JPH11145259A - ウェハ位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェハのダメージの軽減、ウェハの位置決め
精度の向上、およびウェハの位置決め時間の短縮化が図
れるウェハ位置決め装置の提供。 【解決手段】 ウェハａを載置させたステージ１５を回
転させる。レーザ変位センサ１７は、回転するウェハａ
の周面に対してレーザ光を照射させ、その周面から反射
するレーザ光を受ける。制御装置は、この受光量に応じ
た信号に基づいて、ウェハａのオリエンテーションフラ
ットａ１の位置と、ウェハａの中心とステージ１５の回
転中心とのずれを求める。その求めたオリエンテーショ
ンフラットａ１の位置を、ステージ１５の回転によりＸ
軸方向に位置決めする。さらに、Ｘ軸駆動モータ７やＹ
軸駆動モータ１３を駆動してステージ１５を移動させ、
ウェハａの中心を目標位置に位置決めし、この位置決め
の際に、その求めたずれにより補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウェハな
どのウェハを位置決めするウェハ位置決め装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のウェハ位置決め装置は、
ＸＹテーブル上にステージが搭載され、このステージは
Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動できるとともに回転自在
に構成されている。ウェハを位置決めするには、図６
（Ａ）に示すように、ステージ２０２が所定の位置でウ
ェハａを受け取ると、図６（Ｂ）に示す３つのフォトセ
ンサ２０３〜２０５がある位置までステージ２０２を移
動させる。そして、ステージ２０２を回転させてウェハ
ａを回転させ、オリエンテーションフラットａ１のおよ
その位置を、その３つのフォトセンサ２０３〜２０５に
より検出する。オリエンテーションフラットａ１の検出
は、図６（Ｂ）のような場合には、中央のフォトセンサ
２０４のみが「ＯＦＦ」になり他のフォトセンサ２０
３、２０５がいずれも「ＯