JP5496710B2 - Wafer positioning method and apparatus - Google Patents
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Description
この発明は、ウェーハの位置決め方法および装置に関し、さらに詳細には、シリコン、水晶、サファイア等の各種ウェーハを研削盤や検査機等の各種装置に投入する際に好適に採用されるウェーハの位置決め技術に関する。 The present invention relates to a wafer positioning method and apparatus, and more specifically, a wafer positioning technique suitably employed when various wafers such as silicon, crystal, and sapphire are put into various apparatuses such as a grinding machine and an inspection machine. About.
シリコン、水晶、サファイア等のウェーハは、単結晶が0.5mm〜1mm程度にスライスされてなるものであり、その外径寸法も、SEMI(Semiconductor Equipment and Materials International)等の業界団体により、50mm〜300mm程度の範囲で標準化されており、現在、2、3、4、6、8、12インチ等の外径寸法のウェーハがある。 Silicon, quartz, sapphire, and other wafers are made by slicing a single crystal to about 0.5 mm to 1 mm, and the outer diameter of the wafer is 50 mm to 50 mm by industry organizations such as SEMI (Semiconductor Equipment and Materials International). Standardized in the range of about 300 mm, there are currently wafers with outer diameters such as 2, 3, 4, 6, 8, 12 inches.
また、ウェーハは単結晶であることから、その結晶構造が最終製品である半導体素子の動作に影響するため、半導体素子の動作に最適な結晶方位となるように、ウェーハの外周縁部には、その結晶方位が後の工程で分かるようにするための目印として、所定の位置にオリフラ(オリエンテーションフラット(OF))またはノッチと言われる切欠きが設けられている。さらに、ウェーハは、通常、鏡面研磨されている側の面が表面であることから、表、裏面の区別が簡単であるが、表、裏両面の仕上げ加工が同じ場合には、表、裏面の区別がつかないので、上記オリフラから所定角度の位置に表、裏面判別用のサブオリフラが設けられている。 In addition, since the wafer is a single crystal, its crystal structure affects the operation of the semiconductor device that is the final product, so that the outer peripheral edge of the wafer has an optimum crystal orientation for the operation of the semiconductor device, As a mark for making the crystal orientation known in a later step, a notch called orientation flat (orientation flat (OF)) or notch is provided at a predetermined position. In addition, the surface of the wafer is usually mirror-polished, so it is easy to distinguish the front and back surfaces. However, if the front and back surfaces are the same, the front and back surfaces are the same. Since the distinction cannot be made, a sub-orientation flat for discriminating the front and back surfaces is provided at a predetermined angle from the orientation flat.
したがって、このような構成のウェーハを、さらなる加工を行う研削盤等の加工装置や検査を行う検査機等の各種装置に投入する場合には、上記オリフラを基準として、ウェーハの位置決めを行なう必要がある。 Therefore, when a wafer having such a configuration is put into a processing apparatus such as a grinding machine that performs further processing or various apparatuses such as an inspection machine that performs inspection, it is necessary to position the wafer based on the orientation flat. is there.
このウェーハの位置決めを行なう技術として、例えば、特許文献1〜3に開示されるように、種々の位置決め技術が開発され提案されている。 As a technique for positioning the wafer, for example, various positioning techniques have been developed and proposed as disclosed in Patent Documents 1 to 3.
これら従来の位置決め技術はいずれも、ウェーハを回転させながら、光学式センサによりウェハの切欠きであるオリフラを検出して位置決めするものであるが、オリフラの検出精度が低かったり、装置構成が複雑であったり、あるいは汎用性に欠けるなど、さらなる改良の余地を残していた。 All of these conventional positioning technologies detect the orientation flat, which is a notch in the wafer, by using an optical sensor while rotating the wafer, but the orientation flat detection accuracy is low and the equipment configuration is complicated. There was room for further improvement, such as being lacking or general versatility.
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、シリコン、水晶、サファイア等の各種ウェーハについて、研削盤や検査機等の各種装置に投入する際に、単一のラインセンサを用いて、ウェーハの外周縁部に設けられたオリフラやノッチ等の位置決め基準部を検出して、高い検出精度をもって位置決めすることができる汎用性の高いウェーハの位置決め方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such conventional problems. The object of the present invention is to put various wafers such as silicon, quartz, and sapphire into various apparatuses such as a grinding machine and an inspection machine. In addition, a highly versatile wafer positioning method that uses a single line sensor to detect positioning reference parts such as orientation flats and notches provided on the outer peripheral edge of the wafer, and enables positioning with high detection accuracy. Is to provide.
本発明のもう一つの目的は、上記位置決め方法を好適に実施することができる構造簡単なウェーハの位置決め装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a wafer positioning apparatus with a simple structure that can suitably carry out the above positioning method.
上記目的を達成するため、本発明のウェーハの位置決め方法は、円板状のウェーハの外周縁部に設けられたオリフラやノッチ等の位置決め基準部を光学的に検出して、この位置決め基準部を基準としてウェーハの位置決めを行う方法であって、ウェーハのセンタリング後、このウェーハを高速で1回転させながら、単一のラインセンサにより上記ウェーハの外周縁部を光学的に測定し、上記ラインセンサの遮光幅の最小値が出た上記ウェーハの回転角度位置座標を上記位置決め基準部の仮位置として記憶した後、その記憶した仮位置を基準として上記ウェーハを低速で回転させながら測定して、上記位置決め基準部の正確な位置を検出することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the wafer positioning method of the present invention optically detects a positioning reference portion such as an orientation flat or a notch provided on the outer peripheral edge of a disk-shaped wafer, and uses this positioning reference portion. A method of positioning a wafer as a reference. After the wafer is centered, the outer peripheral edge of the wafer is optically measured by a single line sensor while rotating the wafer once at a high speed. After storing the rotation angle position coordinate of the wafer from which the minimum value of the light-shielding width is obtained as a temporary position of the positioning reference portion, the wafer is measured while rotating the wafer at a low speed with reference to the stored temporary position, and the positioning is performed. An accurate position of the reference part is detected.
ここに、「高速」および「低速」とは、速度の異なる2つの回転速度における相対的な回転速度の高低を示す意味で使用される用語であり、比較する2つの回転速度について、相対的に高い回転速度の方を高速といい、相対的に低い回転速度の方を低速という(以下、明細書および特許請求の範囲において同様とする。)。 Here, “high speed” and “low speed” are terms used to indicate the relative rotational speeds at two rotational speeds having different speeds. For the two rotational speeds to be compared, The higher rotation speed is referred to as high speed, and the lower rotation speed is referred to as low speed (hereinafter the same shall apply in the specification and claims).
好適な実施態様として、以下の構成が採用される。
(1)上記ウェーハの位置決め方法は、以下の工程を供えてなる。
(i)上記ウェーハのセンタリングを行うセンタリング工程
(ii)上記ウェーハを高速で1回転させながら、上記ラインセンサにより上記ウェーハの外周縁部を光学的に測定するとともに、上記ラインセンサの遮光幅の最小値が出た上記ウェーハの回転角度位置座標を上記位置決め基準部の仮位置として記憶する仮位置検出工程、および
(iii)上記仮位置検出工程で記憶した上記仮位置を基準として、上記ウェーハを低速で回転させながら、上記ラインセンサにより上記ウェーハの外周縁部を光学的に測定して、上記位置決め基準部の正確な位置を検出する位置確定工程
The following configuration is adopted as a preferred embodiment.
(1) The wafer positioning method includes the following steps.
(I) Centering step for centering the wafer (ii) While the wafer is rotated once at high speed, the outer peripheral edge of the wafer is optically measured by the line sensor, and the light shielding width of the line sensor is minimized. A temporary position detecting step for storing the rotation angle position coordinates of the wafer from which the value has been obtained as a temporary position of the positioning reference portion; and (iii) the wafer at a low speed based on the temporary position stored in the temporary position detecting step. Position determining step of optically measuring the outer peripheral edge of the wafer by the line sensor while detecting the accurate position of the positioning reference portion
(2)上記仮位置検出工程において、上記ラインセンサの遮光幅の最大値を上記ウェーハの最外周の値として記憶する。 (2) In the temporary position detection step, the maximum value of the light shielding width of the line sensor is stored as the value of the outermost periphery of the wafer.
(3)上記位置確定工程は、上記ウェーハを、上記仮位置の手前の検出準備位置まで高速で回転させた後、低速で回転させながら、上記ラインセンサにより上記ウェーハの外周縁部を光学的に測定し、上記ラインセンサの遮光幅変化量が閾値を超えた2つの上記ウェーハの回転角度位置座標を上記位置決め基準部の両端位置として検出し、これら両端位置の中央回転角度位置座標から上記位置決め基準部の正確な位置を演算し検出するようにした。 (3) In the position determination step, after rotating the wafer at a high speed to a detection preparation position before the temporary position, the outer peripheral edge of the wafer is optically moved by the line sensor while rotating at a low speed. Measure and detect the rotation angle position coordinates of the two wafers whose light-shielding width change amount of the line sensor exceeds a threshold value as both end positions of the positioning reference portion, and determine the positioning reference from the center rotation angle position coordinates of these end positions. The exact position of the part was calculated and detected.
