JPH0685411B2 - ウエハのオリエンテ−シヨンフラツト位置決め方法 - Google Patents

ウエハのオリエンテ−シヨンフラツト位置決め方法

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JPH0685411B2
JPH0685411B2 JP11096485A JP11096485A JPH0685411B2 JP H0685411 B2 JPH0685411 B2 JP H0685411B2 JP 11096485 A JP11096485 A JP 11096485A JP 11096485 A JP11096485 A JP 11096485A JP H0685411 B2 JPH0685411 B2 JP H0685411B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、オリエンテーションフラットを有するウエ
ハの当該オリエンテーションフラットを所定位置に位置
決めする方法に関する。
〔従来の技術〕
オリエンテーションフラットは、円板状のウエハ(半導
体基板)の一部分を平らに切欠いている部分のことであ
り、当該ウエハの結晶方向を示している。そしてウエハ
の処理(例えば所定のパターンを描く場合等)に際して
は、当該オリエンテーションフラットが基準にされる。
従ってウエハの処理に際しては、オリエンテーションフ
ラットの位置を所定位置に正確に位置決めすることが重
要となる。
第5図は従来の位置決め方法を説明するためのウエハ部
分の平面図であり、第6図はその側面図である。従来
は、複数個の、例えば2個のフォトセンサ10a、10bを用
い、その検出点(即ち光軸)6a及び6bが、ウエハ2を回
転させた場合のオリエンテーションフラット4のほぼ線
上かその僅かに外側に揃うようにしておき、ウエハ2の
中心に真空チャック12の中心を合わせた後(即ちセンタ
リングした後)、ウエハ2を真空チャック12で吸着して
(チャッキングして)矢印のように回転させ、フォトセ
ンサ10a及び10bの出力の論理積を取ることによって、オ
リエンテーションフラット4の検知および位置決めをし
ていた。尚、第6図中の8a、8bは、フォトセンサ10a、1
0bを構成する発光素子であり、9a、9bは受光素子であ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、ウエハ2の直径やオリエンテーションフラッ
ト4の長さLにはばらつきがあり、これを一定範囲とす
るために、その公差が規格で定められているが、前述の
方法で寸法公差内にあるウエハ全てについてオリエンテ
ーションフラット4の位置を検出するには、前記公差内
でその直径が最大でかつオリエンテーションフラット4
の長さが最小のウエハ2′(第7図参照)が検出できる
ようにフォトセンサを配設する必要があり、これにより
その直径が最小でかつオリエンテーションフラット4の
長さが最大のウエハ2″(第7図参照)を検出すると、
位置検出は角度δ分ずれることとなり、これに基づく位
置決めにも誤差が生じる。
更に、真空チャック12によるウエハ2のチャッキング精
度が悪い場合にも、ウエハ2が偏心して回転させられる
ため、オリエンテーションフラット4の検知および位置
決めに誤差が生じる。
従ってこの発明は、上述のような問題点を解決して、オ
リエンテーションフラットの位置検知およびそれに基づ
くオリエンテーションフラットの位置決めを正確に行う
ことができる方法を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明の第1の位置決め方法は、ウエハを回転させた
場合の当該ウエハのオリエンテーションフラットの通過
領域内に検出点を有していて、そこをオリエンテーショ
ンフラットが通過したことを検出するセンサを用い、当
該検出点をオリエンテーションフラットが2回通過する
ようにウエハを回転させ、同検出点をオリエンテーショ
ンフラットが1回目と2回目に通過した時の同オリエン
テーションフラットにウエハの回転中心から下ろした垂
線間の劣角γを求め、かつ、ウエハの回転中心と前記検
出点とを結ぶ線と、同回転中心から予め設定された位置
決め位置におけるオリエンテーションフラットに下ろし
た垂線との間の角度θ(θ≧γ/2)と、前記劣角γとを
用いて、角度R1=θ+γ/2と角度R2=θ−γ/2の少なく
とも一方を求め、角度R1を求めた場合は前記検出点をオ
リエンテーションフラットが1回目に通過した時点から
角度R1だけ、角度R2を求めた場合は前記検出点をオリエ
ンテーションフラットが2回目に通過した時点から角度
R2だけウエハを回転させることを特徴とする。
また、この発明の第2の位置決め方法は、ウエハを回転
させた場合の当該ウエハのオリエンテーションフラット
