JPH0327547A - 基板の位置合せ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産楽土の利用分！ｌｌｆ） 本発明は、周縁部に位置合せ用の切り欠き面を有する丸
形基板の位置合せ方法に関する。

（従来の技術） 丸形裁板例えば固形状半導体ウエハに多数の半導体チッ
プを形成する場合、半導体ウエ／＼周縁部の予めさだめ
せれた結晶方位と幅を有するオリエンテーションフラッ
１・（以下、オリフラと記す）によって、スクライブ＋
＋！４の方向を指定する単結晶のへき開方向が示されて
いるため、各半導体チップはオリフラを裁準として平行
な位置に格子状に形成される。

従って、半導体チップの各製造工程や検査工程において
は、まず半導体ウエハのオリフラ位置を検出し、このオ
リフラ方向の位置合せ（ブリアライメン１・）が行われ
た後、画像認識やレーザ光等を用いた微細な位置調整が
行われ、各チップ毎に例えば露光現像工程や検査工程が
行われる。

従来の露光現像装置や検査装置におけるオリフラ方向の
位置合せは、例えば半導体ウエノ＼を回転させつつオリ
フラを所定の乱準面を右する当接部拐に押し当てること
によって行ったり、また、光学系によってオリフラ位置
を検出することによって行われていた。

上記光学系を用いたオリフラ方向の位置合せは、例えば
半導体ウエハを挟んで発光部と予め配列位置が定められ
た複数個の受光素子とを配置し、発光部と受光素子との
間で半導体ウエハを四転させ、円周部とオリフラ位置と
での受光量の差を検出することによってオリフラの位置
を検出したり、またラインセンサを用いて、同様に受光
量の変化からオリフラの位置を検出することによって行
われている。

（発明が解決しようとする課馳） しかしながら、上述したようなｖＬ来のオリフラの位置
合せ方法のうち、当接部利を用いた機械的な位置合せ方
法では、機械的な誤差等によって充分に位置合せ精度を
高めることが困難であった。

また、光学系を用いた従来のオリフラ合せ方法は、址本
的にオリフラの方向を指疋するのみであり、正確なオリ
フラの位置検出を行うためには、別途半導体ウエハのセ
ンターを容量センサ等の他の装置によって求める必要が
ある等の難点があった。

一方、最近の半導体検査装置等においては、検査時間を
短縮するために、予めブリアライメントの際の位置合せ
稍度を充分に高め、ファインアライメントに要する時間
を短縮することが必要とされている。そこで、オリフラ
の位置合せを行うブリアライメン１・の際に、オリフラ
の方向指定のみならず、正確な位置検出を短時間に行う
ことか強く望まれている。

本発明は、このような課題に対処するためになされたも
ので、オリフラのような位置合せ用の切り欠き面を有す
る丸形基板の位置合せを短時間に、かつ簡易な装置構成
で高信頼性のもとて行うことが可能な丸形基板の位置合
せ方法を促供することを目的とするものである。

［発明のｌｌｉ％或］ （課題を解決するための手段） すなわち本発明は、周縁部に位置合せ用の切り欠き面を
有する丸形基板の位置合せを行うに際し、前記丸形基板
の予め想定した仮想中心を通過する複数本の仮想直径線
の距離を、上記基板のエッジを検出することによって測
定し、最短距離を有する該仮想直径線を除く仮惣直径線
から該丸形剋板の中心点を求める工程と、前記丸形基板
を前記中心点により回転させつつ、上記基板内の所定位
置の内周円と前記位置合せ用の切り欠き面との交点を検
出し、これら交点から該切り欠き面の形成角度を求めて
前記切り欠き面の位置を検出する工程とを順に行うこと
を特徴とするものである。

（作　用） まず、丸型剋板の仮想直径線の距離を基板のエッジを検
出することにより測定し、最短の仮想直径線を除くこと
によって、上記切り欠き面と交差しない仮想直径線が求
まり、これら直径線を使用することによって、中心を正
確にかつ容易に求めることかできる。そして、上１；己
中心により丸型基板を回転させることによって、丸形基
板内の所定位置の内周円と位置合せ用の切り欠き面との
交５ 点が正確に求まり、これから辿り欠き市の形成角度と位
置を求めることにより、正確に切り欠き面の位置が検出
できる。