(4)上記ウェーハを上記検出準備位置から低速で回転させて、上記ラインセンサにより上記位置決め基準部の一端位置を検出した後、上記位置決め基準部の他端位置を通過した第2の検出準備位置まで高速で回転させ、この第2の検出準備位置から低速で逆方向へ回転させて、上記ラインセンサにより上記位置決め基準部の他端位置を検出するようにする。 (4) The second detection preparation position that passes through the other end position of the positioning reference portion after the wafer is rotated at a low speed from the detection preparation position and the one end position of the positioning reference portion is detected by the line sensor. And the other end position of the positioning reference portion is detected by the line sensor.
(5)上記ウェーハの位置決め基準部の正確な位置を確定した後、上記ウェーハを1回転させながら、上記ラインセンサにより上記ウェーハの外周縁部を光学的に測定し、上記位置決め基準部を外れた複数の位置における上記ラインセンサの遮光幅を比較演算して、その最大差を算出し、この最大差をセンタリング判定閾値と比較することによりセンタリング異常の有無を判定する。 (5) After determining the accurate position of the positioning reference portion of the wafer, the outer peripheral edge of the wafer was optically measured by the line sensor while rotating the wafer once, and the positioning reference portion was removed. The light shielding widths of the line sensors at a plurality of positions are compared and calculated, the maximum difference is calculated, and the presence or absence of centering abnormality is determined by comparing the maximum difference with a centering determination threshold value.
(6)上記ウェーハの位置決め基準部の正確な位置を確定した後、上記ウェーハを1回転させながら、上記ラインセンサにより上記ウェーハの外周縁部を光学的に測定し、上記ラインセンサの遮光幅を外周部判定閾値と比較することにより外周の欠けの有無を判定する。 (6) After determining the exact position of the positioning reference portion of the wafer, the outer peripheral edge of the wafer is optically measured by the line sensor while rotating the wafer once, and the light shielding width of the line sensor is determined. The presence / absence of an outer periphery defect is determined by comparison with an outer periphery determination threshold value.
(7)外周縁部にサブオリフラ等の補助位置決め基準部が設けられたウェーハについて、このウェーハを、上記ウェーハの位置決め基準部の正確な位置から上記補助位置決め基準部の手前位置まで回転して、その手前位置の上記ラインセンサの遮光幅を記憶するとともに、上記ウェーハをさらに上記補助位置決め基準部の通過位置まで回転して、その通過位置の上記ラインセンサの遮光幅を記憶し、この後、上記ウェーハを上記補助位置決め基準部の中央位置まで逆方向へ回転して、その中央位置の上記ラインセンサの遮光幅を記憶し、この中央位置の上記遮光幅と、上記手前位置および通過位置の上記遮光幅の大きい方の遮光幅とを比較演算して、その差を表裏判定閾値と比較することによりウェーハの表裏を判定する。 (7) For a wafer provided with an auxiliary positioning reference portion such as a sub-orientation flat on the outer peripheral edge, the wafer is rotated from an accurate position of the positioning reference portion of the wafer to a position before the auxiliary positioning reference portion. The light shielding width of the line sensor at the front position is stored, and the wafer is further rotated to the passing position of the auxiliary positioning reference portion, and the light shielding width of the line sensor at the passing position is stored. Is rotated in the reverse direction to the center position of the auxiliary positioning reference portion, the light shielding width of the line sensor at the center position is stored, and the light shielding width at the center position, and the light shielding width at the near position and the passing position are stored. The front and back surfaces of the wafer are determined by comparing and calculating the light shielding width of the larger one and comparing the difference with the front and back determination threshold value.
また、本発明のウェーハの位置決め装置は、上記位置決め方法を好適に実施する装置であって、上記ウェーハを水平状態で載置保持するウェーハ保持部を有して、上記ウェーハを水平回転させるウェーハ回転手段と、このウェーハ回転手段に載置保持される上記ウェーハのセンタリングを行うセンタリング手段と、上記ウェーハ回転手段に載置保持される上記ウェーハの外周縁部を光学的に測定する単一のラインセンサ手段と、上記ウェーハ回転手段、センタリング手段およびラインセンサ手段を相互に連動して制御する制御手段とを備えてなり、この制御手段は、上述した位置決め方法を実行するように上記ウェーハ回転手段、センタリング手段およびラインセンサ手段を制御するように構成されていることを特徴とする。 Further, the wafer positioning apparatus of the present invention is an apparatus that suitably implements the positioning method, and includes a wafer holding section that holds the wafer in a horizontal state and horizontally rotates the wafer. And a single line sensor for optically measuring an outer peripheral edge portion of the wafer placed and held on the wafer rotating means, and a centering means for centering the wafer placed and held on the wafer rotating means. And a control means for controlling the wafer rotation means, the centering means and the line sensor means in conjunction with each other. The control means is configured to execute the positioning method described above. Characterized in that it is configured to control the means and the line sensor means.
好適な実施態様として、以下の構成が採用される。
(1)上記ウェーハ回転手段は、垂直軸線まわりに回転駆動される回転主軸手段と、この回転主軸手段の上端部に設けられ、上記ウェーハを水平状態で吸引保持するバキュームチャック手段とを備えてなり、上記バキュームチャック手段のバキュームチャックは、上記ウェーハを水平状態で載置保持する上記ウェーハ保持部としての機能を兼備する。
The following configuration is adopted as a preferred embodiment.
(1) The wafer rotating means includes rotating spindle means that is driven to rotate about a vertical axis, and vacuum chuck means that is provided at the upper end of the rotating spindle means and sucks and holds the wafer in a horizontal state. The vacuum chuck of the vacuum chuck means also has a function as the wafer holding unit for mounting and holding the wafer in a horizontal state.
(2)上記センタリング手段は、上記ウェーハ回転手段のウェーハ保持部を挟んで対向配置された一対のセンタリング部材を備え、これら一対のセンタリング部材の一方が、センタリングの基準位置を規定する基準側センタリング部材を構成するとともに、他方がこの基準センタリング部材に対して上記ウェーハを移動させて位置決めする可動側センタリング部材を構成する。 (2) The centering means includes a pair of centering members disposed opposite to each other with the wafer holding portion of the wafer rotating means interposed therebetween, and one of the pair of centering members defines a reference position for centering. The other is a movable side centering member that moves and positions the wafer relative to the reference centering member.
(3)上記ラインセンサ手段は、ラインセンサが上記ウェーハ回転手段のウェーハ保持部に対して測定位置と待機位置との間で移動可能に設けられてなり、上記ラインセンサが上記測定位置にある状態において、その直線状センサ部が上記ウェーハの径方向に一致するように構成されている。 (3) The line sensor means is provided such that the line sensor is movable between a measurement position and a standby position with respect to the wafer holding portion of the wafer rotation means, and the line sensor is in the measurement position. The linear sensor portion is configured to coincide with the radial direction of the wafer.
(4)上記ラインセンサ手段の測定結果から、予め設定されたセンタリング判定閾値に基づいて上記ウェーハのセンタリング異常の有無を判定するセンタリング状態判定手段を備える。 (4) A centering state determination unit that determines the presence / absence of centering abnormality of the wafer based on a preset centering determination threshold value from the measurement result of the line sensor unit.
(5)上記ラインセンサ手段の測定結果から、予め設定された外周部判定閾値に基づいて上記ウェーハの外周の欠けの有無を判定する外周部判定手段を備える。 (5) Outer peripheral part determination means for determining the presence or absence of a chip on the outer periphery of the wafer based on a preset peripheral part determination threshold value from the measurement result of the line sensor means.
(6)上記ラインセンサ手段の測定結果から、予め設定された表裏判定閾値に基づいて上記ウェーハの表裏を判定する表裏判定手段を備える。 (6) Front / back determination means for determining the front / back of the wafer based on a preset front / back determination threshold value from the measurement result of the line sensor means is provided.