の通過領域内に検出点を有していて、そこをオリエンテ
ーションフラットが通過したことを検出するセンサを用
い、予め、基準となるウエハを用いて、前記検出点をオ
リエンテーションフラットが2回通過するようにウエハ
を回転させ、ウエハの回転中心と前記検出点とを結ぶ線
と、同検出点をオリエンテーションフラットが1回目お
よび2回目に通過した時の同オリエンテーションフラッ
トにウエハの回転中心から下ろした垂線との間の角度α
およびβをそれぞれ求めて補正値K=(α−β)/2を求
めておき、その後実際に位置決めしようとするウエハに
ついて、前記検出点をオリエンテーションフラットが2
回通過するようにウエハを回転させ、同検出点をオリエ
ンテーションフラットが1回目と2回目に通過した時の
同オリエンテーションフラットにウエハの回転中心から
下ろした垂線間の劣角γを求め、かつ、ウエハの回転中
心と前記検出点とを結ぶ線と、同回転中心から予め設定
された位置決め位置におけるオリエンテーションフラッ
トに下ろした垂線との間の角度θ(θ≧γ/2)と、前記
劣角γと、前記補正値Kとを用いて、角度R3=θ+γ/2
+Kと角度R4=θ−γ/2+Kの少なくとも一方を求め、
角度R3を求めた場合は前記検出点をオリエンテーション
フラットが1回目に通過した時点から角度R3だけ、角度
R4を求めた場合は前記検出点をオリエンテーションフラ
ットが2回目に通過した時点から角度R4だけウエハを回
転させることを特徴とする。
〔作用〕
この方法においては、ウエハの回転中心からオリエンテ
ーションフラットに下ろした垂線の位置を求めることに
よってオリエンテーションフラットの位置検知がなさ
れ、更にそれに基づいてオリエンテーションフラットの
位置決めがなされる。これによって、ウエハの直径やオ
リエンテーションフラットの長さのばらつき、更にチャ
ッキング精度に影響されることなく、オリエンテーショ
ンフラットを所定位置に正確に位置決めすることができ
る。
〔実施例〕
第1図〜第3図は、それぞれ、この発明に係る位置決め
方法を説明するためのウエハ部分の平面図である。まず
第1図を参照して、この実施例においては、ウエハ2を
回転させた場合のオリエンテーションフラット4の通過
領域内に1つの検出点6を有していて、そこをオリエン
テーションフラット4が通過したことを検出するセン
サ、例えばフォトセンサ10(第4図参照)を1個用い
る。そして例えばキャリアから取り出したウエハ2を、
従来と同様にセンタリングした後に真空チャック12(第
4図参照)で吸着して矢印のように回転させる。この場
合、オリエンテーションフラット4の位置を、ウエハ2
の回転中心Oからそれに下ろした垂線3の位置で表すも
のとすると、回転前のオリエンテーションフラット4
は、例えば第1図の位置Aにあるものとする。又ここで
はチャッキング誤差は無いものとし、ウエハ2の中心と
その回転中心Oとは一致しているものとする。
ウエハ2の回転につれて、オリエンテーションフラット
4はまず位置Bで検出点6を通過し、次に位置Cで再び
検出点6を通過する。その間にウエハ2の回転角度をγ
とすると、角度γ/2は、回転中心Oと検出点6とを結ぶ
線5に対する位置B又はCの垂線3の角度を示してお
り、これは取りも直さず、検出点6をオリエンテーショ
ンフラット4が通過した時点の当該オリエンテーション
フラット4の位置を表している。
そして位置Dを、オリエンテーションフラット4を位置
決めすべき予め設定された位置とし、その位置における
垂線3と上記線5との間の角度をθとすると、位置Dに
オリエンテーションフラット4を位置決めするために
は、位置Bから、即ちこの例では検出点6をオリエンテ
ーションフラット4が最初に通過した時点から、ウエハ
2を次式で示す角度Rだけ回転させれば良い。
R=θ+γ/2 ……(1) この場合、角度θはθ≧γ/2を満たす任意の角度とする
ことができる。
あるいは位置Cを、即ちこの例では検出点6をオリエン
テーションフラット4が2回目に通過した時点を基準と
するならば、ウエハ2は次式で示す角度Rだけ回転させ
れば良い。
R=θ−γ/2 ……(2) 尚、以上においては主に(1)式について更に説明する
けれども、以下に説明する事項が(2)式についても適
用できることは勿論である。
上述のような方法においては、オリエンテーションフラ
ット4に対する垂線3の位置を求めることによってオリ
エンテーションフラット4の位置検知をし、更にそれに
基づいてオリエンテーションフラット4の位置決めをす
るため、位置決めの精度は、ウエハ2の直径やオリエン
テーションフラット4の長さLのばらつきに全く影響さ
れない。即ち、ウエハ2の直径やオリエンテーションフ
ラット4の長さLが正規のものからずれていても、前述
した角度γが角度γ′になるだけであり、当該角度γ′
に基づいて(1)式と同様に、 R=θ+γ′/2 ……(3) で表される角度Rだけ、検出点6をオリエンテーション