（実施例） 以下、本発明方法を半導体ウエハのオリフラ合せに適用
した実施例について図を参照して説明する。

第１図は、この実施例のオリフラ合せ方法を示すフロー
チャ−１・であり、同図にしたがって各オリフラ合せ動
作を順次説明する。

また、具体的なオリフラ合せ動作としては、第２図に示
すように、Ｙ方向ステージ１、Ｚ方向ステージ２および
θ方向ステージ３によって構成されたステージ４上に配
置された載置台５上にたとえば吸着保持された半導体ウ
エハ６をステージ４側のＸ−Ｙ座標上の所定位置および
方向にオリフラを合せる動作を例として説明する。

なお、ステージ４には半導体ウエハ６を支持し、Ｘ方向
ステージ７によってＸ方向に移動させるピンセッ１・３
が配置されており、また半導体ウエハ６ ６の上方には、ステージ４側の座標原点（０．０）から
定められた位置に、例えばＹ４ｌｌＩｉ上の所定位置に
エッジ検出センサ例えば反射型センサ９が配設されてい
る。上記反郎１型センサ９としては、例えば発光素子と
受光素子とか対となって構成された出力ＴＴＬのものか
例示され、発光素了側から゛ｌ’　３．９体ウエハ６の
面上に所定の角度で検出光を照１・１シ、半導体ウエハ
６表面からの反１・Ｉ光を受光素子で受光し、検出光照
８・１位置における半導体ウエハ６の有無を反剃型セン
サのオン・オフとして検出するものである。

まず、載置台１上に吸着保持された半導体ウエハ２のセ
ンターの祖調整を行う（第１図−１００）。

このセンターの粗誠整は、第３図に示すように、まず半
導体ウエハ６を吸着保持している裁置台５の是準中心点
ｏｏがステージ４側のＸ−Ｙ座標上の座標原点（０．０
）に到達するよう、Ｙステージ１によって載置台５を移
動する。この位置で、ステジ４側の座標原点（０．０）
を半専体ウエハ６の仮想中心とし、座標原点（０　．　
（１）を通過するＸ方向、Ｙ方向それぞれの仮想直径線
Ｊ２１、Ｊ２２　（互いに直交）を設定する。そして、
２本の仮想直径線Ａ１、Ｊ２２が半導体ウエハ６の固周
と交わる交点ａＳｂＳｃ，ｄのＸ−Ｙ座標上の座標をそ
れぞれ求める（第１図−ＩＯ｛）。

これらａ，ｂ，ｃ，ｄの座標は、載置台５を仮想原点（
０．０）からＹ方向に移動し、Ｘ−Ｙ座標上の定められ
た位置に配設されている反耶１型センサ９によって半導
体ウエハ６のエッジを検出するまでの距離を測定するこ
とによって求められる。測定手順は、一座標（例えばａ
点の座標（０，ｙ１）　）の測定が終了した後に、載置
台５を原点（０．０）に復帰させ、θ方向ステージ３に
よって載置台５を９０度回転させて次の座標（ｂ点の座
標（ｘ＋　，０）　）のＩｌｌ！Ｉ定を行い、順次４点
の７ｌｌｌ＋定を行う。

次に、２本の仮想直径線１１、ｆ２２が半導体ウエハ６
の円周と交わる交点ａ，ｂＳｃＸｄの座標から、座標原
点（０．０）までの距離ｓ１、ｓ２、Ｓ３、Ｓ４をそれ
それ求め、これらＳＩ、Ｓ２、”３、５４から座標原点
（０．０）と半導体ウエハの中心ｏ１とのＸ方向、Ｙ方
向それぞれに対するずれ量（ｘ，ｙ）を算出する（第１
図−１　［１　２　）。

このずれＪｕｌ　Ｘ　％　ｙは、それそれ下記（１）、
（ＩＩ）式から求まり、Ｘ％　ｙの大きさがそれそれＸ
方向、Ｙ方向に幻するずれの距離および荀号がその方向
を示す。

ｙ＝（ｓ＋　　Ｓ３）／２　　　　　　・・・・・・（
１）ｘ−　（Ｓ２　　８４）／　２　　　　　　・・・
（ＩＩ）なおこの中心位置のずれ量算出の際に、交点ａ
１ｂ，ｃ，ｄのいずれかがオリフラ６ａ上に位置したと
しても、正確なセンター合せは次工程で行うため、その
ままずれ量の算出を行うものとする。