本発明のウェーハの位置決め方法は、円板状のウェーハの外周縁部に設けられたオリフラやノッチ等の位置決め基準部を光学的に検出して、この位置決め基準部を基準としてウェーハの位置決めを行う方法であって、ウェーハのセンタリング後、このウェーハを高速で1回転させながら、単一のラインセンサにより上記ウェーハの外周縁部を光学的に測定し、上記ラインセンサの遮光幅の最小値が出た上記ウェーハの回転角度位置座標を上記位置決め基準部の仮位置として記憶した後、その記憶した仮位置を基準として上記ウェーハを低速で回転させながら測定して、上記位置決め基準部の正確な位置を検出するように構成したから、シリコン、水晶、サファイア等の各種ウェーハについて、研削盤や検査機等の各種装置に投入する際に、単一のラインセンサを用いて、ウェーハの外周縁部に設けられたオリフラやノッチ等の位置決め基準部を検出して、高い検出精度をもって位置決めすることができる汎用性の高いウェーハの位置決め方法を提供することができる。 The wafer positioning method of the present invention optically detects a positioning reference portion such as an orientation flat or a notch provided on the outer peripheral edge of a disc-shaped wafer, and performs wafer positioning based on the positioning reference portion. After centering the wafer, the outer peripheral edge of the wafer is optically measured by a single line sensor while rotating the wafer once at a high speed, and the minimum value of the light shielding width of the line sensor is obtained. After storing the rotation angle position coordinates of the wafer as a temporary position of the positioning reference portion, the wafer is measured while rotating the wafer at a low speed on the basis of the stored temporary position, and the accurate position of the positioning reference portion is determined. Since it is configured to detect, when various wafers such as silicon, quartz, sapphire, etc. are put into various devices such as grinding machines and inspection machines, To provide a highly versatile wafer positioning method that can detect positioning reference portions such as orientation flats and notches provided on the outer peripheral edge of the wafer using the line sensor, and perform positioning with high detection accuracy. Can do.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面全体にわたって同一の符号は同一の構成部材または要素を示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Throughout the drawings, the same reference numeral indicates the same component or element.
本発明に係るウェーハの位置決め装置が図1〜図7に示されており、この位置決め装置は、具体的には、研削盤や検査機等の投入部近傍に設けられて、図7(a)および(b)に示すような円板状のウェーハWの位置決めを行うための装置であって、対象となる上記ウェーハWは、その外周縁部にオリフラO(大きなDカット)が位置決め基準部として設けられてなるとともに、表、裏面Wa、Wbを判別するためのサブオリフラSO(小さなDカット)が上記オリフラOから所定角度(図示の場合は90°)の位置に設けられているものである。 A wafer positioning apparatus according to the present invention is shown in FIGS. 1 to 7. Specifically, this positioning apparatus is provided in the vicinity of an input portion of a grinding machine, an inspection machine or the like, and FIG. And an apparatus for positioning a disk-shaped wafer W as shown in (b), wherein the target wafer W has an orientation flat O (large D-cut) as a positioning reference portion at the outer peripheral edge thereof. A sub-orientation flat SO (small D-cut) for discriminating the front and back surfaces Wa and Wb is provided at a position at a predetermined angle (90 ° in the illustrated case) from the orientation flat O.
上記位置決め装置は、具体的には、図1および図2に示すように、ウェーハ回転部(ウェーハ回転手段)1、センタリング部(センタリング手段)2、ラインセンサ部(ラインセンサ手段)3、位置決め確定部(位置決め確定手段)4、センタリング状態判定部(センタリング状態判定手段)5、外周部判定部(外周部判定手段)6、表裏判定部(表裏判定手段)7および装置制御部(制御手段)8を主要部として備えてなる。 Specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, the positioning apparatus includes a wafer rotating unit (wafer rotating unit) 1, a centering unit (centering unit) 2, a line sensor unit (line sensor unit) 3, and positioning confirmation. Part (positioning determination means) 4, centering state determination part (centering state determination means) 5, outer peripheral part determination part (outer peripheral part determination means) 6, front / back determination part (front / back determination means) 7, and apparatus control part (control means) 8 As a main part.
ウェーハ回転部1は、ウェーハWを水平状態で載置保持して水平回転させるもので、回転主軸部(回転主軸手段)10およびバキュームチャック部(バキュームチャック手段)11を主要部として構成されている。 The wafer rotating unit 1 is configured to place and hold the wafer W in a horizontal state and rotate the wafer W horizontally. The wafer rotating unit 1 includes a rotating main shaft portion (rotating main shaft means) 10 and a vacuum chuck portion (vacuum chuck means) 11 as main portions. .
回転主軸部10は、回転主軸15が垂直軸線まわりに回転可能に軸支されるとともに、回転駆動源16により、所定の回転速度をもって正逆回転駆動される構成とされている。具体的には、回転主軸15は、図示しない動力伝動ベルトや歯車機構等の動力伝達手段を介して、あるいはこれら動力伝達手段を介さず直接的に、回転駆動源である駆動モータ16に駆動連結されている。図示の実施形態においては、回転主軸15が直接的に駆動モータ16に駆動連結されるダイレクトドライブ機構の形態とされている。この駆動モータ16としてはサーボモータが使用され、装置制御部8のウェーハ回転制御部100に電気的に接続されている(図2参照)。
The rotation
バキュームチャック部11は、ウェーハWを上記回転主軸部10に水平状態で吸引保持するもので、回転円盤の形態とされたチャック本体20が上記回転主軸15の上端部15aに水平状態で一体的に設けられて、このチャック本体20上にウェーハWを吸引保持する構成とされている。具体的には、チャック本体20の上面20aは、水平な平坦面とされて、ウェーハWを水平状態で載置保持するウェーハ保持部としての機能を兼備する吸着面とされている。この上面20aには、図示しない複数の吸引用の吸気口(図示省略)が開口されるとともに、この吸気口が図示しないエア配管を介して真空ポンプ等からなる負圧源21に連通可能とされている。
The vacuum chuck unit 11 sucks and holds the wafer W on the rotating
また、チャック本体20は、後述するウェーハWのセンタリング時の摺動および吸引保持時の吸着によりウェーハWを損傷しない材質から形成され、また、上記回転主軸15の上端部15aに取り外し交換可能な取付け構造とされて、ウェーハWの外径寸法に応じてチャック本体20が交換可能とされている。図示の実施形態のチャック本体20は、2〜3インチのウェーハ用のものと、4〜8インチのウェーハ用のもの2種類が用意されていて、現在製造されているほとんどのウェーハに対応可能とされているほか、さらに大型のウェーハに対しても、目的に応じて対応可能とされている。負圧源21を構成する真空ポンプおよび切換弁等の駆動部は、上記駆動モータ16と同様に、装置制御部8のウェーハ回転制御部100に電気的に接続されている(図2参照)。
Further, the
そして、ウェーハWは、負圧源21の負圧駆動によるチャック本体20の吸引作用により、チャック本体20の上面20a上に水平状態で吸引保持されるとともに、駆動モータ16の回転駆動による回転主軸15の回転動作により、後述する所定の回転速度(高速または低速)をもって正転方向Xまたは逆転方向Yへ回転制御される。なお、図示の実施形態における回転方向は、後述する位置決め工程の説明上の便宜から、装置上方から下に見て、反時計方向を正転方向Xとするとともに、時計方向を逆転方向Yとしているが、これに限定されるものではない。
The wafer W is sucked and held in a horizontal state on the
センタリング部2は、ウェーハ回転部1に載置保持されるウェーハWのセンタリングを行うもので、一対のセンタリング部材30、31および進退駆動源32を主要部として構成されている。