フラット4が最初に通過した時点からウエハ2を回転さ
せれば、オリエンテーションフラット4は正確に所定の
位置Dに来る。従って上述のような方法を用いれば、多
数のウエハ2のオリエンテーションフラット4を全て同
一方向に精度良く揃えることもできる。これによって、
キャリア等の中に複数枚のウエハ2をそのオリエンテー
ションフラット4が全て同一方向に揃った状態で収納す
ることも可能となる。
上記の場合、線5に対する位置B、Cの垂線3の角度
は、理想的にγ/2ずつとしたが、実際は、用いるセンサ
の取付け精度、特性等から、オリエンテーションフラッ
ト4の検出の対称性が悪く、第2図に示すようにそれぞ
れ角度α、β(α≠β)となり、これによって位置決め
に誤差が生じる場合が考えられる。しかしながら、セン
サが変わらない限り両角度の差は一定であるから、補正
値K=(α−β)/2を用いて、(1)式を次のように補
正することにより、上記誤差を簡単に解消することがで
きる。
R=θ+γ/2+K ……(4) この場合、γ=α+βであることは言うまでもない。
この(4)式は前記(1)式に対応するものであり、前
記(2)式に対応するものは次の式となる。
R=θ−γ/2+K …(4′) 第4図は、上述した位置決め方法を実施する装置の一例
を示す概略図である。この例においては、上述したセン
サとして、発光素子8及び受光素子9の組合わせから成
るフォトセンサ10を用い、その光軸が上述した検出点6
に来るようにしている。そしてパルスモータ14に結合さ
れた真空チャック12でウエハ2を吸着し、パルス発振回
路16からのパルス信号PSをパルスモータ14に与えること
によってウエハ2を正確に回転させるようにしている。
このパルス信号PSはカウンタ18及び制御回路20にも入力
され、カウンタ18は、受光素子9からの信号DSに応答し
て、しゃ光状態にあった受光素子9が受光状態になった
時点、即ち第1図の位置Bから、受光素子9が再びしゃ
光状態になった時点、即ち第1図の位置Cまでのパルス
数をカウントすることによって、その間のウエハ2の回
転角度γを検出し、これを制御回路20に与える。制御回
路20においては、当該角度γと予め設定されていた前記
角度θとを元に、次の演算を行われ、受光素子9が受光
状態になった時点からオリエンテーションフラット4が
所定位置Dに来るまでにパルスモータに与えるべきパル
ス信号PSのパルス数Pが求められる。
P=θ/ω+γ/2ω+K/ω ……(5) ここでωは、パルスモータ14のステップ角である。この
(5)式は、前述した(4)式を角度の代わりにパルス
数で表したものである。この場合、カウンタ18からの出
力は、角度γをパルス数で表したものとしても良い。そ
して制御回路20は、パルス発振回路16から出力されるパ
ルス数Pが(5)式で求めたものに達した時、パルス発
振回路16からのパルス信号PSを停止させてパルスモータ
14を停止させる。このような装置によれば、簡単な構成
で高精度にオリエンテーションフラット4の位置決めが
可能である。
もっとも、ウエハ2の回転は、パルスモータ14以外のモ
ータ、例えばサーボモータによって行っても良い。その
場合は、ウエハ2の回転角度を例えばエンコーダ等によ
って検出し、それに基づいて(4)式に示した制御を行
えば良い。
次に、真空チャック12によるウエハ2のチャッキング精
度の影響につき第3図を参照して説明する。チャッキン
グ精度が悪くてこの図のように、ウエハ2の中心O′と
回転中心(即ち真空チャック12の中心軸)Oとがずれた
場合、ウエハ2は偏心して回転させられるけれども、こ
の場合も前述したウエハ2の直径やオリエンテーション
フラット4の長さLが正規のものからずれていた場合と
同様であって、前述したγが角度γ′になるだけであ
り、角度γの代わりに当該角度γ′を前述した(4)、
(5)式等において用いれば、オリエンテーションフラ
ット4は正確に所定の位置、例えば位置Dに位置決めさ
れる。
尚、センサの検出点6の位置は、上述した各種誤差を考
慮すれば、次の範囲に設定するのが好ましい。これによ
って、検出点6をオリエンテーションフラット4が必ず
通過するようになる。
L1=(L2+R1)〜(R2-R1) ……(6) ここでL1は回転中心Oから検出点6までの距離であり、
L2は回転中心Oからオリエンテーションフラット4間の
最大距離であり、R1は真空チャック12のチャッキング誤
差領域半径であり、R2はウエハ2の最小半径である。
また、上述した方法は、しゃ光状態にあったフォトセン
サ10が受光状態になった時点から再びしゃ光状態になる
時点までのウエハ2の回転角度γを検出するものであ
り、したがって、最初からフォトセンサ10が受光状態で
あった場合には、これは無視してウエハ2を回転してフ
ォトセンサ10をしゃ光状態となし、以後前記同様の方法
によって回転角度を検出する。