この後、上記ずれｈｋＬ　Ｘ　％　ｙに基づいて、裁置
台５の中心００と半導体ウエハ６の中心ｏ１とが重なる
ように半導体ウエハ６の位置を袖正する（第１図−１０
３）。

このセンター位置の補正は、第２図に示すように、まず
載置台５の半導体ウエハ６の吸着をＨ除した後、２方向
ステージ２によって載置台５を徐々に下降させ、測定１
１ケの状態を維持しつつピンセ９ ッ１・８上に半導体ウエハ２を移載する。次に、Ｙ方向
ステージ１によって載置台５の位置を上記Ｙ方向のすれ
ｆｆｉｙに基ついて移動すると共に、ピンセッ１・８上
に移載された半導体ウエハ２を上記Ｘ方向のずれＥｎｘ
に基づいて移動して、裁置台５の中心Ｏｏと半導体ウエ
ハの中心０１とを合致させ、裁置台５を徐々に上昇させ
てピンセット８上から半導体ウエハ６を裁置台５上に移
拙し吸着保持することによって、センター袖ｉ［が行わ
れる。

次に、祖調整後の半導体ウエハ６のセンター調整を行う
（第１園−２００）。

このセンター調整は、第４図に示すように、まず半導体
ウエハ６を吸着保持している載置台５の中心ＯＱをステ
ージ４側のＸ−Ｙ座標上の座標原点（０．０）に復帰さ
せ、座標原点（０．０）を半導体ウエハ６の仮想中心と
し、座標原点（０．０）を通過するＸ座標およびＹ座標
と重なる仮想直径線を含む４５度ピッチの４本の仮想直
径線Ｊ２３、ｘ４、Ｊ２ｓ、℃，を設疋する。そして、
４本の仮想直径線！２３、１２ｑ、ｉ！．５、Ｒ６が半
導体ウエハ６の円周と交わ１　０ る交点ｅＳｆ　Ｓｇ−．ｈｚ　１、ｊ１１（、ｌの各座
標を求める（第１図−２０１）。なお、これら各交点の
座標は、４５度づつ載置台５を回転させつつ、センター
の粗調整時と同様にして求める。

次に、上記各交点ｅ−，ｆｓ　ｇｚ　ｈｓ　　１％　Ｊ
％　ｋ％ｌの座標から、上記各交点と座標原点（０．０
）との距　ａｓｓ　　　、　　　ｓ５　　　、　　　Ｓ
７，　　　Ｓ８％　　　Ｓ９％　　　Ｓｅａｓｓ１１、
ｓ１２をそれぞれ求め、これらの値から各仮想直径線Ｊ
２ａ、ｚ４、Ｅ５、ｊ２６の〃１１離を求める。この時
、半導体ウェハの中心０１は、前工程のセンターの粗調
整によって、おおよそ座標原点（０．０）と重なるよう
に補正されていることから、オリフラ６ａと交差する仮
想直径線は、その距離が最短となり、これによってオリ
フラ６ａを通過している仮想直径線を判定する。そして
、このオリフラ６ａを通過している仮想直径線と４５度
ピッチで交差する両脇の２本の仮想直径線の各交点の座
標をセンター調整川座標とする（第１図−２０２）。

例えば第４図では、仮想直径線℃３がオリフラ６ａと交
差する仮想直径線となるため、Ｊ２３と４５度１１ で交差する｛４と｛６の各交点ｆ，ｊおよびｈ、ｌの座
標がセンター読整用座標となる。また、仮に各仮想直径
線がいずれもオリフラ６ａと交差していないとしても、
最短距離の仮想直径線をオリフラ６ａと交差する仮想直
径線として設定することにより、必ずオリフラ６ａと交
差しない仮想直径線の各交点の座標か求まり、正確なセ
ンターの調整が可能となる。

次に、オリフラ６ａと交差しない仮想直径線℃４および
Ｊ２６がＸ座椋およびＹ座標と重なるように載置台５の
位置を調整（第４図では４５度載置台５を回転）した後
、上記仮想直径線℃４、，１２６の各交点ｆＳ　ｊおよ
びｈ，１の座標より求めた距離８６、Ｓ８、８１０％　
Ｓ＋２から、半導体ウエハ６の中心ｏ１と座標原点（０
．０）とのずれｆｆｉ（ｘ，ｙ）をセンターの粗調整の
際と同林に前記（Ｉ）式および（ＩＩ）式から算出し、
このすれ量が許容値内であるかどうかを判定する（第１
図−２０４）。

