JPH04204313A - 半導体ウエハの位置決め方法及び装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体ウェハの位置決め方法及び装置に係り
、さらに詳細には半導体ウェハにオリフラ部及びノツチ
部の少なくとも一つが存在する場合のそのオリフラ部及
びノツチ部の位置決め技術に関する。

〔従来の技術〕 従来のウェハ搬送装置において、半導体ウェハのオリフ
ラ部の位置決めを行う場合は、例えば、第４図に示すよ
うに反射型光センサ２７と反射板２８を用いて、半導体
ウェハ５のオリフラ部１８の弦と弧１８の境界位置を検
出しく第５図参照）、その信号に同期して半導体ウェハ
５を回転させる駆動パルスを算出し、オリフラ部の回転
角度を求め、その１／２に相当する駆動パルスで半導体
ウェハを反転させて位置決めする方式を採用していた。

なお、第４図において、６は半導体ウェハ５を載置する
回転台、７は回転台６を回転させてウェハの位置決めを
行う回転機構、８はウェハ５を回転台６上に真空吸着す
るための真空弁、９は配管部、１０は圧力センサ、１１
は反射型光センサ２７の光検出信号３０を取り込んで位
置決めに関するデータを演算するＣＰＵ　（中央演算処
理装置）である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、半導体ウェハの製造工程では年々高密度化が
進み、デバイスパターンの基準もオリフラ方式に加え、
ノツチ方式があり、それぞれに対して高精度な位置決め
が要求されている。

しかし、上記した光検出器の用いた従来技術では、半導
体ウェハの円周にノツチ部を形成した場合のノツチ検出
について充分な配慮がなされておらず、半導体ウェハの
回転円周に偏心が生じるとノツチ検出ができない問題が
あった。

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、デバイスパターンの基準となるオリフラ
部或いはノツチ部を１つの検出器で任意に高精度に位置
決めできる方法及び装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、基本的には次のよ
うな課題解決手段を提案する。

第１の課題解決手段はウェハの位置決め方法に係り、そ
の内容は、位置決め機能を有する回転機構に載置された
半導体ウェハに対し光検出器をその被検出用の光が前記
半導体ウェハの円周に交わるように配置し、 前記半導体ウェハの円周にオリフラ部及びノツチ部のい
ずれか１個だけが存在する場合は、前記半導体ウェハが
前記回転機構によって回転したときの前転光検出器に入
射する光量を回転開始時から少なくともオリフラ部或い
はノツチ部が完全に通過するまでの光量を順次格納し、
その光検出データ列を基にデータの微分を行ない微分値
の両極の中点を求め、この中点が所定の回転位置にくる
ように前記回転機構を制御する。

第２の課題解決手段も位置決め方法の発明に係り、その
内容は、上記第１の課題解決手段同様に、回転機構に載
置された半導体ウェハに対し光検出器をその被検出用の
光が前記半導体ウェハの円周に交わるように配置し、 前記半導体ウェハの円周にオリフラ部及びノツチ部が混
在する場合は、前記半導体ウェハが前記回転機構によっ
て回転したときの回転開始時から少なくとも１回転分の
光量を順次格納し、その光検出データ列を基にデータの
微分を行ない、微分値の両極の高さ及び間隔の少な（と
も一つからオリフラ部及びノツチ部を判定し、且つ指定
に従い前記オリフラ部及びノツチ部のいずれかを任意に
選択してその微分値の中点を求め、この中点が所定の回
転位置にくるように前記回転機構を制御する。

第３の課題解決手段は、上記第１．第２の課題解決手段
に用いる装置に係る発明で、その内容とするところは、 半導体ウェハを載置して位置決めを行う回転機構と、 この回転機構に載置された半導体ウェハの円周に対して
光を照射するように配置された光検出器と、 前記半導体ウェハが前記回転機構によって回転されたと
きの前記光検出器に入射する光量を順次格納し、そのデ
ータ列をもとに光検出データの微分を行う演算手段と、 前記光検出データの微分値の両極の高さ及び間隔の少な
くと一つから前記半導体ウェハの円周に形成したオリフ
ラ部或いはノツチ部を判断し、かつ前記微分値の両極の
中点が所定の回転位置にくるような位置決め制御パルス
信号を発生する位置決め制御手段とを備えてなる。

なお、光検出器としては、例えば透過型のものの場合に
は、光源（発光素子）に発光ダイオード、受光素子にフ
ォトダイオードを用いて、それらを半導体ウェハの円周
の上方、下方に対向配置すればよい。光検出器の受光面
は、半導体ウェハの回転円周に偏心があっても、その回
転円周の回転軌跡が受光面から外れないように配置する
。

