JPH06177229A - 半導体ウェハの一致したジャムのない位置整合を行う方法および装置 - Google Patents

半導体ウェハの一致したジャムのない位置整合を行う方法および装置

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JPH06177229A
JPH06177229A JP21434493A JP21434493A JPH06177229A JP H06177229 A JPH06177229 A JP H06177229A JP 21434493 A JP21434493 A JP 21434493A JP 21434493 A JP21434493 A JP 21434493A JP H06177229 A JPH06177229 A JP H06177229A
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semiconductor wafer
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JP21434493A
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Joseph F Vollaro
ジョセフ・エフ・ボラーロ
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Raytheon Co
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Hughes Aircraft Co
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、半導体ウェハの一致したジャムの
ない位置整合を行う装置を提供することを目的とする。 【構成】 半導体ウェハが整合される支持部となる金属
プレート42と、半導体ウェハの直線部45と可動に位置整
合を行う位置整合ローラ43', 43'と、半導体ウェハの周
囲に沿って第１の点で可動に位置整合を行う位置整合ロ
ーラ43と、第２の点で可動に位置整合を行う位置整合ロ
ーラ48とを備え、第２の点の位置整合ローラ48は放射方
向に移動可能に構成され、それらの位置整合ローラ43,
43', 43',48が第２の点の位置整合ローラ48に与えられ
る外力により半導体ウェハ46に力を与えて半導体ウェハ
を動可に位置整合させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、計測および、または薄
化およびエッチングプロセスを経た半導体ウェハの位置
整合、特に測定プロセスデータと薄化およびエッチング
プロセスを相関させるために半導体ウェハの一致したジ
ャム防止レジストレーションを提供する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウェハの外部材料層の厚さを測定
するプロセスはウェハ表面測定として知られている。こ
のような計測プロセス中、半導体ウェハは厚さ測定装置
の段に機械的に整合させられる。この装置は、ウェハの
表面全体上の外部材料層の厚さを示すマップを生成す
る。この測定プロセスから生成された外部層の厚さマッ
プは、所望の厚さにまたは所望の位置においてウェハの
外部層の材料をそれぞれ薄化またはエッチングする別の
プロセスで使用されることが多い。これらの外部層の薄
化およびエッチングプロセスの両者はウェハの表面に導
かれるあるタイプの装置を含む。この装置は、薄化また
はエッチングプロセスがウェハ表面上の正しい位置で行
なわれることを保証するためにウェハ表面に沿って適切
に位置されなければならない。この適切なウェハ位置整
合を保証するために、薄化またはエッチング装置に関す
る外部層厚さマップとウェハの位置との間の正確な相関
が必要とされる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】薄化またはエッチング
装置におけるウェハの位置と外部層の厚さマップを相関
させる現在の方法は、計測プロセス中１組の整列基準に
よりウェハをマークすることによって開始される。その
後、ウェハは周囲部分として機能する大直径ウェハ上に
配置される。周囲部分は、ウェハエッジに沿った薄化ま
たはエッチングプロセスにおける一致した反応を維持す