The centering
一対のセンタリング部材30、31は、上記ウェーハ回転部1のウェーハ保持部である上記チャック本体20を挟んで対向配置されてなり、それぞれ上記チャック本体20方向(矢符方向)へ進退可能な構成とされている。
The pair of centering
一方のセンタリング部材30は、センタリングの基準位置を規定する基準側センタリング部材を構成し、基台35上に、複数(図示の場合は4つ)の支持部材36、36、…が設けられてなる。具体的には、各支持部材36は円筒形状の支持ローラの形態とされ、取付部材37に起立状にかつ自由回転可能に軸支されるとともに、この取付部材37が上記基台35に固定的に取付け支持されてなる。また、支持ローラ36は、後述するウェーハWのセンタリング時のウェーハWの外周縁部Weに対する当接係止によりウェーハWを損傷しない弾性を有する材質から形成されている。
One centering
そして、上記基台35上のすべての支持ローラ36、36、…が対象となるウェーハWの外周縁部Weを同時に当接支持する配置構成とされている。なお、図示の実施形態の基準側センタリング部材30においては、対象となるウェーハWの各種サイズ(外径寸法)にそれぞれ対応した配置構成の支持ローラ36、36、…を備えた複数種類の基台35、35、…が用意されている。
And all the supporting
このような構成とされることにより、図示の実施形態のセンタリング部材30においては、対象となるウェーハWの型番が交換変更される場合に、これら複数種類の基台35、35、…のうちから、対象となるウェーハWのサイズに対応した専用のものが選択され交換使用されることで、現在製造されているほとんどの型番(外径寸法)のウェーハWに対応可能とされている。
With such a configuration, in the centering
基準側センタリング部材30は、図3(b)および(c)に示される前進位置と、図3(a)および(d)に示される後退位置との間で移動可能とされ(図1の矢符方向)、上記前進位置(図3(b)および(c)の位置)においてセンタリングの基準位置を規定する。
The reference
他方のセンタリング部材31は、上記基準センタリング部材30に対してウェーハWを移動させる可動側センタリング部材を構成し、基台38上に、1つの支持部材39が設けられてなる。具体的には、この支持部材39は、上記基準センタリング部材32の支持部材36と同様な弾性を有しかつ円筒形状の支持ローラの形態とされ、基台38上に起立状にかつ自由回転可能に軸支されている。
The other centering
可動側センタリング部材31は、図3(c)に示される前進位置と、図3(a)、(b)および(d)に示される後退位置との間で移動可能とされ(図1の矢符方向)、上記前進位置(図3(c)の位置)においてセンタリングを完了する。
The movable-
また、これら基準側および可動側センタリング部材30、31は、進退駆動源32にそれぞれ駆動連結されている。進退駆動源32は、基準側および可動側センタリング部材30、31を上記前進位置と後退位置との間でそれぞれ進退動作させるもので、具体的には図示しないが、進退シリンダ装置または送りねじ機構と駆動モータからなる進退駆動装置等が好適に採用され、図示の実施形態においては進退シリンダ装置が使用されている。基準側および可動側センタリング部材30、31にそれぞれ駆動連結される進退シリンダ装置は、装置制御部8のセンタリング制御部101に電気的に接続されている(図2参照)。
The reference side and movable
次に、上記センタリング部2によるウェーハWのセンタリング工程について、図3を参照して、説明すると、以下のとおりである。
Next, the centering process of the wafer W by the centering
ウェーハWのセンタリング工程:
(1)手作業によりまたは自動供給装置により、ウェーハWを、ウェーハ回転部1におけるバキュームチャック部11のチャック本体20上に置く(図3(a)参照)。
Wafer W centering process:
(1) The wafer W is placed on the chuck
(2)センタリング部2の基準側センタリング部材30が基準位置まで前進して停止する(図3(b)参照)。
(2) The reference
(3)センタリング部2の可動側センタリング部材31が前進しながら、支持ローラ39によりウェーハWを上記基準位置にある基準側センタリング部材30に向けて押し込み(図3(c)参照)。そして、両センタリング部材30、31の支持ローラ36、36、…および39によりウェーハWの外周縁部Weを両側から挟み込んだところで、可動側センタリング部材31が停止し、これによりウェーハWの中心Gがウェーハ回転部1の中心つまり回転主軸15の中心(=チャック本体20の中心)Pに一致し、ウェーハWのセンタリング(芯出し)が完了する。
(3) While the movable
なお、上記基準側センタリング部材30の上記前進位置(図3(b)および(c)の位置)は、センタリングの基準位置を規定することから、予め定められた固定的な定位置に設定されている。 The advance position of the reference side centering member 30 (the position shown in FIGS. 3B and 3C) defines a reference position for centering, and is therefore set to a fixed fixed position determined in advance. Yes.
一方、上記可動側センタリング部材31の停止位置は、予め設定された可動側センタリング部材31の前進位置、またはセンタリング部材31の支持ローラ39のウェーハWの外周縁部Weに対する当接係止時の圧力をセンサにより検知するなどして行い、これによりウェーハWの破損等が防止される構成とされている。この破損等防止手段としては、このほか、上記進退シリンダ装置のピストンロッド先端に弾発手段(弾発バネ)が設けられて、上記可動側センタリング部材31によりウェーハWを弾発的に押し込む緩衝構成(図示省略)も好適に採用される。図示の実施形態においては、装置構成の簡略化のため、この緩衝構成が採用されている。
On the other hand, the stop position of the movable
(4)ウェーハWのセンタリングが完了したら、バキュームチャック部(バキュームチャック手段)11の負圧源21が負圧駆動して、ウェーハWは、チャック本体20の吸引作用により、チャック本体20の上面20a上に吸着固定されて、水平状態に保持される。
(4) When the centering of the wafer W is completed, the
(5)センタリング部2の両センタリング部材30、31が移動当初の待機位置まで後退して停止する(図3(d)参照)。
(5) Both centering
ラインセンサ部3は、上記ウェーハ回転部1に載置保持される上記ウェーハWの外周縁部を光学的に測定するもので、単一のラインセンサ40および進退駆動源41を主要部として構成されている。
The
ラインセンサ40は、対象物であるウェーハWの外周縁部Weを光学的に測定するもので、図示の実施形態においては、投光部40aと受光部40bが上記ウェーハWを挟んで対向配置された透過型のセンサが使用されている。
The
上記ラインセンサ40は、上記ウェーハ回転部1のウェーハ保持部20に対して測定位置(図1に示される位置)と待機位置(図1に示される位置の手前方向位置)との間で矢符方向へ移動可能に設けられている。
The
また、ラインセンサ40が上記測定位置にある状態において、その直線状センサ部つまり上記受光部40bの受光部位45bが、図1(b)に示すように、上記ウェーハWの径方向に一致するように構成されている。これにより、上記投光部40aの投光部位45aからの投光は、ウェーハWの外周縁部Weにより遮られて上記受光部40bの受光部位45bに受光される結果、この受光部位45bにおける遮光幅BW(図1(b)参照)からウェーハWの外周縁(エッジ)位置が測定検出され、その測定結果は、装置制御部8の処理部103に送られる(図2参照)。
Further, in the state where the
本実施形態においては、ラインセンサ部3の受光部位45bにおける遮光幅BWは、ウェーハWの外周縁(エッジ)位置の光の回折が読み取られて遮光幅相当の長さを検出する構成とされているから、ウェーハWが透明であると不透明であるとを問わず、後述する位置決めが可能である。
In the present embodiment, the light blocking width BW in the
なお、本実施形態のように、ラインセンサ40の受光部40bが測定対象であるウェーハWの上側下向きに配置されることにより、機外からの照明光(工場の灯り)や機内からの照明光(機内蛍光灯)のような他の光の影響が最小限に抑えられる。
Note that, as in the present embodiment, the
ラインセンサ40(40a、40b)は、支持本体46に取付け支持されるとともに、この支持本体46が進退駆動源41に駆動連結されている。進退駆動源41は、ラインセンサ40を上記測定位置と待機位置との間で進退動作させるもので、具体的には図示しないが、進退シリンダ装置または送りねじ機構と駆動モータからなる進退駆動装置等が好適に採用され、図示の実施形態においては進退シリンダ装置が使用されている。この進退シリンダ装置は、装置制御部8のラインセンサ制御部102に電気的に接続されている(図2参照)。
The line sensor 40 (40a, 40b) is attached to and supported by the
位置決め確定部4は、ラインセンサ部3の測定結果から、ウェーハWの位置決め基準部であるオリフラOの位置を確定するもので、上述したウェーハ回転部1、ラインセンサ部3、および装置制御部8の一部を構成する上記処理部103の位置決め演算部110を主要部として構成されている。
The positioning determination unit 4 determines the position of the orientation flat O that is the positioning reference portion of the wafer W from the measurement result of the
上記位置決め演算部110は、演算回路110aが上記ラインセンサ部3の測定結果を、記憶回路110bに記憶されている位置決め判定閾値αと比較演算して、ウェーハWのオリフラOの位置(回転角度位置座標)を確定するように構成され、具体的には、以下のオリフラ位置確定工程に従って確定する(図4(a)および(b)参照)。
In the
この場合、位置決め判定閾値αは、サブオリフラSOのDカット幅Hs(図5参照)とセンタリング誤差との加算値として設定され(ただし、オリフラOのDカット幅Ho(図5参照)を超えない値)、図示の実施形態においては、α=0.2mm(サブオリフラSOのDカット幅Hsの最大値)+0.6mm(センタリング誤差)=0.8mmに設定されている。 In this case, the positioning determination threshold α is set as an added value of the D-cut width Hs (see FIG. 5) of the sub orientation flat SO and the centering error (however, a value not exceeding the D cut width Ho (see FIG. 5) of the orientation flat O). In the illustrated embodiment, α is set to 0.2 mm (the maximum value of the D-cut width Hs of the sub orientation flat SO) +0.6 mm (centering error) = 0.8 mm.