〔作用〕

回転機構の回転台の上に固定載置した半導体ウェハを回
転台と共に回転させると、光検出器の受光量は、オリフ
ラ部或いはノツチ部に近づくと増加し、その中心位置で
最大となり、中心位置を過ぎると徐々に減少する（例え
ば、ウェハの位置決めにパルスモータを用いた場合には
、このパルスに同期して光検出器の光量データを取り込
む。具体例としては、回転開始から１パルス毎に光検出
器の受光量を格納する。例えば１パルスあたり０゜１°
の分解能をもつパルスモータで駆動すると、少な（とも
１回転分３６００個に細分化された光検出データが格納
される）。

また、半導体ウェハの回転円周に偏心がない場合には、
オリフラ部及びノツチ部以外のウニ／Ｓ回転円周部分（
ウェハの弧の部分）の光検出器の受光量ははｆ平坦な状
態となる。これｌ；対して、半導体ウェハの回転円周に
偏心があると、弧の部分でも緩やかな光量増加や光量減
少がある。ただし、このような緩やかな光量増加も微分
されることで平坦な状態となる。

また、前述した如くオリフラ部やノツチ部における光検
出データ（光量）を微分した場合番二番よ、それぞれプ
ラスのピーク値（プラス極）とマイナスのピーク値（マ
イナス極）とを有する微分波形が生じ、この微分波形の
両極の中点を演算回路などを用いて算出すれば、そのオ
リフラ部やノツチ部の中心位置が求まる。

なお、このような光検出データの具体的な微分例は実施
例の項で第３図に基づき詳述しであるので、参照された
い。

そして、第１の課題解決手段のように半導体ウェハの円
周にオリフラ部及びノツチ部のいずれか１個だけが存在
することが始めから判明している場合は、オリフラ部か
ノツチ部のいずれであるが判定する必要性がなくなるの
で、この場合には光検出器に入射する光量を半導体ウェ
ハの回転開始から少なくともオリフラ部或いはノツチ部
が完全　゛に通過するまでの光量を光検出データとして
順次格納し、微分する。その微分によって生じたプラス
・マイナス（両極）の微分波形く微分値）の中点を算出
すれば、オリフラ部或いはノツチ部の中心位置が求まり
、この中点（中心位置）が所定の回転位置にくるようｌ
；前記回転機構の駆動モータをパルス制御すれば、半導
体ウェハのオリフラ部或いはノツチ部の位置決めが、半
導体ウェハの回転円周の偏心の何無にかかわらず高精度
に行われる。

第２の課題解決手段では、オリフラ部とノツチ部が一つ
の半導体ウェハに混在しているために、これらの存在を
知るためには、半導体ウェハを少なくとも１回転させ、
その時の回転円周に当てた光量を光検出データとして順
次格納する。

そして、これらの光検出データを微分した場合には、オ
リフラ部とノツチ部に相当する光検出データの微分波形
が異なるため、双方の微分値の両極の高さ及び間隔から
オリフラ部、ノツチ部を判定できる。

そして、この微分によって生じたプラス・マイナス（両
極）の微分波形（微分値）の中点を算出すれば、第１の
課題解決手段同様にオリフラ部或いはノツチ部の中心位
置が求まり、この中点が所定の回転位置にくるように前
記回転機構の駆動モータをパルス制御すれば半導体ウェ
ハのオリフラ部或いはノツチ部の位置決めが、半導体ウ
ェハの回転円周の偏心の有無にかかわらず高精度に行わ
れる。

第３の課題解決手段の装置は、実施例に例示しであるの
で、ここでの説明を省略する。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１図ないし第３図により説明する。

第１図は本発明の位置決め装置に係る構成図、第２図は
第１図のＰ方向からみた矢視図、第３図は上記実施例に
おける光検出データの微分演算状態を示すタイムチャー
トである。

第１図において、第４図の従来例と同一符号は同−或い
は共通する要素を示す。

第１図において、１は赤外発光ダイオード、２はフォト
ダイオードで、これらの要素１．２によって光検出器が
構成される。

赤外発光ダイオード１とフォトダイオード２とは支柱３
に取付けられ、発光ダイオード１がらフォトダイオード
２に向けて発せられる被検出用の光４は回転台６上に載
置される半導体ウェハ５の円周の回転軌跡と交わるよう
に配置される。例えば、半導体ウェハ５を回転台６上で
心合わせした状態で、その半導体ウェハ５の円周の上方
に発光ダイオード１を配置し、これに対向させてウェハ
円周下方にフォトダイオード２を配置する。