この判足用すれ量は、Ｘ方向、Ｙ方向それぞれに対して
許容値を設定しておき、それぞれの値に１２ よって判定してもよいが、半導体ウエハ６の中心０１と
座標原点（０．０）との直線阻離を例えばＬとすると、
Ｌは Ｌ−（＞璽コココ から求まるので、この距＃Ｌの３′「容値を設定してお
くことによって、容易に判定できる。

そして、センターずれ量Ｌが許容範囲内であれば、次工
程のオリフラ検出を行い（狛１図−３００）、許容範囲
外であれば、上記ずれｌｉｔ　Ｘ　％　’５’に址づい
て栽置台５の中心ｏｏと半導体ウエハ６の中心ｏ１とが
合致するように、前述のセンターの粗調整工程と同様な
手順により、半導体ウエハ６の位置を補正する（第１図
−２０５）。

次に、上記センター位置の補正動作の際の移動量によっ
てセンター位置の正確さの判定を行う（第１図−２０６
）。このセンター位置の’Ｉｌｌ　疋は、移動量の大小
によって、このセンターの調整工程の正確さ、例えば確
実にオリフラ６ａを含む仮想直径線を除外したかどうか
等を判定するものであり、移動量が許容範囲を超えてい
る場合は、８点の座１３ 標設定（第１図−２０１）から再度行い、また許容範囲
内であれば、次工程のオリフラの検出（第１図−３００
）を行う。

オリフラの検出工程（第１図−３００）は、第５図に示
すように、まず栽置台の中心ＯＱと中心０１とが重なっ
ている半導体ウエハ６をステージ４側のＸ−Ｙ座標の原
点（０，Ｄ）からＹ方向に移動し、反芽Ｉ型センザ９で
半導体ウエハ６のエッジを検出する。次いで、このエッ
ジ検出α置から半導体ウエハ６の内側に所定の距離α、
例えば５００μｍたけ反射型センサ９による検出位置が
移動するように、ざらにＹ方向に半導体ウエハ６を移動
させる。

そして、この反ｎ＝ｔ型センサ９による検出位置を初期
位置ｒとし、この初期位置ｒから所定の角度ピッチ、例
えば０．９度ピッチで全周に渡って順に反射型センサ９
の検出位置の下部に、半導体ウエハ６が存在しているか
どうかを反射型センサ９のオン・オフによって検出する
（第１図−３０１）。

次いで、上記半導体ウエハ６内の距離α位置における検
出結果から、反射型センサ９の検出位置１４ の下部に、半導体ウエハ６か存在していない部分、すな
わち反射型センサ９がオフの位置があるかどうかを判定
する（第１図−３０２）。つまり、オリフラ６ａの部分
に反射型センサ９が達すると、反η１型センサ９がオフ
となり、そのオフの部分かオリフラ６ａの位置に対応す
ることになる。

また、拓６図に示すように、反Ｊ１１型センサ９による
半導体ウエハ６のエッジ検出位置として、オリフラ６ａ
の位置を検出すると、全周に渡って反射型センサ９のオ
フの位置が存在しないこととなる。したがって、反１４
型センサ９がオフの位置を検出しない場合には、半導体
ウエハ６の距離α位置における検出王程（３０１）終了
後に、初期位置ｒからオリフラ６ａの設定角度以上、例
えば９０度半導体ウエハ６を回転させ、あらためて初期
位置ｒ′を設定し（第１図−３０３）　、同様に半導体
ウエハ６のエッジから距離α内側の位置における検出を
全周に渡って行い（第１図−３０４）　、同様に反射型
センサ９かオフの位置があるかどうかを判定する（第１
図−８０５）。この判定の際に、反Ｉ４型セン１５ ザ９がオフの位置が検出されない場合には、センター位
置かずれていると判定し、センターの調整工程（第１図
−２００）から再試行する。

次に、反射型センサ９のオフの位置が検出された場合、
初期位置ｒから反射型センサ９が最初にオフとなった位
置までの角度θ１と、反射型センサ９が最後にオフとな
った位置までの角度θ２とを求め、これらθ１と０２と
からオリフラ６ａの形成角度θを求め、このオリフラ形
成角度θがオリフラ６ａの実形成角度内であるかどうか
を判定する（第１図−３０６）。