るように処理を受けるウェハと同じ材料から形成され
る。基準にされたウェハの直線部は、周囲部分の表面に
付着された類似材料の平坦な位置整合表面に隣接させら
れ、それによってある方向にウェハを整合させる。ウェ
ハ計測基準は装置のアルミニウム保持プレートまたはプ
ラテン上で対応した組のスクライブマークと視覚的に整
列される。一度整列されると、類似したウェハ材料の２
つの付加的な位置整合表面はウェハに隣接させられ、ウ
ェハ位置を維持するように周囲部分に付着される。その
後、周囲部分がプラテンに付着されて、薄化またはエッ
チングプロセスが始まる。
【０００４】上記の相関させられた位置整合工程は時間
を費やし、人為的エラーを招きがちであることが容易に
認められる。したがって、この位置整合工程を加速し、
一方で人為的エラーの可能性をなくすることが望まし
い。このような加速された位置整合工程は、計測および
薄化およびエッチング装置において半導体ウェハの一致
した位置整合を提供するために現在使用され、この明細
書の好ましい実施例においてさらに詳細に示されている
装置により達成されることができる。しかしながら、こ
の装置の欠点は整合されるウェハと装置の位置整合表面
との間にジャムが発生する可能性が高いことである。し
たがって、このようなジャムを阻止し、一方においてこ
のような半導体ウェハ位置整合工程を行うために要求さ
れる時間を減少することが望ましい。
【０００５】したがって、本発明の主目的は半導体ウェ
ハの一致したジャムのない位置整合を行う装置を提供す
ることである。
【０００６】本発明の別の目的は、薄化およびエッチン
グ処理装置におけるウェハ位置整合に計測プロセスデー
タを正確に関連させる装置を提供することである。
【０００７】本発明の別の目的は、ウェハ位置整合工程
中に人為的エラーをなくす装置を提供することである。
【０００８】本発明の別の目的は、従来技術の位置整合
工程に比較してウェハ位置整合時間を減少する装置を提
供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体ウェハ
の一致した位置整合を行い、薄化およびエッチング処理
と計測プロセスデータとの間に相関関係を与える装置に
関する。このような処理は、それぞれ特有のジャムのな
い特性を提供する３つの実施例において実現されること
ができる。
【００１０】最初の２つの実施例は共に処理を受けるウ
ェハが水平に置かれる金属プレートからなる。ウエハは
プレート上に固定的に取付けられた３つのローラによっ
て金属プレートに位置を整合させられる。これらの３つ
の固定的に取付けられたローラのうちの２つは、適切に
整合させられたときに、ウエハの直線部がこれらの両ロ
ーラと接触されるように金属プレート上に位置される。
第３の固定的に取付けられたローラは、適切に整合させ
られたときに、ウエハがその直線部からほぼ−120 °の
ウエハ上の点でこのローラと接触するように金属プレー
ト上に位置される。適切な位置整合は、ローラがほぼ放
射方向に移動することを可能にする可動金属ブラケット
上に固定的に取付けられた第４の調節可能なローラによ
って保証される。この第４の調節可能なローラはウエハ
の直線部からほぼ120 °のウエハ上の点で可動金属ブラ
ケットに与えられた力によってウエハに力を与える。ロ
ーラのローリング能力と結合されたこの力は、不適切に
整合させられたウエハが回転されて適切な整合位置にさ
れることを保証する。また、ローラはローリング素子ベ
アリングを有しているために一般に少量の摩擦、すなわ
ちローリング摩擦しか示さないため、ローラとウエハと
の間の効率摩擦係数がウエハジャムが発生するより上の
実効摩擦係数における臨界値より著しく小さい。したが
って、ウエハはジャムせずに適切に整合させられる。
【００１１】第１および第２の実施例の間の唯一の差
は、金属ブラケットが移動できる方法である。第１の実
施例において、金属ブラケットは金属プレートに形成さ
れたほぼ放射状の溝に沿ってスライドする。第２の実施
例において、金属ブラケットはローラがほぼ放射方向に
移動することを可能にするように回動運動する。
【００１２】第３の実施例は金属屈曲部がローラと置換
されることを除いて、最初の２つの実施例の同じ原理を
本質的に含む。これらの金属屈曲部は、このような屈曲
部を含むように金属プレートを製造または加工すること
によって生成される。１つ以上の位置整合表面は各金属