オリフラ位置確定工程:
A.準備(仮位置検出工程):(図4(a)参照)
ウェーハ回転部1にセンタリングされて水平状態に保持されたウェーハWを、ウェーハ回転部1により正転方向Xへ高速で360°回転(1回転)させながら、ラインセンサ40によりウェーハWの外周縁部We(エッジ位置)を測定し(図4(a)における矢符方向(参照符号なし)は測定方向を示し、ウェーハWの正転方向Xと逆方向である。)、ラインセンサ40の最大遮光幅BWmaxが出た回転角度位置座標と、最小遮光幅BWminが出た回転角度位置座標を、上記位置決め演算部110の記憶回路110bに記憶する。
Orientation flat position determination process:
A. Preparation (temporary position detection step): (See FIG. 4A)
The wafer W centered on the wafer rotating unit 1 and held in a horizontal state is rotated 360 degrees (one rotation) at a high speed in the normal rotation direction X by the wafer rotating unit 1, and the outer peripheral edge of the wafer W is detected by the
この場合、最大遮光幅BWmaxはウェーハWの最外周の値で、位置決め判定閾値αの基準にする。これは、オリフラOの位置を測定検出する際に、ウェーハWの外径寸法誤差等が影響するのを避けるためである。つまり、遮光幅BWの絶対値で判定しようとした場合、測定値はある範囲に収まっていなければならないことから、ラインセンサ40とウェーハWの位置関係を厳密に調整するか、あるいは設定値である上記位置決め判定閾値αを変更する必要があるが、本実施形態のように、上記絶対値で判定せず、ウェーハWの外周縁部Weの最大測定値を基準として、この基準値との差のみで判定することにより、ラインセンサ40とウェーハWの位置関係がそれほど厳密でない状態でも問題なく判定できる。
In this case, the maximum light shielding width BWmax is a value of the outermost periphery of the wafer W and is used as a reference for the positioning determination threshold value α. This is for avoiding the influence of the outer diameter error of the wafer W or the like when the position of the orientation flat O is measured and detected. That is, when trying to determine with the absolute value of the light-shielding width BW, the measured value must be within a certain range, so the positional relationship between the
また、最小遮光幅BWminが出た時のウェーハWの回転角度位置座標は、おおよそのオリフラOの位置(仮位置)として記憶する。これは後の測定時間短縮のためである。 Further, the rotation angle position coordinate of the wafer W when the minimum light shielding width BWmin is obtained is stored as an approximate position (temporary position) of the orientation flat O. This is to shorten the measurement time later.
B.オリフラ位置の確定(位置確定工程):(図4(b)参照)
A.準備(仮位置検出工程)で記憶したオリフラOの仮位置(回転角度位置座標)を基準として、ウェーハWを正転方向Xへ低速で回転させながら、ラインセンサ40によりウェーハWの外周縁部Weを光学的に測定して、上記オリフラOの正確な位置を検出する。
B. Determination of orientation flat position (position determination process) : (See FIG. 4B)
A. The outer peripheral edge portion We of the wafer W is rotated by the
具体的には、ウェーハWを、上記オリフラOの仮位置の手前の角度θ1の第1の検出準備位置まで正転方向Xへ高速で回転させた後、低速で回転させながら、ラインセンサ40によりウェーハWの外周縁部Weを光学的に測定し、ラインセンサ40の遮光幅変化量が位置決め判定閾値αを超えたウェーハWの2つの回転位置座標を上記オリフラOの両端位置として検出し、これら両端位置の中央回転位置座標からオリフラOの正確な位置を演算し検出する。
Specifically, the wafer W is rotated at a high speed in the normal rotation direction X to the first detection preparation position at an angle θ1 before the temporary position of the orientation flat O, and then rotated at a low speed by the
図示の実施形態においては、以下の手順で正確なオリフラOの位置が検出される。
(1)ウェーハWの早送り(オリフラOの一端の検出準備):
ウェーハWを、上記オリフラOの仮位置の手前θ1°(図示の実施形態の場合は約30°)の第1の検出準備位置まで正転方向Xへ高速で回転(早送り)させる。
In the illustrated embodiment, the correct orientation flat O position is detected by the following procedure.
(1) Rapid feed of wafer W (preparation for detecting one end of orientation flat O):
The wafer W is rotated (fast-forwarded) in the normal rotation direction X at a high speed to a first detection preparation position that is θ1 ° (about 30 ° in the illustrated embodiment) before the temporary position of the orientation flat O.
(2)オリフラOの一端の検出:
ウェーハWを、上記第1の検出準備位置からラインセンサ40の遮光幅BWの変化量が位置決め判定閾値αを超えるところまで正転方向Xへ低速で回転し、この位置決め判定閾値αを超えた時点のウェーハWの回転位置座標を上記オリフラOの一端位置として検出し記憶する(図4(b)における(i)→(ii)の動作)。
(2) Detection of one end of orientation flat O:
When the wafer W is rotated at a low speed in the normal rotation direction X from the first detection preparation position until the amount of change in the light-shielding width BW of the
(3)ウェーハWの早送り(オリフラOの反対側端(他端)の検出準備):
ウェーハWを、(2)で検出したオリフラOの一端位置からθ2°(図示の実施形態の場合は約45°)の第2の検出準備位置まで正転方向Xへ高速で回転(早送り)させる(図4(b)における(ii)→(iii)の動作)。
(3) Rapid feed of wafer W (preparation for detection of opposite end (other end) of orientation flat O):
The wafer W is rotated (fast-forwarded) in the forward rotation direction X at a high speed from the one end position of the orientation flat O detected in (2) to a second detection preparation position of θ2 ° (about 45 ° in the illustrated embodiment). (Operation from (ii) to (iii) in FIG. 4B).
(4)オリフラOの他端の検出:
ウェーハWを、上記第2の検出準備位置からラインセンサ40の遮光幅BWの変化量が位置決め判定閾値αを超えるところまで逆転方向Yへ低速で回転し、この閾値を超えた時点のウェーハWの回転位置座標を上記オリフラOの他端位置として検出し記憶する(図4(b)における(iii)→(iv)の動作)。
(4) Detection of the other end of the orientation flat O:
The wafer W is rotated at a low speed in the reverse direction Y from the second detection preparation position until the amount of change in the light-shielding width BW of the
(5)オリフラOの位置の確定:
上記オリフラOの両端位置の中央の回転角度位置座標を演算し、そこをオリフラOの正確な位置と確定する(図4(b)における(v)の動作)。
(5) Determination of orientation flat O:
The center rotation angle position coordinate of the both end positions of the orientation flat O is calculated and determined as the correct position of the orientation flat O (operation (v) in FIG. 4B).
センタリング状態判定部5は、ラインセンサ部3の測定結果から、予め設定されたセンタリング判定閾値βに基づいて上記ウェーハWのセンタリング異常の有無を判定するもので、上述したウェーハ回転部1、ラインセンサ部3、および装置制御部の一部を構成する上記処理部103のセンタリング状態演算部111を主要部として構成されている。
The centering state determination unit 5 determines the presence or absence of a centering abnormality of the wafer W based on a preset centering determination threshold β from the measurement result of the
上記センタリング状態演算部111は、演算回路111aが上記ラインセンサ部3の測定結果を、記憶回路111bに記憶されているセンタリング判定閾値βと比較演算して、ウェーハWのセンタリング異常の有無を判定するように構成され、具体的には、以下のセンタリング状態確認工程に従って判定する(図4(c)参照)。
In the centering
センタリング状態確認工程:
上述のウェーハWのオリフラOの正確な位置を確定した後、ウェーハWを正転方向Xへ高速で360°1回転させながら、ラインセンサ40によりウェーハWの外周縁部Weを光学的に測定し(図4(c)における矢符方向(参照符号なし)は測定方向を示し、ウェーハWの正転方向Xと逆方向である。)、オリフラOを外れた複数の位置(図示の実施形態においては(i)〜(iv)の4箇所)におけるラインセンサ40の遮光幅BWを比較演算して、その最大差を算出し、この最大差を上記センタリング判定閾値βと比較して、上記最大差がセンタリング判定閾値βより大きければ、センタリング異常と判定する。
Centering status confirmation process:
After the exact position of the orientation flat O of the wafer W is determined, the outer peripheral edge We of the wafer W is optically measured by the
