７ｃをホルダステージ６上に保持されたウェハホルダ２の吸着面とウェハが接触する位置まで下降する。

次にコントローラ９は、ウェハホルダ２に静電保持用電圧を印加しウェハ１をウェハホルダ２に静電吸着する。保持用電圧を印加し所定の時間待ってウェハ１を適切な保持力で吸着したことを確認後リフトピン７ａ〜７ｃの真空吸着をＯＦＦしてさらに下降し、退避位置で停止する。

この時点でウェハ１はウェハホルダ２に移載されたことになるが、移載時にウェハ回転テーブル３上で発生していたウェハ１の偏芯量(Ｘｗ，Ｙｗ)と、ウェハホルダ２位置ずれ量(Ｘｈ，Ｙｈ)が一度の移動処理で補正されることが最大の特徴である。

この最初の移載処理の時点でウェハ１の外形中心とウェハホルダ２の中心が一致し、かつノッチｎ位置も０度位置に位置決めされていることになる。

（ステップＳ６）
次にウェハ１上に形成されたアライメントマーク１ａ及び１ｂが所定の範囲に入っているか検査する。ウェハ１上のアライメントマーク１ａ及び１ｂが存在する位置はウェハ１によって異なるので、処理開始前にオペレータが装置定数またはレシピにて登録しておく。

コントローラ９は、ウェハ１上に形成されたアライメントマークが画像撮像部８の直下になるようにホルダステージ６を駆動しアライメントマーク１ａ及び１ｂの画像検出を行う。少なくとも２点以上のアライメントマーク１ａ及び１ｂを検出したら、コントローラ部９は検出座標からホルダステージ座標中心に対するウェハ座標のずれ量(Ｘａ、Ｙａ)および回転成分のずれ量(θａ)を算出する。

（ステップＳ７）
次にコントローラ９は、ウェハホルダ座標に対するウェハ座標のずれ量が規定の範囲内か確認する。すなわち、
δＸ ＝ Ｘａ − Ｘｈ
δＹ ＝ Ｙａ − Ｙｈ
Δθ ＝ θａ − θｈ
で計算されるΔＸ、ΔＹ、Δθがすべて規定の範囲以内であればウェハ移載終了と判断し、ウェハ１を吸着した状態のままウェハホルダ２を後工程の装置（張り合わせ装置など）に搬送する（ステップＳ９）。

（ステップＳ８）
もしΔＸ、ΔＹ、Δθのいずれか１つ以上の項目が規定の範囲を超えていた場合は、以下の手順により補正を行う。

まずホルダステージ６を最初の移載時にウェハ受け取った位置(Ｘｔ、Ｙｔ、θｔ)まで再度移動する。移動完了後リフトピン７ａ〜７ｃを上方向に駆動し、ウェハ１の裏面に接触する位置で一旦停止し、リフトピン７ａ〜７ｃによるウェハの真空吸着をＯＮにする。

次にウェハホルダ２に印加している静電吸着用電圧をＯＦＦし、十分に保持力が低下したあとリフトピン７ａ〜７ｃを上昇させウェハ１を上方の待機位置で停止させる。

次に退避位置まで移動していたウェハ搬送部５を送り位置まで移動させ、ウェハ１の下方で待機させる。次にリフトピン７ａ〜７ｃをウェハ搬送部５とのウェハ受け渡し位置まで下降させ、ウェハ搬送部５にウェハ１を真空吸着させた後、リフトピン７ａ〜７ｃの真空吸着をＯＦＦして、最下部の退避位置まで下降させる。

次にホルダステージ６を補正駆動する。補正駆動は、先ずθ回転軸をΔθだけ回転する。
θ軸補正駆動量 ＝ Δθ

次にＸ軸およびＹ軸を補正駆動するが、先のΔθの回転によってウェハホルダ２の中心位置(Ｘｈ，Ｙｈ)が(Ｘｈ’、Ｙｈ’)に移動するため、その分を加味して補正移動する。すなわち、
Ｘ軸補正駆動量 ＝ Ｘａ − Ｘｈ’
Ｙ軸補正駆動量 ＝ Ｙａ − Ｙｈ’
ここで、
Ｘｈ’ ＝ Ｘｈ × ｃｏｓ(Δθ) − Ｙｈ × ｓｉｎ(Δθ)
Ｙｈ’ ＝ Ｘｈ × ｓｉｎ(Δθ) ＋ Ｙｈ × ｃｏｓ(Δθ)

ホルダステージ６の各軸の補正駆動を終了したら、最初の移載処理と同様な手順でウェハ搬送部５上に一時退避されたウェハ１をそのまま下降し、ウェハホルダ２に保持吸着させる。この処理によりΔＸ、ΔＹ、Δθを規定の範囲内に入れることができたのでステップＳ９を実行する。