屈曲部と関連している。各屈曲部に別々に固定して取付
けられるか、或は屈曲部と共に製造または加工されたこ
れらの位置整合表面はウエハを適切に整合させるように
機能する。最初の２つの実施例のローラに類似して、共
に１つの屈曲部と関連した２つの位置整合表面はウエハ
直線部を整合させるために使用される。また、１つの位
置整合表面はウエハ直線部からほぼ−120 °のウエハ上
の１点と整合させ、１つの位置整合表面はウエハ直線部
からほぼ120 °のウエハ上の点でウエハに対して力を与
える。屈曲部の屈曲能力と結合された与えられた力は、
不適切に整合させられたウエハが位置整合表面に接した
点と共に適切な整合位置に回転されることを保証する。
また、このような回転を妨げる傾向がある力は位置整合
表面に対する摩擦ではなく、屈曲部の運動によって決定
されるため、従来技術の場合のようにウエハジャムは生
じない。したがって、屈曲部の運動が許容可能な値に制
限されている限り、ウエハはジャムせずに適切に整合さ
せられる。
【００１３】従来技術とは異なり、位置整合表面および
周囲部が処理されるウエハと同じ材料から製造される場
合、本発明のローラ、位置整合表面および関連した取付
けプレートはこの同一材料制限を受けない。前に説明さ
れたように、この制限は一致した薄化およびエッチング
プロセスがウエハエッジに沿って維持されるように従来
技術において必要とされる。この材料制限は一致プロセ
スを維持する目的を満足するが、薄化およびエッチング
プロセスは位置整合および周囲部材料に悪影響を与える
ため、増加した材料置換の所望しない結果が発生する。
【００１４】従来技術の材料制限および結果的な材料置
換問題は、ローラ、位置整合表面および関連した取付け
プレートが薄化およびエッチングプロセスの悪影響を受
けないようにすることによって本発明において克服され
る。したがって、本発明の実施例の全てにおいて使用さ
れる材料は非実用的で高価な材料に制限されずに、廉価
な材料および高い信頼性のような実用的な事項に基づい
て選択されることができる。
【００１５】上記の実施例は特に薄化、エッチングおよ
び計測プロセスにおいて使用されることができ、両者は
処理ウエハにおける直径変化に関係なく、処理される半
導体ウェハの一致したジャムのない位置整合を行う。さ
らに、これらの実施例は従来技術の長時間の視覚整列工
程と関連した位置整合時間を減少し、一方において人為
的エラーの可能性をなくす。
【００１６】
【実施例】図１を参照すると、従来技術の位置整合装置
10が示されており、その使用はウエハジャムを結果的に
生じさせる。この従来技術の装置10は、３つの位置整合
表面14，14' および２つの案内部24が固定的に取付けら
れた周囲部12を維持する。３つの固定的に取付けられた
位置整合表面14，14' のうち２つ14' はウエハ16の直線
部18を整合させるためのものである。第３の固定的に取
付けられた位置整合表面14は、ウエハ直線部18からほぼ
−90°でウエハ16上の点20を一致させるように位置され
る。
【００１７】第４の調節可能な位置整合表面22は、２つ
の固定的に取付けられた案内部24の間に配置される。ウ
エハ16を確実に制限するために、力26はこの第４の調節
可能な位置整合表面22、したがってウエハ16に与えられ
る。この力26は、全ての位置整合表面14，14' ，22と接
触が行われるまで実質的なピボット28を中心にしてウエ
ハ16を回転する傾向がある。しかしながら、ウエハ16と
位置整合表面14，14'，22との間の接触点における摩擦
はこの必要な回転を妨げる傾向がある。事実、ウエハ16
と位置整合表面14，14' ，22との間の実効摩擦係数の臨
界値は、与えられた力26の大きさにかかわらず必要な回
転が発生しないところに存在する。これは結果的に示さ
れているようにウエハ16を不適切に整合させる摩擦ジャ
ムを生じさせる。
【００１８】図２を参照すると、図１に示されたものと
同じ従来技術の装置10が示されており、唯一の差は力26
が異なる実質的なピボット34を中心にしてウエハ16を回
転する傾向があることである。この異なる実質的なピボ
ットは、図１に示されたものと異なるウエハ直線部の位
置整合表面14' と接触しているウエハ16の直線部18の結
果である。しかしながら、図１の場合のようにウエハ16
と位置整合表面14，14' ，22との間の接触点の摩擦は、
ウエハ16が全ての位置整合表面14，14' ，22と接触する
のに必要な回転を妨げ、それによってその適切な位置整
合を保証する傾向がある。したがって、ウエハ16がこの
従来技術の装置10においてピボット運動することにかか
わらず、ウエハ16と位置整合表面14，14' ，22との間の
摩擦は結果的に不適切なウエハ位置整合を生じさせるウ
エハジャムを発生させる可能性が高い。
【００１９】図３を参照すると、従来技術の上記の摩擦
ジャム問題を克服する本発明の第１の実施例40が示され
ている。この実施例40は、３つのローラ43，43' および
２つの案内部44が固定的に取付けられたアルミニウムプ
レート42を維持する。アルミニウムプレート42はまた半
導体ウェハ46が水平に置かれることができる領域を提供
する。３つの固定的に取付けられたローラ43，43' ，4
3' のうちの２つのローラ43' は適切に整合させられた
とき、ウエハ46の直線部45がこれらの両ローラ43' と接
触するようにプレート42上に位置される。第３の固定的
に取付けられたローラ43は、適切に整合させられたと
き、ウエハ46がウエハ直線部45からほぼ−120 °でウエ
ハ46上の点47でこのローラ43と隣接させられるようにプ
レート42上に位置される。
【００２０】第４の調節可能なローラ48は、アルミニウ
ムプレート42に加工された放射状の溝51内において２つ
の案内部44間に位置されたスライドするアルミニウムブ
ラケット50に固定的に取付けられている。当業者に対し
て図面から明らかであるように、２つの案内部44の目的
はスライドするアルミニウムブラケット50を制限し、し
たがってウエハ46に関してほぼ放射状の運動に第４のロ
ーラ48を制限することである。
【００２１】適切なウエハ位置整合を保証するために、
外部力52はスライドするアルミニウムブラケット50に与
えられる。この外的に与えられた力52により結果的に第
４のローラ48はウエハ直線部45からほぼ120 °でウエハ
上の点53でウエハ46に対して類似した力を与える。ロー
ラ43，43' ，48のローリング能力と結合されたこの結果
的な力は、不適切に整合させられたウエハが適切な整合
位置に回転されることを保証する。また、ローラはロー
リング素子ベアリングを有しているために一般に少量の
摩擦、すなわちローリング摩擦しか示さないため、ロー
ラ43，43' ，48とウエハ46との間の実効摩擦係数がウエ
ハジャムが発生するより上の実効摩擦係数における臨界
値より著しく小さい。したがって、ウエハ46はジャムせ
ずに適切に整合させられる。もちろん、ウエハ46のこの
ような位置整合を可能にする、すなわちウエハ直線部45
が２つのウエハ直線部ローラ43' の少なくとも１つと接
触しているか、或はその直ぐ近くになければならないよ
うにプレート42上に始めに位置された場合にのみ適切な
位置整合が発生する。ウエハ処理システムの技術におけ
る現在の状況では、この元の位置条件が容易に達成され
なければならない。
【００２２】図４を参照すると、従来技術の上記の摩擦
ジャム問題を克服する本発明の第２の実施例54が示され
ている。この第２の実施例54は、第４の調節可能なロー
ラ55がスライドするアルミニウムブラケット50の代りに
ピボット運動するアルミニウムブラケット56に固定的に
取付けられることを除いて、本質的に第１の実施例40と
同じである。ピボット運動するアルミニウムブラケット
56は、アルミニウムプレート42に固定的に取付けられた
アルミニウムピボットピン57を中心にして回動運動す
る。ピボットピン57の位置、したがってブラケット56の
回動運動は、第４のローラ55はウエハ46に関してほぼ放
射状の運動に制限される。第１の実施例40に類似して、
外的力58は回動運動するアルミニウムブラケット56に与
えられ、結果的に第４のローラ55はウエハ直線部45から
ほぼ120 °の点59でウエハ46に対して類似した力を与え
る。ローラ43，43' ，55のローリング能力と結合された
この結果的な力は、不適切に整合させられたウエハが示
されたようにジャムせずに適切な整合位置に回転される
ことを保証する。
【００２３】図５を参照すると、上述された従来技術の
摩擦ジャム問題を克服する本発明の第３の実施例60が示
されている。この実施例60はいくつかの屈曲部64，66，
68を含むように加工されているアルミニウムプレート62
