JPH11145254A - 基板角度位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】基板１に設けられたノッチ１ｂなどの非円弧部
の角度位置を精度良く検出する。 【解決手段】基板１を載置する回転テーブル２と、基板
１の外形部分によって光束４が部分的に遮光されるよう
に配置された投光系３と、投光系３からの光束４のうち
基板１によって遮光されなかった透過光の光量を検出す
る検出器５とを有し、回転テーブル２を回転しつつ検出
器５の出力を測定することにより、基板１の非円弧部１
ｂの角度位置を検出する基板角度位置検出装置におい
て、投光系３から発せられる光束４として発散光又は収
れん光を用い、あるいは、投光系３の光軸３ｃを基板１
の表面に対して傾斜して配置し、あるいは、投光系３の
光源素子３ａとして輝点とその近傍の反射率を低下させ
た素子を用い、あるいは、投光系３を基板１の加工面１
ｃの裏面側に配置し検出器５を加工面１ｃ側に配置する
構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハや薄
膜磁気ヘッド用基板などの外形形状を検出することによ
り、各ウエハ又は基板の角度位置を検出する装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハや薄膜磁気ヘッド用基板な
ど（以下、基板と総称する）は一般に平面形状円形に形
成されているが、基板の露光や検査を行うためには、予
め各基板の角度位置（基板面の法線周りについての回転
角度）を検出しておく必要がある。そのために各基板に
は、円形から外れた非円弧部、すなわちノッチやオリエ
ンテーションフラットなどが設けられている。図７と図
８は従来より使用されている基板角度位置検出装置の一
例を示し、この装置は、基板１の中央部分を載置する回
転テーブル２と、基板１の外形部分によって光束４が部
分的に遮光されるように配置された投光系３と、投光系
３からの光束４のうち基板１によって遮光されなかった
透過光の光量を検出する検出器５とからなる。回転テー
ブル２は基板１の外形を覆うことのないように小径に形
成され、また基板１はデバイス形成面などの加工面１ｃ
を上側にして回転テーブル２上に載置される。

【０００３】この装置では、回転テーブル２を回転しつ
つ検出器５の出力を測定すると、基板形状の中心位置１
ａと、回転テーブル２の回転軸２ａとは必ずしも一致せ
ず、一般には基板１は偏心して回転テーブル２上に載置
されるから、検出器出力Ｉは、図９に示すように正弦波
状に変化する。そして基板１には例えばノッチ１ｂが形
成されているから、検出器出力Ｉは、全体としては正弦
波状に変化し、ノッチ１ｂが形成された部分では光量が
部分的にシャープに増加する。そこで例えばこの出力信
号を微分すると、偏心による信号の緩慢な変化とノッチ
１ｂによる信号のシャープな変化とを弁別することがで
き、こうしてノッチ１ｂの角度位置θ₀を検出すること
ができる。その際、従来の基板角度位置検出装置では、
投光系３の光軸３ｃは基板１の表面に対して垂直に配置
され、また投光系３の発光輝点３ａからの光束は、レン
ズ３ｂによって平行光とされていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置では、
基板の表面の反射率が大きい場合や、また、デバイス形
成面などの加工面１ｃにアルミ膜パターンなどが形成さ
れていて、投光系３のからの光束４がこのパターンにか
かる場合には、次のような問題点があった。すなわち図
７の点線に示すように、基板１の表面に垂直入射した光
束４が基板表面で反射し、往路を逆進して輝点３ａ又は
その近傍に集光する。輝点３ａの近傍には輝点３ａを発
光させるための電極が設置されており、したがって通
常、金色、銀色、あるいは銅色に光っており、すなわち
一般に輝点の近傍の反射率は高い。それ故、輝点３ａ又
はその近傍に集光した光束は、そこで反射して再度レン
ズ３ｂを通過し、基板１の脇をすり抜けて検出器５に入
射するおそれがあった。