また、フォトダイオード２の中心に半導体ウェハ５の円
周が（るように設定して、半導体ウェハ５が多少偏心し
て回転した場合であっても、ウェハ５の回転円周がフォ
トダイオード２の受光面から外れないように設定しであ
る。

本実施例における半導体ウェハ５は、第２図に示すよう
にその円周部にオリフラ部１８及びノツチ部１９が形成
しである。

半導体ウェハ５を回転させるための回転機構７としては
、例えば１パルスあたり０．１０回転する分解能をもつ
パルスモータを用いる。そして１パルス出力毎にこれと
同期させてフォトダイオード２の受光量データ１３をＡ
／Ｄコンバータ１４を介してＣＰＵＩＩのメモリ１６に
格納するようにし、少なくとも１回転分３６００個まで
に細分化したデータ列をＣＰＵＩＩで微分演算するよう
にしである。

またＣＰＵＩＩは、フォトダイオード２がらの光検出デ
ータの微分値の両極の高さ及び間隔から、半導体ウェハ
５の円周に形成したオリフラ部１８或いはノツチ部１９
を判定する機能と、前記微分値の両極の中点を求めてこ
の中点を基にオリフラ部或いはノツチ部の位置制御を行
う駆動パルスを発生する機能を有する。

半導体ウェハ５は、心合わせした後、回転台６上に真空
弁８を用いて真空吸着させ、確実に吸着したことを配管
９上に設置した圧力センサ９で確認した後、ＣＰＵＩＩ
より回転機構７に駆動パルスを出力して回転台６と共に
半導体ウェハ５を回転させる。

一方、赤外発光ダイオード１がら発光される赤外光４が
フィルタ１２を通してフォトダイオード２に入光される
。

このフォトダイオード２に入った光量は、Ａ／Ｄ１４で
ディジタルデータ１５として変換された後にＣＰＵＩ　
１に入り、ＣＰＵＩＩはその光検出データを１パルス毎
にメモリ１６に格納する。

格納された光検出データのうち、半導体ウェハ５の弧の
部分１７でははズ同一レベルの光量となり、オリフラ部
１８及びノツチ部１９にがかると増加し、中心位置それ
らの中心位置３２．３３で最大となり、ここを境に減少
する（第３図の２０）。また、半導体ウェハ５の回転円
周に偏心があると弧の部分１７でもデータが同一レベル
にならず、緩やかな増加減少が生じる（第３図２１）。

なお、このように弧１７の部分で緩やかな増加減少が生
じても、これはＣＦ）Ｕｌｌで微分されるので同一レベ
ルに平滑化（平坦化）されてメモリ１６に格納される。

すなわち、微分したデータは、いずれにせよ弧の部分１
７でははメ平坦なレベルとなり、オリフラ部１８及びノ
ツチ部１９にかかると最初はプラス方向に増加し、中心
位置３２．３３を境にマイナス方向に減少し、弧の部分
１７で再び平滑状態となる（第３図２２）。

ＣＰＵＩＩは、このデータ列を回転開始時から検索して
ゆき、極となっているポイント２３，２４．２５．２６
　（第３図参照）をすべて記憶する。

このうち、オリフラ部１８はプラス極２５からマイナス
極２６によって表される分波形となり、ノツチ部１９は
プラス極２３からマイナス極２４で表される微分波形と
なる。そして、オリフラ部１８はプラス極２５からマイ
ナス極２６までの間隔が広く、ノツチ部１９はプラス極
２３がらマイナス極２４までの間隔が極端に狭く高さは
オリフラ部１８の微分波形よりも高い。

これらの微分波形の間隔及び高さを基に、ＣＰＵ１ｌは
オリフラ部１８とノツチ部１９の判断を行い、さらにこ
れらの微分波形の中点をパルス換算によって求める。

一方、スイッチ３１によってデバイスパターンの基準の
位置決めに用いる対象をオリフラ部１８或いはノツチ部
１９にするかを指定しており、この指定に従いオリフラ
部１８或いはノツチＰＡ１９の中点をオリフラ部１８或
いはノツチ部１９の中心位置と判断して、この中心が所
定位置にくるのに必要な回転角度となるパルス出力（ポ
イント分のパルス出力）を発生させることで、半導体ウ
ェハ５の回転位置換言すればオリフラ部１８或いはノツ
チ部１９を定位置に定めることができる。