を有する。各屈曲部64，66，68に固定的に取付けられて
いるか、或は屈曲部64，66，68のそれぞれと共に加工さ
れた１つ以上の位置整合表面70，70' ，70''は各屈曲部
64，66，68と関連している。
【００２４】２つの屈曲ブレード72および屈曲部ヘッド
74を有する第１の屈曲部64が加工される。この第１の屈
曲部64はウエハ78の直線部76と適切に整合させるように
機能する２つの関連した位置整合表面70を有している
（ウェハ78は屈曲部64，66，68構造がさらに明らかに示
されることができるように破線の形態で示されてい
る）。この第１の屈曲部64の屈曲ブレード72は屈曲部ヘ
ッド74、したがって２つの関連した位置整合表面70が結
果的にそれによって適切なウェハ78の位置整合を保証す
るウェハ78の回転を生じさせるように移動することを可
能にする。
【００２５】２つの屈曲ブレード80および屈曲部ヘッド
82を有する第１の屈曲部66が加工される。第２の屈曲部
66は、ウェハ78の直線部76からほぼ−90°でウェハ78上
の点84と適切に整合させるように機能する１つの関連し
た位置整合表面70' を有している。この第２の屈曲部66
の２つの屈曲ブレード80は屈曲部ヘッド82、したがって
１つの関連した位置整合表面70' が結果的にそれによっ
て適切なウェハ78の位置整合を保証するウェハ78の回転
を生じさせるように移動することを可能にする。しかし
ながら、図３および図４の最初の２つの実施例40，54に
それぞれ示されたようにウエハ78の直線部76からほぼ−
90°の点84の代りに、ウエハ78の直線部76からほぼ120
°の点でウエハ78を整合させることが好ましいことが留
意されるべきである。この選択は、さらに詳細に説明さ
れるように、外力がウエハ78に与えられたときに結果的
に生じたウエハ78上の回転トルクの増加に基づいてい
る。しかしながら、非常に近接して配置された屈曲部6
4，66，68を有していることから結果的に生じる可能性
があるアルミニウムプレート62における潜在的な構造的
な弱さを防ぐために、第２の屈曲部66したがってその関
連した位置整合表面70'は示されているようにウェハ78
がウェハ直線部76からほぼ−90°の点84に適切に整合さ
せられるように配置される。
【００２６】４つまたは２対の屈曲ブレード86，88並び
に２つの屈曲部ヘッド90，92を有する第３の屈曲部68が
加工され、これらの屈曲部ヘッド90，92の１つは２対の
屈曲ブレード86，88の１つにそれぞれ対応する。この第
３の屈曲部68は、ウエハ78の直線部76からほぼ120 °で
ウエハ78上の点94と適切に整合させ、またこの点94でウ
エハ78に力を与えるように機能する１つの関連した位置
整合表面70''を有する。第１の組の屈曲ブレード88は、
第１および第２の屈曲部64および66に類似した機能を実
行し、それによって対応した屈曲部ヘッド92したがって
１つの関連した位置整合表面70''はそれによって結果的
に適切なウエハ78の整合を保証するウエハ78の回転を生
じさせるように移動することを可能にされる。第２の組
の屈曲ブレード86は第１および第２の屈曲部64および66
と異なる機能を実行し、それによって外力96が１つの関
連した位置整合表面70''を通して屈曲部68したがってウ
エハ78に与えられることを可能にされる。屈曲部64，6
6，68の屈曲能力と結合されたこの外的に与えられた力9
6は、不適切に整合させられたウエハが点接触位置整合
表面7070' 70''およびそれらの関連した各屈曲部ヘッド
74，82，92と共に適切な整合位置に回転されることを保
証する。また、このような回転を妨げる傾向がある力は
従来技術の場合のように位置整合表面70，70' ，70''上
の摩擦ではなく屈曲部64，66，68の運動によって決定さ
れるため、ウエハジャムは発生しない。したがって、屈
曲部64，66，68の運動が許容可能な値に制限されている
限り、ウエハ78はジャムせずに適切に整合させられる。
もちろん、図３および図４の最初の２つの実施例40およ
び54の場合のように、適切な位置整合はウエハ78がこの
ような位置整合を可能なようにプレート62上に始めに位
置された場合にのみ発生する。しかしながら、ウエハ処
理システムの技術における現在の状況では、この元の位
置条件が容易に達成されなければならない。
【００２７】全ての実施例40，54，60はここにおいてプ