【０００５】この場合、この光束は本来の信号光Ｓに対
してノイズ光Ｎとなるものであるから、基板１の本来の
外形形状とは異なる出力を発生して誤検出を招き、基板
１の角度位置の位置決め誤差を招くという問題点があっ
た。本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされた
ものであり、基板に設けられたノッチやオリエンテーシ
ョンフラットなどの非円弧部の角度位置を精度良く検出
することができる基板角度位置検出装置を提供すること
を課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、平面形状円形の一部分に円形から外れ
た非円弧部を設けた基板の中央部分を載置する回転テー
ブルと、基板の外形部分によって光束が部分的に遮光さ
れるように配置された投光系と、該投光系からの光束の
うち基板の外形部分によって遮光されなかった透過光の
光量を検出する検出器とを有し、回転テーブルを回転し
つつ検出器の出力を測定することにより、基板の非円弧
部の角度位置を検出する基板角度位置検出装置におい
て、投光系から発せられる光束のうち基板で反射した光
束が検出器に入射されないように構成した。その際、基
板で反射した光束が検出器に入射されないようにするに
は、投光系から発せられる光束として、発散光又は収れ
ん光を用いることもできるし、また、投光系の光軸を、
基板の表面に対して傾斜して配置することもできる。更
には、投光系の光源素子として、輝点及びその近傍の反
射率を低下させた素子を用いることもできるし、また、
投光系を基板の非加工面側に配置し、検出器を加工面側
に配置することもできるし、また、投光系の輝点と基板
との間に、減光部材を介在させることもできる。なおこ
れらの各構成は、それぞれ単独に用いることができるほ
か、任意の複数の構成を組み合わせて用いることもでき
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明による基板角度位置検出装置の第１実施例
を示し、この装置は、基板１の中央部分を載置して回転
する回転テーブル２と、基板１の外形部分によって光束
４が部分的に遮光されるように配置された投光系３と、
投光系３からの光束４のうち基板１の外形部分によって
遮光されなかった透過光の光量を検出する検出器５とか
らなる。回転テーブル２は基板１の外形を覆うことのな
いように小径に形成され、また基板１はデバイス形成面
などの加工面１ｃを上側にして回転テーブル２上に載置
される。投光系３の輝点３ａとしては、発光ダイオード
やレーザーダイオードを用いることができる。また一般
には基板１は偏心して回転テーブル２上に載置される
が、投光系３からの光束４は、見込まれる最大の偏心を
想定した光径に設定されている。検出器５としては、光
量の増減を検出する光量センサを用いることもできる
し、光の陰陽の境界部を検出するＣＣＤを用いることも
できる。

【０００８】更に本実施例の装置では、発光輝点３ａの
位置が、レンズ３ｂの前側焦点位置よりもレンズ３ｂ側
にデフォーカスした位置となっており、この結果、投光
系３から発せられる光束４は発散光束となっている。し
たがって同図に示すように、基板１の表面に入射する光
束は発散角を持って入射し、したがって、たまたま垂直
入射したごく一部の光束を除き、反射光束の光路は入射
光束の光路とは異なることとなり、輝点３ａ又はその近
傍に集光するケースが減少する。この結果、検出器５に
入射する光束のうち基板１によって遮光されなかった光
束、すなわち信号光Ｓの比率が上昇するから、ノッチ１
ｂの角度位置の検出誤差の低減を図ることができる。

【０００９】一例として図２（Ａ）に示すように、焦点
距離２７ｍｍのレンズ３ｂの前側焦点位置に輝点３ａを
配置し、レンズ３ｂの射出側レンズ面の後方１８ｍｍに
基板１の表面を配置し、基板１の表面の後方１１５ｍｍ
に検出器５の検出面を配置した場合を考える。基板１の
エッジはちょうど光軸上にあるものとする。輝点３ａか
ら発せられる光束の最大開口数を約０．１１とすると、
レンズ３ｂを透過した光束は半径約３ｍｍの平行光とな
るから、検出器５の検出面の半径を３ｍｍとする。図中
実線の光束は、基板１のエッジをすり抜けて直接検出器
５に入射する光束を示し、この光束の光量をＳ₀とす
る。また、図中点線の光束は、基板１の表面で反射し、
レンズ３ｂを通過して輝点３ａに戻り、更にレンズ３ｂ
を通過して検出器５に入射する光束を示し、この光束の
光量をＮ₀とする。

【００１０】いま、図２（Ｂ）に示すように、輝点３ａ
の位置を２ｍｍだけレンズ３ｂ側に移動すると、レンズ
３ｂから射出する光束は、最大発散角が約０．５°の発
散光となる。したがって基板１のエッジをすり抜けて直
接検出器５に入射する光束の光量は約０．７Ｓ₀に減少
する。他方、基板１の表面で反射し、レンズ３ｂを通過
して輝点３ａに戻り、更にレンズ３ｂを通過して検出器
５に入射する光束の最大発散角は約１．５°となるか
ら、この光束の光量は更に減少して約０．４５Ｎ₀とな
る。したがって信号対ノイズ比は０．７／０．４５≒
１．６、すなわち約１．６倍に上昇する。