外周部判定部6は、ラインセンサ部3の測定結果から、予め設定された位置決め判定閾値(外周部判定閾値)αに基づいてウェーハWの外周の欠けの有無を判定するもので、上述したウェーハ回転部1、ラインセンサ部3、および装置制御部の一部を構成する上記処理部103の外周部演算部112を主要部として構成されている。
The outer peripheral part determination part 6 determines the presence or absence of a chip | tip of the outer periphery of the wafer W based on the preset positioning determination threshold value (peripheral part determination threshold value) (alpha) from the measurement result of the
上記外周部演算部112は、演算回路112aが上記ラインセンサ部3の測定結果を、記憶回路112bに記憶されている上記位置決め判定閾値αと比較演算して、ウェーハWの外周の欠けの有無を判定するように構成され、具体的には、以下のウェーハ外周状態確認工程に従って判定する(図4(c)参照)。このウェーハ外周状態確認工程は、上記センタリング状態確認工程と同時に行なわれる。
In the outer
ウェーハ外周状態確認工程:
上述のウェーハWのオリフラOの正確な位置を確定した後、ウェーハWを正転方向Xへ高速で360°1回転させながら、ラインセンサ40によりウェーハWの外周縁部Weを光学的に測定し、ラインセンサ40の遮光幅BWが上記位置決め判定閾値αを超える箇所が1箇所以上あれば、外周カケ有りと判定する。
Wafer peripheral condition confirmation process:
After the exact position of the orientation flat O of the wafer W is determined, the outer peripheral edge We of the wafer W is optically measured by the
表裏判定部7は、ラインセンサ部3の測定結果から、予め設定された表裏判定閾値γに基づいてウェーハWの表裏を判定するもので、上述したウェーハ回転部1、ラインセンサ部3、および装置制御部の一部を構成する上記処理部103の表裏演算部113を主要部として構成されている。
The front / back determination unit 7 determines the front / back of the wafer W from the measurement result of the
上記表裏演算部113は、演算回路113aが上記ラインセンサ部3の測定結果を、記憶回路113bに記憶されている上記表裏判定閾値γと比較演算して、ウェーハWの表裏を判定するように構成され、具体的には、以下のウェーハ表裏確認工程に従って判定する(図4(d)参照)。
The front /
この場合、表裏判定閾値γは、サブオリフラSOのオリフラOに対する回転方向角度位置に関係するものであるところ、これら両オリフラO、SOの位置関係としては、複数種類(これら両者のウェーハWの中心Gとの挟む角度が45°、90°など)存在する。したがって、上記記憶回路113bには、これら複数種類にそれぞれ対応した表裏判定閾値γが予め記憶されて、対象となるウェーハWに応じて選択設定され、あるいは対象となるウェーハWに対応して適宜入力設定される。
In this case, the front / back determination threshold value γ is related to the rotational direction angular position of the sub orientation flat SO with respect to the orientation flat O, and there are a plurality of types of positional relation between the orientation flats O and SO (the center G of the wafers W of both of them). And 45 °, 90 °, etc.). Therefore, the
ウェーハ表裏確認工程:
(1)ウェーハWを、上述のオリフラ位置確定工程の(5)において確定したオリフラOの正確な位置(確定位置)から逆転方向Yへθ3°(図示の実施形態においては約80°)だけ低速で回転させて、この位置(i)(補助位置決め基準部であるサブオリフラSOの通過側端の外側近接位置)におけるラインセンサ40のセンサ遮光幅BW(A)を記憶する。
Wafer front and back confirmation process:
(1) The wafer W is slowed by θ3 ° (about 80 ° in the illustrated embodiment) in the reverse direction Y from the correct position (determined position) of the orientation flat O determined in (5) of the above-described orientation flat position determination step. And the sensor light-shielding width BW (A) of the
(2)さらに、ウェーハWを、上記オリフラOの正確な位置(確定位置)から逆転方向Yへθ4°(図示の実施形態においては約100°)の位置まで低速で回転させて、この位置(ii)(サブオリフラSOの手前側端の外側近接位置)におけるラインセンサ40のセンサ遮光幅BW(B)を記憶する。
(2) Further, the wafer W is rotated at a low speed from the accurate position (determined position) of the orientation flat O in the reverse rotation direction Y to a position of θ4 ° (about 100 ° in the illustrated embodiment). ii) The sensor light-shielding width BW (B) of the
(3)この後、ウェーハWを、オリフラOの正確な位置(確定位置)から正転方向Xへ(θ3°+θ4°)/2(図示の実施形態においては約90°)の位置まで低速で回転させ、この位置(サブオリフラSOの中央位置)におけるラインセンサ40のセンサ遮光幅BWと、上記(A)および(B)の大きい方の遮光幅BWとを比較演算して、その差が上記表裏判定閾値γより大きい場合は、サブオリフラSO有りと判断するとともに、その演算結果からウェーハWの表裏を判別する。
(3) Thereafter, the wafer W is moved at a low speed from the correct position (determined position) of the orientation flat O to the position of (θ3 ° + θ4 °) / 2 (about 90 ° in the illustrated embodiment) in the forward rotation direction X. The sensor light-shielding width BW of the
ちなみに、サブオリフラSOの位置におけるラインセンサ40の遮光幅BWは、図6(a)に示すように、オリフラOの位置におけるラインセンサ40の遮光幅BWに比較してはるかに狭くて(段差が小さい)、判別し難い。また、上記サブオリフラSOの両端位置におけるラインセンサ40の遮光幅BW(A)および(B)は、図6(b)に示すように、上記(A)は段差が大きくて分かりやすいが、(B)は段差が小さくて分かりにくい。このように判別し難いサブオリフラSOを対象としても、上記ウェーハ表裏確認工程によれば、安定して判別することができる。
Incidentally, the light shielding width BW of the
装置制御部(制御手段)8は、上記ウェーハ回転部1、センタリング部2、ラインセンサ部3を相互に連動して制御するもので、具体的には、CPU、ROM、RAMおよびI/Oポートなどからなるマイクロコンピュータで構成されたCNC装置である。
The apparatus control unit (control means) 8 controls the wafer rotating unit 1, centering
この装置制御部8には、上述したウェーハWの位置決め工程等を実行させるための制御プログラム等が組み込まれており、図2に示すように、主制御部120、ウェーハ回転部1の駆動源を制御する前記ウェーハ回転制御部100、センタリング部2の駆動源を制御する前記センタリング制御部101、ラインセンサ部3の駆動源を制御する前記ラインセンサ制御部102、ならびに、上述した位置決め演算部110、センタリング状態演算部111、外周部演算部112および表裏演算部113を備えてなる処理部103などから構成される。
The
主制御部120には、上記各部1、2、3の駆動源の駆動に必要な種々の情報、例えば、ウェーハ回転部1における回転主軸部10の正逆回転速度、回転停止タイミング、およびバキュームチャック部11の作動タイミング、センタリング部2における進退駆動源32の作動タイミング、ラインセンサ部3におけるラインセンサ40の作動タイミングおよび進退駆動源41の作動タイミング、ならびに、処理部103における各演算部110〜113に必要な各閾値α、β、γ等の情報などが、NC(数値制御)データとして予めまたは操作盤のキーボード等により適宜選択的に入力設定されており、これらのデータに従って上記各制御部100、101、102および処理部103を制御する。
The
また、これら各制御部100、101、102および処理部103には、それぞれ、駆動モータ16、負圧源21、進退駆動源32、進退駆動源41およびラインセンサ40、ならびにその他の駆動部等が電気的に接続されており、これらから得られる各種電気的情報が、上記主制御部120により予め設定された上記各種設定値と比較演算されて、その演算結果に基づき各駆動部3〜6の動作が駆動制御される。
Each of the
しかして、以上のように構成された位置決め装置においては、装置制御部8により、上記ウェーハ回転部1、センタリング部2、ラインセンサ部3を制御されて、前述した一連の位置決め工程((1)ウェーハWのセンタリング工程、(2)オリフラ位置確定工程、(3)センタリング状態確認工程、(4)ウェーハ外周状態確認工程および(5)ウェーハ表裏確認工程)が順次連続してまたは並行して同時に実行される。
In the positioning apparatus configured as described above, the
なお、本実施形態の位置決め装置の対象となるウェーハWの形状寸法について、図5を参照して説明する。 In addition, the shape dimension of the wafer W used as the object of the positioning apparatus of this embodiment is demonstrated with reference to FIG.
対象となるウェーハWは、その外周縁部に、位置決め基準部としてのオリフラO(大きなDカット)と、表、裏面Wa、Wbを判別するためのサブオリフラSO(小さなDカット)が設けられてなるものであるが、その形状寸法も、現在の規格にあるほとんどのウェーハWが対象となる。 The target wafer W is provided with an orientation flat O (large D cut) as a positioning reference portion and a sub orientation flat SO (small D cut) for discriminating the front and back surfaces Wa and Wb at the outer peripheral edge thereof. However, most of the wafers W in the current standard are also targeted.
すなわち、図5において、ウェーハWの外径寸法Dが50mm〜200mm(2、3、4、6、8インチ)、オリフラOのDカット幅寸法Hoが1mm〜3mm、サブオリフラSOのDカット幅寸法Hsが0.1mm〜0.2mmのものが対象となる。 That is, in FIG. 5, the outer diameter D of the wafer W is 50 mm to 200 mm (2, 3, 4, 6, 8 inches), the D cut width dimension Ho of the orientation flat O is 1 mm to 3 mm, and the D cut width dimension of the sub orientation flat SO. The target is Hs of 0.1 mm to 0.2 mm.