オリフラ形成角度θが実形成角度より大きい場合には、
検出精度不良と判定し、センターの調整工程（第１図−
２００）から再度行う。また、オリフラ形成角度θが実
形成角度内Ｖある場合には、角度θ１、角度θ２および
オリフラ形威角度θから、オリフラ６ａの中心位置を初
期位置ｒからの角度θ３として求める（第１図−３０７
）。

この後、オリフラ６ａの中心位置をステージ４側のＸ−
．Ｙ座棟上の所定の位置に補正する（第１１６ 図−３０８）。このオリフラ位置の角度袖疋は、例えば
載置台５を２方向ステージ２によってオリフラ６ａの中
心位置から初期位置ｒまでの角度０３分だけ回転させる
ことにより、オリフラ６ａはＹ座標に対して直角な位置
に補正され、同様にして所定位置にオリフラ６ａの方向
を捕正する。

以上の動作により、半導体ウエハ６は、裁置台５の中心
ｏｏと中心ｏ１が合致した状態で、ステージ４側のＸ−
Ｙ座標上の所定の方向にオリフラ６ａが位置した状態と
なり、疋確なプリ７′ライメントが終了する。

このように、この実施例のオリフラ合せ方法によれば、
まず半導体ウエハの中心と載置台の中心とを合致させた
後、オリフラ位置の検出を行っているため、オリフラの
方向合せの精度が高く、かつ正確な位置検出（例えばオ
リフラセンターの正確な位置検出）を行うことが再能と
なる。また、半導体ウエハの中心検出およびオリフラ検
出共に、反射型センサとステージ系のみによって行うこ
とができるため、例えば半導体検査装置等における１７ プリアライメントに適用する際等において、容易な装置
の追加のみで確丈なブリアライメントを短時間で尖施す
ることか可能となる。

また、この実施例においては、半導体ウエハのエッジ検
出を反１１型センサを用いて行っているため、例えば透
明基板や半透明の基板に対しても適用でき、さらに反射
型センサの出力をデジタル化することによって、検出精
度の向上および検出時間の短縮が図れる。

なお、上記火施例においては、センターの．刈整工程の
前工程として粗調整を行っているが、半導体ウエハを載
置台上に移載する際に、ある程度センター合せ精度を高
めることが期待できる場合には、センターの粗調整工程
を省いてもよい。

上記したオリフラ合せは、ウエハプローバ、エッチャー
、イオン注入装置、スパッタ装置、拡散炉等の半導体製
逍装置に適用して、より高い効果が得られる。さらに、
枚葉式処理装置に特に有効である。

［発明の効果］ １　８ 以上説明したように、本発明の丸型基板の位置合せ方法
によれば、オリフラのような位置合せ用の切り欠き面を
有する丸形基板の位置合せを、短時間にかつ簡易な装置
構成で高信頼性のもとで行うことが可能となる。したが
って、各種検査装置等の精度の向上やスループッ１・向
上を図ることか可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の半導体ウエハのオリフラ会
せ方法を示すフローチャ−１・、拍２図は半導体ウエハ
の位置合せ用の装置禍成の一例を示す図、第３図はセン
ターの粗調整王程を説明するための図、第４図はセンタ
ーの調整工程を説明するための図、第５図および第６図
はそれぞれオリフラの検出］二程を説明するための図で
ある。 ４・・・・・・ステージ、５・・・・・・載置台、６・
・・・・半導体ウエハ、９・・・・・・反射型センザ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 周縁部に位置合せ用の切り欠き面を有する丸形基板の位
   置合せを行うに際し、 前記丸形基板の予め想定した仮想中心を通過する複数本
   の仮想直径線の距離を、上記基板のエッジを検出するこ
   とによって測定し、最短距離を有する該仮想直径線を除
   く仮想直径線から該丸形基板の中心点を求める工程と、 前記丸形基板を前記中心点により回転させつつ、上記基
   板内の所定位置の内周円と前記位置合せ用の切り欠き面
   との交点を検出し、これら交点から該切り欠き面の形成
   角度を求めて前記切り欠き面の位置を検出する工程と を順に行うことを特徴とする基板の位置合せ方法。