【００１１】同様に図２（Ｃ）に示すように、輝点３ａ
の位置を３ｍｍだけレンズ３ｂ側に移動した場合には、
レンズ３ｂから射出する光束は、最大発散角が約０．８
°の発散光となる。したがって基板１のエッジをすり抜
けて直接検出器５に入射する光束の光量は約０．５５Ｓ
₀に減少する。他方、基板１の表面で反射し、レンズ３
ｂを通過して輝点３ａに戻り、更にレンズ３ｂを通過し
て検出器５に入射する光束の最大発散角は約２．３°と
なるから、この光束の光量は更に減少して約０．３０Ｎ
₀となる。したがって信号対ノイズ比は０．５５／０．
３０≒１．８、すなわち約１．８倍に上昇する。

【００１２】以上のように、発散光束によってノッチ位
置を検出することにより、検出誤差の低減を図ることが
できる。なお本実施例では、投光系３から射出する光束
として発散光束を用いたが、収れん光束を用いることも
できる。この場合の収れん角度も、図２と同様な条件下
で０．５°以上であれば良い。なお、基板１の表面１ｃ
にデバイスパターンがある場合などには、反射方向が輝
点３ａに向くことがある。また基板１の厚さは全面均等
でない場合があり、くさび状に傾くことがある。このよ
うな場合を想定して、発散角、収れん角を２〜３°以上
にした方が好ましい。

【００１３】次に、図３は第２実施例を示し、この実施
例は、投光系３から射出する光束４としては平行光を用
いているが、投光系３の光軸３ｃを基板１の表面に対し
て傾斜して配置したものである。上記第１実施例では、
基板端面が光軸の近傍にあるとき、光軸近傍の光束はノ
イズ光として検出器５に到達してしまうおそれがあった
が、この第２実施例によれば、光軸３ｃの傾斜角度を適
宜選択することにより、散乱光についてはともかく、少
なくとも正反射光については、基板１表面と輝点３ａ表
面で反射して検出器５に到達する事態を回避することが
でき、検出誤差の一層の低減を図ることができる。な
お、投光系の光軸３ｃは、回転テーブルの回転軸２ａを
含む平面内で傾斜させることもできるし、回転軸２ａを
含まない平面内で傾斜させることもできる。

【００１４】次に、図４は第３実施例を示し、この実施
例は、投光系３の光源素子として、輝点３ａ及びその近
傍の反射率を低下させた素子を用いたものである。検出
器５に到達するノイズ光は、基板表面で反射し、更に輝
点３ａ及びその近傍で反射して検出器５に到達するもの
であるが、基板表面の反射率については操作し難い場合
も多い。そこでこの実施例では、輝点３ａ及びその近傍
の反射率を低下させることにより、ノイズ光の割合を減
少させたものであり、この構成によっても検出誤差の低
減を図ることができる。輝点３ａ及びその近傍の反射率
を低下させる具体的な構成としては、例えば黒色にする
ことが挙げられる。また正反射しにくいように、拡散面
とすることも考えられる。

【００１５】次に、図５は第４実施例を示し、この実施
例は、投光系３を基板１のデバイス形成面などの加工面
１ｃの裏面１ｄ側に配置し、検出器５を加工面１ｃ側に
配置したものである。加工面１ｃにアルミ膜パターンな
どが形成されているときには、加工面１ｃに光束４を照
射すると強い反射光が発生せざるをえない。しかるに加
工面１ｃの裏面１ｄの反射率は一般に低いから、本実施
例のように裏面１ｄ側から光束４を照射する構成とすれ
ば、反射光の発生を抑制することができ、したがって検
出誤差の低減を図ることができる。

【００１６】なお、両面研磨（ミラー）基板の場合に
は、裏面１ｄの反射率は一定程度高いが、裏面１ｄには
パターンが形成されないためにその反射率は一定であ
り、したがってノイズ光が検出器５に入射しても、基板
１と回転テーブル２との偏心に起因する正弦波状の信号
に対応した信号がオフセットとして加算されるだけであ
る。したがってノッチ１ｂの角度位置の検出上支障とな
るものではない。また、絶対的な基板形状を検出しよう
とするときには、このオフセット分を補正すれば良い。