しかして、本実施例によれば、半導体ウェハ５のオリフ
ラ部１８かノツチ部１９のどちらか１個の場合でも、或
いはそれらが混在する場合でも、ＣＰＵＩＩでの演算処
理により、個々にこれらの回転角度を求めることで、そ
れらの中心位置が求まり、これを基に位置制御のパルス
信号を発してウェハのオリフラ部或いはノツチ部を定位
置に高−精度に位置決めすることができる。

また、本実施例のように１パルスあたり０．　１０回転
する分解能をもつパルスモータを回転機構７として用い
、このパルスに同期させて光検出データを取り込むと、
少なくとも１回転分３６００個に細分化された光量デー
タをもって演算処理が行えるので、オリフラ部１８及び
ノツチ部１９の中心位置を高精度に求めることができる
。

さらに、光量データをＣＰＵで微分しウェハ５の弧の部
分１７をも平滑化するので、半導体ウェハ５の回転円周
に偏心があっても、オリフラ部１８及びノツチｇ１９を
確実に位置決めすることができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、半導体ウェハの回転円周
と交わる光検出データを微分演算することにより、オリ
フラ部或いはノツチ部を１つの光検出器を用いて任意に
高精度に位置決めでき、しかもこの高精度位置決めを半
導体ウェハの回転円周に偏心があったとしても実現させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の位置決め装置に係る構成図、第２図は
第１図のＰ方向からみた矢視図、第３図は上記実施例に
おける光検出データの微分演算状態を示すタイムチャー
ト、第４図は従来の半導体ウェハのオリフラ部の位置決
めを示す説明図、第５図は第４図のＰ方向からみた矢視
図である。 １．２・・光検出器（光源、受光素子）、４・・・被横
比用の光（赤外光）、５・・半導体ウェハ、６・・・回
転台、７・・・回転機構、１１・・ＣＰＵ　（微分演算
手段、位置決め制御手段）、１３・・・光量データ、１
５・・・ディジタルデータ、１６・・・メモリ、１７・
・・弧の部分、１８・・・オリフラ部、１９・・・ノツ
チ部、２０・・・回転偏心のない光量データ、２１・・
・回転偏心のある光量データ、２２・・・微分後の光量
データ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、位置決め機能を有する回転機構に載置された半導体
   ウェハに対し光検出器をその被検出用の光が前記半導体
   ウェハの円周に交わるように配置し、 前記半導体ウェハの円周にオリエンテーションフラット
   部（以下、オリフラ部と称する）及びノッチ部のいずれ
   か１個だけが存在する場合は、前記半導体ウェハが前記
   回転機構によって回転したときの前記光検出器に入射す
   る光量を回転開始時から少なくともオリフラ部或いはノ
   ッチ部が完全に通過するまでの光量を順次格納し、その
   光検出データ列を基にデータの微分を行ない微分値の両
   極の中点を求め、この中点が所定の回転位置にくるよう
   に前記回転機構を制御することを特徴とする半導体ウェ
   ハの位置決め方法。 ２、位置決め機能を有する回転機構に載置された半導体
   ウェハに対し光検出器をその被検出用の光が前記半導体
   ウェハの円周に交わるように配置し、 前記半導体ウェハの円周にオリフラ部及びノッチ部が混
   在する場合は、前記半導体ウェハが前記回転機構によっ
   て回転したときの回転開始時から少なくとも１回転分の
   光量を順次格納し、その光検出データ列を基にデータの
   微分を行ない、微分値の両極の高さ及び間隔の少なくと
   も一つからオリフィス部及びノッチ部を判断し、且つ指
   定に従い前記オリフラ部或いはノッチ部を任意に選択し
   てその微分値の両極の中点を求め、この中点が所定の回
   転位置にくるように前記回転機構を制御することを特徴
   とする半導体ウェハの位置決め方法。 ３、半導体ウェハを載置して位置決めを行う回転機構と
   、 この回転機構に載置された半導体ウェハの円周に対して
   光を照射するように配置された光検出器と、 前記半導体ウェハが前記回転機構によって回転されたと
   きの前記光検出器に入射する光量を順次格納し、そのデ
   ータ列をもとに光検出データの微分を行う演算手段と、 前記光検出データの微分値の両極の高さ及び間隔の少な
   くと一つから前記半導体ウェハの円周に形成したオリフ
   ラ部或いはノッチ部を判断し、かつ前記微分値の両極の
   中点が所定の回転位置にくるような位置決め制御パルス
   信号を発生する位置決め制御手段とを備えてなることを
   特徴とする半導体ウェハの位置決め装置。 ４、第３請求項において、前記光検出器は、透過型光検
   出器或いは反射型光検出器よりなる半導体ウェハの位置
   決め装置。