以上詳述したように、本実施形態によれば、研削盤や検査機等にウェーハWを投入するに際して、ウェーハWのセンタリング後、このウェーハWを高速で1回転させながら、単一のラインセンサ40により上記ウェーハWの外周縁部Weを光学的に測定し、上記ラインセンサ40の遮光幅BWの最小値が出た上記ウェーハWの回転角度位置座標を上記オリフラOの仮位置として記憶した後、その記憶した仮位置を基準として上記ウェーハWを低速で回転させながら測定して、上記オリフラOの正確な位置を検出し、このオリフラOを基準としてウェーハWの位置決めを行うようにしたから、以下に列挙するような種々の効果が得られ、シリコン、水晶、サファイア等の各種ウェーハについて、高い検出精度をもって位置決めすることができる汎用性の高いウェーハの位置決め方法を提供することができる。
As described above in detail, according to the present embodiment, when the wafer W is put into a grinding machine, an inspection machine or the like, after the wafer W is centered, the wafer W is rotated once at a high speed, and a single line sensor is used. After optically measuring the outer peripheral edge We of the wafer W by 40 and storing the rotation angle position coordinate of the wafer W at which the minimum value of the light-shielding width BW of the
(1)簡単な段替えで、複数の型番(2、3、4、6、8インチ)のウェーハWの位置決めに高精度に対応することができる。ちなみに、図示の実施形態の位置決め方法によれば、オリフラOの位置決め誤差が0.2°の範囲内に収まることが試験的に判明している。 (1) It is possible to respond to positioning of a plurality of model numbers (2, 3, 4, 6, 8 inches) of wafers W with high accuracy by simple changeover. Incidentally, it has been experimentally found that the positioning error of the orientation flat O falls within the range of 0.2 ° according to the positioning method of the illustrated embodiment.
(2)センタリング部2は、一対のセンタリング部材30、31(基準側センタリング部材30、可動側センタリング部材31)から構成されるとともに、可動側センタリング部材31の基台38は位置調整可能とされて、現在製造されているほとんどの外径寸法のウェーハWに対応可能とされているから、対象となるウェーハWの型番を交換変更する場合に、この基準側センタリング部材30における支持ローラ36、36、…を備えた基台35を、対象となるウェーハWの外径寸法に対応した専用のものに交換するとともに、可動側センタリング部材31の支持ローラ39を備えた基台38の位置を、上記基準側センタリング部材30の基台35に合わせて変更調整するだけで対応可能であり、ウェーハWの型番変更のたびにセンタリング部2全体を交換する必要がない。
(2) The centering
(3)バキュームチャック部11のチャック本体20は、回転主軸部10の回転主軸15に取り外し交換可能な取付け構造とされて、ウェーハWの外径寸法に対応したチャック本体20(図示の実施形態においては、前述のごとく2種類用意)に容易に交換可能とされているから、ウェーハWの型番変更のたびに位置調整する必要がない。
(3) The chuck
(4)上述したように、本実施形態においては、ラインセンサ40による測定結果による各種判別は、絶対値ではなく、測定値と基準値の差で判別しているので、ウェーハWは、その外周縁部Weがラインセンサ40の測定範囲内に入れば良い。
(4) As described above, in the present embodiment, the various determinations based on the measurement results by the
したがって、ラインセンサ40の位置は、ウェーハW外径の真円度や寸法誤差に左右されにくく、絶対値測定の場合のような微調整や閾値の再設定は必要がない。
Therefore, the position of the
(5)また、上記のごとくウェーハWの外径の真円度や寸法誤差に左右されにくいので、段差の少ないサブオリフラSOを安定して判別でき、したがって、サブオリフラSOを用いたウェーハWの表裏判別が可能である。 (5) Further, as described above, it is difficult to be influenced by the roundness and dimensional error of the outer diameter of the wafer W, so that it is possible to stably determine the sub-orientation flat SO with few steps, and therefore, the front / back determination of the wafer W using the sub-oriented flat SO. Is possible.
(6)簡単な装置機構で、”ウェーハWのセンタリング”、”オリフラ位置の検出”、”センタリング異常確認”、”外周カケ確認”、”表裏判別(サブオリフラ位置検出による)”という複数種類の測定判別を行なうことができる。 (6) Multiple types of measurements such as “Wafer W centering”, “Detection of orientation flat”, “Centering error confirmation”, “Outer edge check”, “Front / back discrimination (by sub orientation flat position detection)” Discrimination can be made.
すなわち、本実施形態においては、ラインセンサ40による測定結果による各種判別は、ウェーハWの外周縁部Weを検知測定して、その測定値を各閾値に対してそれぞれ判別しているので、ウェーハWの外周縁部We位置さえ所定の範囲に入るだけで各種判別を行なうことができる。
That is, in the present embodiment, the various determinations based on the measurement results by the
なお、上述した実施形態はあくまでも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれに限定されることなく、その範囲において種々の設計変更が可能である。以下に改変例を列挙する。 The above-described embodiment is merely a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited thereto, and various design changes can be made within the scope. The modification examples are listed below.
(1)図示の実施形態においては、ラインセンサ40として、投光部40aと受光部40bが上記ウェーハWを挟んで対向配置された透過型のセンサが使用されているが、投光部40aと受光部40bが上記ウェーハWに対して同じ面(表面Waまたは裏面Wb)の側に並列配置された反射型のセンサが使用されても良い。
(1) In the illustrated embodiment, as the
(2)図示の実施形態においては、対象となるウェーハWが、その外周縁部にオリフラOとサブオリフラSOが設けられているが、サブオリフラSOが設けられていないウェーハももちろん対象となる。この場合は、ウェーハWの表裏を判定する表裏判定部7は機能しないが、そもそも、この種のウェーハは表面側だけが鏡面研磨される等して、表、裏面の区別が簡単であることから、表裏判定部7による表裏の判定は不要である。 (2) In the illustrated embodiment, the target wafer W is provided with the orientation flat O and the sub orientation flat SO on the outer peripheral edge portion thereof, but the wafer without the sub orientation flat SO is also a target. In this case, the front / back determination unit 7 for determining the front / back side of the wafer W does not function, but in the first place, since this type of wafer is mirror-polished only on the front side, it is easy to distinguish the front and back sides. The front / back determination by the front / back determination unit 7 is not necessary.
(3)図示の実施形態においては、対象となるウェーハWが、その外周縁部にオリフラOが設けられているが、図7(c)に示すようなノッチN付きのウェーハWでも何ら段取り変更することなく対応可能である。すなわち、ノッチNの幅はオリフラOの幅より狭いことから、上述した実施形態の場合とまったく同じ検出動作で問題なく測定することができる。 (3) In the illustrated embodiment, the target wafer W is provided with the orientation flat O at the outer peripheral edge portion thereof, but even the wafer W with the notch N as shown in FIG. It is possible to respond without doing. That is, since the width of the notch N is narrower than the width of the orientation flat O, it is possible to measure without any problem with the same detection operation as in the above-described embodiment.
(4)図示の実施形態のセンタリング部2は、基準側および可動側センタリング部材30、31に、支持部材として支持ローラ36、39が設けられてなるが、例えば、図8のような構造のものも採用可能である。
(4) The centering
すなわち、基準側センタリング部材130が、図示のごとく、対象となるウェーハWの外周縁部Weに沿った円弧形状断面の円筒支持面130aを備えるとともに、可動側センタリング部材131が、平面状の支持面131aを備える。このような構成のセンタリング部2においては、基準側センタリング部材130が対象となる各型番のウェーハWに専用となることから、ウェーハWの型番変更に際しては、基準側センタリング部材130が合わせて交換変更されることになる。
That is, as shown in the figure, the reference
(5)対象となるウェーハWは、透明、不透明を問わない。すなわち、本発明の位置決め技術(方法および装置)においては、ラインセンサ部3により、単純にウェハWの外周縁部Weの遮光幅だけを測定するのではなく、エッジ位置の光の回折を読み取って遮光幅相当の長さを検出する構成とされているから、ウェーハWが透明であると不透明であるとを問わず、位置決めすることが可能である。
(5) The target wafer W may be transparent or opaque. That is, in the positioning technique (method and apparatus) of the present invention, the
W ウェーハ
Wa ウェーハの表面
Wb ウェーハの裏面
We ウェーハの外周縁部
G ウェーハの中心
O オリフラ(位置決め基準部)
BW 遮光幅
1 ウェーハ回転部(ウェーハ回転手段)
2 センタリング部(センタリング手段)
3 ラインセンサ部(ラインセンサ手段)
4 位置決め確定部(位置決め確定手段)
5 センタリング状態判定部(センタリング状態判定手段)
6 外周部判定部(外周部判定手段)
7 表裏判定部(表裏判定手段)
8 装置制御部(制御手段)
10 回転主軸部(回転主軸手段)
11 バキュームチャック部(バキュームチャック手段)
15 回転主軸
16 駆動モータ(回転駆動源)
20 チャック本体(ウェーハ保持部)
21 負圧源
30 基準側センタリング部材
31 可動側センタリング部材
32 進退駆動源
40 ラインセンサ
41 進退駆動源
100 ウェーハ回転制御部
101 センタリング制御部
102 ラインセンサ制御部
103 処理部
110 位置決め演算部
111 センタリング状態演算部
112 外周部演算部
113 表裏演算部
120 主制御部
130 基準側センタリング部材
131 可動側センタリング部材
W Wafer Wa Wafer surface Wb Wafer back surface Wa Wafer outer peripheral edge G Wafer center O Orientation flat (positioning reference part)
BW Shading width 1 Wafer rotating part (Wafer rotating means)
2 Centering section (centering means)
3 Line sensor (line sensor means)
4 Positioning confirmation part (positioning confirmation means)
5 Centering state determination unit (centering state determination means)
6 Outer peripheral part determination part (outer peripheral part determination means)
7 Front / back determination section (front / back determination means)
8 Device control unit (control means)
10 Rotating spindle (Rotating spindle means)
11 Vacuum chuck (vacuum chuck means)
15 Rotating
20 Chuck body (wafer holding part)
21
Claims (12)
ウェーハのセンタリング後、このウェーハを高速で1回転させながら、単一のラインセンサにより前記ウェーハの外周縁部を光学的に測定し、前記ラインセンサの遮光幅の最小値が出た前記ウェーハの回転位置座標を前記位置決め基準部の仮位置として記憶した後、その記憶した仮位置を基準として前記ウェーハを低速で回転させながら測定して、前記位置決め基準部の正確な位置を検出する
ことを特徴とするウェーハの位置決め方法。 A method of optically detecting a positioning reference portion such as an orientation flat or a notch provided on the outer peripheral edge of a disk-shaped wafer, and positioning the wafer with reference to the positioning reference portion,
After the wafer is centered, the outer peripheral edge of the wafer is optically measured by a single line sensor while rotating the wafer once at a high speed, and the rotation of the wafer at which the minimum value of the light shielding width of the line sensor is obtained. After storing the position coordinates as a temporary position of the positioning reference portion, the measurement is performed while rotating the wafer at a low speed with the stored temporary position as a reference, and an accurate position of the positioning reference portion is detected. Wafer positioning method.