また、このような方法に代えて受光状態にあったフォト
センサ10がしゃ光状態になった時点から再び受光状態に
なる時点までのウエハ2の回転角度φ(第1図参照)を
検出するようにしても良い。その場合、γ=360−φを
一旦求めてこれを上述した各式に用いれば良い。即ち、
要は、上述した各式の角度γを、検出点6をオリエンテ
ーションフラット4が1回目と2回目に通過した時の同
オリエンテーションフラット4にウエハ2の回転中心O
から下ろした垂線間の劣角とすれば良い。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、ウエハの直径やオリエ
ンテーションフラットの長さのばらつき、更にはウエハ
のキャッチング精度に影響されることなく、オリエンテ
ーションフラットを所定位置に正確に位置決めすること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は、それぞれ、この発明に係る位置決め
方法を説明するためのウエハ部分の平面図である。第4
図は、この発明に係る位置決め方法を実施する装置の一
例を示す概略図である。第5図は従来の位置決め方法を
説明するのためのウエハ部分の平面図であり、第6図は
その側面図である。第7図は、従来の位置決め方法にお
ける誤差を説明するためのウエハ部分の平面図である。 2…ウエハ、3…垂線、4…オリエンテーションフラッ
ト、6…検出点、10…フォトセンサ、12…真空チャック

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ウエハを回転させた場合の当該ウエハのオ
    リエンテーションフラットの通過領域内に検出点を有し
    ていて、そこをオリエンテーションフラットが通過した
    ことを検出するセンサを用い、当該検出点をオリエンテ
    ーションフラットが2回通過するようにウエハを回転さ
    せ、同検出点をオリエンテーションフラットが1回目と
    2回目に通過した時の同オリエンテーションフラットに
    ウエハの回転中心から下ろした垂線間の劣角γを求め、
    かつ、ウエハの回転中心と前記検出点とを結ぶ線と、同
    回転中心から予め設定された位置決め位置におけるオリ
    エンテーションフラットに下ろした垂線との間の角度θ
    (θ≧γ/2)と、前記劣角γとを用いて、角度R1=θ+
    γ/2と角度R2=θ−γ/2の少なくとも一方を求め、角度
    R1を求めた場合は前記検出点をオリエンテーションフラ
    ットが1回目に通過した時点から角度R1だけ、角度R2
    求めた場合は前記検出点をオリエンテーションフラット
    が2回目に通過した時点から角度R2だけウエハを回転さ
    せることを特徴とするウエハのオリエンテーションフラ
    ット位置決め方法。
  2. 【請求項2】ウエハを回転させた場合の当該ウエハのオ
    リエンテーションフラットの通過領域内に検出点を有し
    ていて、そこをオリエンテーションフラットが通過した
    ことを検出するセンサを用い、予め、基準となるウエハ
    を用いて、前記検出点をオリエンテーションフラットが
    2回通過するようにウエハを回転させ、ウエハの回転中
    心と前記検出点とを結ぶ線と、同検出点をオリエンテー
    ションフラットが1回目および2回目に通過した時の同
    オリエンテーションフラットにウエハの回転中心から下
    ろした垂線との間の角度αおよびβをそれぞれ求めて補
    正値K=(α−β)/2を求めておき、その後実際に位置
    決めしようとするウエハについて、前記検出点をオリエ
    ンテーションフラットが2回通過するようにウエハを回
    転させ、同検出点をオリエンテーションフラットが1回
    目と2回目に通過した時の同オリエンテーションフラッ
    トにウエハの回転中心から下ろした垂線間の劣角γを求
    め、かつ、ウエハの回転中心と前記検出点とを結ぶ線
    と、同回転中心から予め設定された位置決め位置におけ
    るオリエンテーションフラットに下ろした垂線との間の
    角度θ(θ≧γ/2)と、前記劣角γと、前記補正値Kと
    を用いて、角度R3=θ+γ/2+Kと角度R4=θ−γ/2+
    Kの少なくとも一方を求め、角度R3を求めた場合は前記
    検出点をオリエンテーションフラットが1回目に通過し
    た時点から角度R3だけ、角度R4を求めた場合は前記検出
    点をオリエンテーションフラットが2回目に通過した時
    点から角度R4だけウエハを回転させることを特徴とする
    ウエハのオリエンテーションフラット位置決め方法。
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