以上で、ウェハ移載処理が終了する。

なお、上記説明では、ウェハホルダ２上には基準マーク２ａ及び２ｂがありそれを元にウェハホルダ２の座標を特定する場合を記述したが、基準マーク２ａ及び２ｂの無いウェハホルダ２に関しては、これらを画像検出する処理を省き、Ｘｈ，Ｙｈ，θｈを全て０として扱えばよい。

また、上記説明では、ΔＸ，ΔＹ、Δθのうち、規定の範囲外の項目が１つでもあれば、すべての軸に対して補正駆動をかけるように記述したが、仕様から外れた位置座標のみ駆動するようにしてもよい。この場合、より短時間で補正駆動が終了する。

また、ウェハ１の外形検出処理とウェハホルダ２のホルダステージ６に対するずれ量の計測を同時に行えば、より高速にウェハ１の移載処理を完了することが出来る。

以上述べたように、実施の形態にかかるウェハ移載装置によれば、短時間で高精度なウェハの移載処理を行うことが出来、かつ移載が完了したウェハは確実にウェハ張り合わせ装置にて張り合わせ処理を行うことが出来るという効果を奏することができる。

実施の形態にかかるウェハ移載装置を含む半導体製造製造装置の概略構成図。 実施の形態にかかるウェハ移載装置の概略構成図。 実施の形態にかかるウェハ移載装置の移載処理の概略制御フロー ウェハのノッチ及びアライメントマークを示す。

符号の説明

１ ウェハ
１ａ，１ｂ アライメントマーク
２ ウェハホルダ
２ａ、２ｂ 基準マーク
３ ウェハ回転テーブル
４ 外形検出部
５ 搬送機構部
６ ホルダステージ
７ａ、７ｂ、７ｃ リフトピン
８ 画像撮像部
９ コントローラ部
１１ ウェハローダー部
１２ ホルダローダー部

Claims (6)

1. ウェハを保持した状態で水平面上に回転させるウェハ回転テーブルと、
   前記ウェハ回転テーブル中心に対する前記ウェハのずれ量および回転原点に対するノッチ位置を検出するウェハ外形検出部と、
   ウェハホルダ搬送部により搬送されるウェハホルダと、
   前記ウェハホルダを保持しＸＹθ方向に移動可能なホルダステージと、
   前記ウェハを前記ウェハ回転テーブルから前記ホルダステージに搬送するウェハ搬送部と、
   前記ウェハ搬送部で搬送された前記ウェハを前記ウェハホルダに移載するための前記ホルダステージに設けられたリフトピン機構部と、
   前記ホルダステージの上方に設置され、前記ウェハのアライメントマークおよび前記ウェハホルダの基準マークを検出する画像検出部と、
   前記ウェハ回転テーブルに載置された前記ウェハの前記ずれ量および前記ノッチ位置を前記ウェハ外形検出部により検出し、当該検出結果に基づきウェハ位置座標を計測し、
   前記ホルダステージに載置された前記ウェハホルダの前記基準マークを前記画像検出部により検出し、当該検出結果に基づき前記ウェハホルダの位置座標を計測し、
   前記ウェハ回転テーブル上の前記ウェハを前記ウェハホルダに移載する際、予め検出した前記ウェハ回転テーブル上の前記ウェハ位置座標と予め計測した前記ウェハホルダの位置座標とのずれ量に基づき、前記ホルダステージを駆動して前記ウェハホルダ位置を補正し、
   前記ウェハホルダ上に前記ウェハを移載後、前記アライメントマークを前記画像検出部によって検出し、得られたウェハ座標のずれ量が前記ウェハホルダに対して規定範囲内の場合、前記ウェハを前記ウェハホルダに保持した状態で前記ウェハホルダを前記ウェハホルダ搬送部により外部に搬出させる制御部とを有することを特徴とするウェハ移載装置。
2. 前記制御部は、前記ウェハ座標のずれ量が規定範囲外の場合、前記リフトピン機構にて一旦前記ウェハを前記ウェハホルダから剥離し、前記ウェハ搬送部に渡した後、前記ずれ量を相殺するように前記ホルダステージを駆動後、再度前記ウェハを前記ウェハホルダに載置することを特徴とする請求項１に記載のウェハ移載装置。
3. 前記画像検出部は、前記基準マーク検出と前記アライメントマーク検出とで共用することを特徴とする請求項１または２に記載のウェハ移載装置。
4. 前記制御部は、前記ウェハホルダの座標特定処理を前記ウェハ外形検出部によるウェハ外形検出処理中に行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のウェハ移載装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のウェハ移載装置を有することを特徴とする半導体製造装置。
6. ２体のウェハを位置決めして貼り合わせる貼り合わせ装置であって、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のウェハ移載装置で２体のウェハホルダにそれぞれ位置決めされた前記２体のウェハを前記２体のウェハホルダを介して貼り合せることを特徴とする貼り合わせ装置。

Images