(2)前記ウェーハを高速で1回転させながら、前記ラインセンサにより前記ウェーハの外周縁部を光学的に測定するとともに、前記ラインセンサの遮光幅の最小値が出た前記ウェーハの回転位置座標を前記位置決め基準部の仮位置として記憶する仮位置検出工程、および
(3)前記仮位置検出工程で記憶した前記仮位置を基準として、前記ウェーハを低速で回転させながら、前記ラインセンサにより前記ウェーハの外周縁部を光学的に測定して、前記位置決め基準部の正確な位置を検出する位置確定工程
を備えてなる
ことを特徴とする請求項1に記載のウェーハの位置決め方法。 (1) Centering step for centering the wafer (2) While the wafer is rotated once at high speed, the outer peripheral edge of the wafer is optically measured by the line sensor, and the light shielding width of the line sensor is minimized. A temporary position detecting step for storing the rotational position coordinates of the wafer from which the value has been obtained as a temporary position of the positioning reference unit; and (3) the wafer at a low speed on the basis of the temporary position stored in the temporary position detecting step. 2. The position determination step of detecting an accurate position of the positioning reference portion by optically measuring an outer peripheral edge portion of the wafer by the line sensor while rotating. Wafer positioning method.
ことを特徴とする請求項2に記載のウェーハの位置決め方法。 The position determination step optically measures the outer peripheral edge of the wafer by the line sensor while rotating at a low speed after rotating the wafer to a detection preparation position before the temporary position, Two wafer rotation position coordinates whose light-shielding width change amount of the line sensor exceeds a threshold value are detected as both end positions of the positioning reference section, and an accurate position of the positioning reference section is determined from the center rotation position coordinates of these both end positions. The wafer positioning method according to claim 2, wherein the wafer is calculated and detected.
ことを特徴とする請求項3に記載のウェーハの位置決め方法。 The wafer is rotated at a low speed from the detection preparation position, the one end position of the positioning reference portion is detected by the line sensor, and then the second detection preparation position that has passed the other end position of the positioning reference portion is high speed. 4. The wafer according to claim 3, wherein the wafer is rotated and rotated in the reverse direction at a low speed from the second detection preparation position, and the other end position of the positioning reference portion is detected by the line sensor. Positioning method.
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載のウェーハの位置決め方法。 After determining the exact position of the positioning reference portion of the wafer, the outer peripheral edge portion of the wafer is optically measured by the line sensor while rotating the wafer once, and a plurality of positions deviating from the positioning reference portion. 5. The light shielding width of the line sensor is compared and calculated, a maximum difference is calculated, and the presence or absence of centering abnormality is determined by comparing the maximum difference with a centering determination threshold value. The wafer positioning method according to any one of the above.
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載のウェーハの位置決め方法。 After determining the exact position of the positioning reference part of the wafer, the outer peripheral edge of the wafer is optically measured by the line sensor while the wafer is rotated once, and the light shielding width of the line sensor is determined as the outer peripheral part. 6. The wafer positioning method according to claim 1, wherein the presence / absence of an outer peripheral chip is determined by comparison with a threshold value.
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一つに記載のウェーハの位置決め方法。 For a wafer provided with an auxiliary positioning reference portion such as a sub-orientation flat on the outer peripheral edge, the wafer is rotated from an accurate position of the positioning reference portion of the wafer to a position before the auxiliary positioning reference portion. The shading width of the line sensor is stored, and the wafer is further rotated to the passing position of the auxiliary positioning reference portion, and the shading width of the line sensor at the passing position is stored. Rotate in the reverse direction to the center position of the positioning reference portion, store the light shielding width of the line sensor at the center position, and the larger of the light shielding width at the center position and the light shielding width at the near position and the passing position 2. The front and back sides of the wafer are determined by comparing and calculating the light-shielding width of the wafer and comparing the difference with a front and back determination threshold value. Wafer positioning method of any one of al 6.
前記ウェーハを水平状態で載置保持するウェーハ保持部を有して、前記ウェーハを水平回転させるウェーハ回転手段と、
このウェーハ回転手段に載置保持される前記ウェーハのセンタリングを行うセンタリング手段と、
前記ウェーハ回転手段に載置保持される前記ウェーハの外周縁部を光学的に測定する単一のラインセンサ手段と、
前記ウェーハ回転手段、センタリング手段およびラインセンサ手段を相互に連動して制御する制御手段とを備えてなり、
この制御手段は、請求項1から4のいずれか一つに記載の位置決め方法を実行するように前記ウェーハ回転手段、センタリング手段およびラインセンサ手段を制御するように構成されている
ことを特徴とするウェーハの位置決め装置。 A positioning device that optically detects a positioning reference portion such as an orientation flat or a notch provided on the outer peripheral edge of a disk-shaped wafer, and positions the wafer with reference to the positioning reference portion,
A wafer rotating means for horizontally rotating the wafer, having a wafer holding section for placing and holding the wafer in a horizontal state;
Centering means for centering the wafer placed and held on the wafer rotating means;
A single line sensor means for optically measuring the outer peripheral edge of the wafer placed and held on the wafer rotating means;
Control means for controlling the wafer rotation means, centering means and line sensor means in conjunction with each other,
The control means is configured to control the wafer rotating means, the centering means, and the line sensor means so as to execute the positioning method according to any one of claims 1 to 4. Wafer positioning device.
これら一対のセンタリング部材の一方が、センタリングの基準位置を規定する基準側センタリング部材を構成するとともに、他方がこの基準センタリング部材に対して前記ウェーハを移動させて位置決めする可動側センタリング部材を構成する
ことを特徴とする請求項8に記載のウェーハの位置決め装置。 The centering means includes a pair of centering members disposed opposite to each other with a wafer holding portion of the wafer rotating means interposed therebetween,
One of the pair of centering members constitutes a reference side centering member that defines a reference position of centering, and the other constitutes a movable side centering member that moves and positions the wafer relative to the reference centering member. The wafer positioning apparatus according to claim 8.
ことを特徴とする請求項8または9に記載のウェーハの位置決め装置。 10. The wafer according to claim 8, further comprising centering state determination means for determining presence / absence of a centering abnormality of the wafer based on a measurement result of the line sensor means based on a preset centering determination threshold value. Positioning device.
ことを特徴とする請求項8または9に記載のウェーハの位置決め装置。 The outer peripheral part determination means which determines the presence or absence of the chip | tip of the outer periphery of the said wafer based on the preset outer peripheral part determination threshold value from the measurement result of the said line sensor means is provided. Wafer positioning device.
ことを特徴とする請求項8または9に記載のウェーハの位置決め装置。 10. The wafer positioning apparatus according to claim 8, further comprising front / back determination means for determining the front / back of the wafer based on a preset front / back determination threshold value from a measurement result of the line sensor means.
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