【００１７】次に、図６は第５実施例を示し、この実施
例は、投光系３の輝点３ａと基板１との間に減光部材６
を介在させたものである。減光部材６による減光率をａ
とすると、投光系３を発して直接検出器５に入射する信
号光の光量はａだけ減少するものの、基板表面と輝点３
ａ又はその近傍で反射した後に検出器に到達するノイズ
光の光量は、都合３回減光部材６を透過するからａ³だ
け減少する。したがって信号対ノイズ比はａ^-2だけ増加
することとなり、検出誤差の低減を図ることができる。
例えば透過率５％の減光部材６を用いたときには、信号
対ノイズ比は０．０５^-2＝４００、すなわち４００倍に
増加する。減光部材６としては、例えばＮＤフィルタを
用いることができ、この場合ＮＤフィルタは輝点３ａと
レンズ３ｂとの間に介在させることもできるし、レンズ
３ｂと基板１との間に介在させることもできる。また減
光部材６として、レンズ３ｂに塗布する減光膜とするこ
ともでき、この場合減光膜はレンズ３ｂの入射側レンズ
面に塗布することもできるし、射出側レンズ面に塗布す
ることもできる。

【００１８】なお、上記各実施例の構成は別個独立の構
成であり、したがって各実施例を単独で用いることがで
きるほか、いずれか複数の実施例を組み合わせた構成
（例えば第１、第２実施例の組み合わせ、第１、第２、
第５実施例の組み合わせなど）とすることもできる。ま
た基板にはレジストが塗布されてレチクル上の回路パタ
ーンが露光転写されるが、この回路パターンの露光とは
別に、基板の周辺部に塗布された不要レジストを除去す
るために周辺露光が施される。上記実施例の基板角度位
置検出装置は、この周辺露光を行う際にも利用すること
ができる。

【００１９】

【発明の効果】以上のように本発明の基板角度位置検出
装置によれば、基板のデバイス形成などの加工面側のパ
ターンに影響されることなく、基板の角度位置を非接触
にて精度良く検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す構成図である。

【図２】第１実施例における輝点のデフォーカス量と信
号対ノイズ比との関係を示す説明図である。

【図３】第２実施例を示す構成図である。

【図４】第３実施例を示す構成図である。

【図５】第４実施例を示す構成図である。

【図６】第５実施例を示す構成図である。

【図７】従来例を示す構成図である。

【図８】図７中Ａ−Ａ線矢視図である。

【図９】検出器の信号波形を示す図である。

【符号の説明】

１…基板 １ａ…中心位置 １ｂ…ノッチ １ｃ…加工面 １ｄ…裏面 ２…回転テーブル ２ａ…回転軸 ３…投光系 ３ａ…輝点 ３ｂ…レンズ ３ｃ…光軸 ４…光束 ５…検出器 ６…減光部材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平面形状円形の一部分に前記円形から外れ
   た非円弧部を設けた基板の中央部分を載置する回転テー
   ブルと、前記基板の外形部分によって光束が部分的に遮
   光されるように配置された投光系と、該投光系からの光
   束のうち前記基板の外形部分によって遮光されなかった
   透過光の光量を検出する検出器とを有し、前記回転テー
   ブルを回転しつつ前記検出器の出力を測定することによ
   り、前記基板の前記非円弧部の角度位置を検出する基板
   角度位置検出装置において、 前記投光系から発せられる光束のうち前記基板で反射し
   た光束が前記検出器に入射されないようにしたことを特
   徴とする基板角度位置検出装置。
2. 【請求項２】前記基板で反射した光束が前記検出器に入
   射されないように、前記投光系から発せられる光束とし
   て、発散光又は収れん光を用いたことを特徴とする請求
   項１に記載の基板角度位置検出装置。
3. 【請求項３】前記基板で反射した光束が前記検出器に入
   射されないように、前記投光系の光軸を、前記基板の表
   面に対して傾斜して配置したことを特徴とする請求項１
   に記載の基板角度位置検出装置。
4. 【請求項４】前記基板で反射した光束が前記検出器に入
   射されないように、前記投光系の光源素子として、輝点
   及びその近傍の反射率を低下させた素子を用いることを
   特徴とする請求項１に記載の基板角度位置検出装置。
5. 【請求項５】前記基板で反射した光束が前記検出器に入
   射されないように、前記投光系を前記基板の非加工面側
   に配置し、前記検出器を加工面側に配置したことを特徴
   とする請求項１に記載の基板角度位置検出装置。
6. 【請求項６】前記基板で反射した光束が前記検出器に入
   射されないように、前記投光系の輝点と前記基板との間
   に、減光部材を介在させたことを特徴とする請求項１に
   記載の基板角度位置検出装置。