レート42および62の材料であるアルミニウムにより説明
されているが、別の関連した部品、別の実際的な材料も
また使用されてよい。しかしながら、第３の実施例60の
場合、プレート62は屈曲部64，66，68において十分な弾
性を提供する材料から形成されなければならない。
【００２８】以上、上記に述べられた目的は効果的に達
成され、上記の実施例は本発明の技術的範囲を逸脱する
ことなく変化されてもよい。したがって、上記の説明に
含まれ添付図面に示された全ての事項は単なる説明に過
ぎず、それに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１のタイプのウエハジャムを受ける従来技術
の半導体ウェハ位置整合装置の平面図。
【図２】第２のタイプのウエハジャムを受ける従来技術
の半導体ウェハ位置整合装置の平面図。
【図３】半導体ウェハを整合させるためにローラが使用
される本発明の第１の実施例の平面図。
【図４】半導体ウェハを整合させるためにローラが使用
される本発明の第２の実施例の平面図。
【図５】半導体ウェハを整合させるために屈曲部が使用
される本発明の第３の実施例の平面図。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 各半導体ウェハがその周囲の一部分に沿
    って形成された直線部を有する複数の処理装置における
    処理作業を受ける半導体ウェハの一致したジャムのない
    位置整合を行う装置において、 半導体ウェハが整合される支持部を提供する手段と、 前記半導体ウェハの直線部を移動可能に適応させる位置
    整合を行う手段と、 前記半導体ウェハの周囲に沿って第１の点を移動可能に
    適応させる位置整合を行う手段と、 前記半導体ウェハの周囲に沿って第２の点を移動可能に
    適応させる位置整合を行う手段とを具備し、 前記直線部位置整合手段、前記第１の点の位置整合手段
    および前記第２の点の位置整合手段は、前記第２の点の
    位置整合手段に与えられる外力の結果として前記第２の
    点の位置整合手段により前記半導体ウェハに与えられた
    力により前記半導体ウェハを可動的に位置整合させるこ
    とを特徴とする半導体ウェハの位置整合装置。
  2. 【請求項２】 各半導体ウェハがその周囲の一部分に沿
    って形成された直線部を有する複数の処理装置における
    処理作業を受ける半導体ウェハの一致したジャムのない
    位置整合を行う方法において、 半導体ウェハが整合される支持部を提供し、 前記半導体ウェハの直線部を移動可能に適応させる位置
    整合を行い、 前記半導体ウェハの周囲に沿って第１の点と移動可能に
    適応させる位置整合を行い、 前記半導体ウェハの周囲に沿って第２の点と移動可能に
    適応させる位置整合を提供し、 前記半導体ウェハが適切な整合位置に回転されることを
    可能にするように前記ウェハの周囲に沿った前記第２の
    点で前記半導体ウェハに放射方向の力を与えるステップ
    を含んでいることを特徴とする半導体ウェハの位置整合
    方法。
  3. 【請求項３】 前記半導体ウェハの周囲に沿って第１の
    点で位置整合を行う前記ステップは、前記ウェハ直線部
    からほぼ−90°で前記半導体ウェハの周囲に沿った点で
    位置整合を行う請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記半導体ウェハの周囲に沿って第１の
    点で位置整合を行う前記ステップは、前記ウェハ直線部
    からほぼ−120 °で前記半導体ウェハの周囲に沿った点
    で位置整合を行う請求項２記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記半導体ウェハの周囲に沿って第２の
    点で位置整合を行う前記ステップは、前記ウェハ直線部
    からほぼ120 °で前記半導体ウェハの周囲に沿った点で
    位置整合を行う請求項２記載の方法。
JP21434493A 1992-08-28 1993-08-30 半導体ウェハの一致したジャムのない位置整合を行う方法および装置 Pending JPH06177229A (ja)

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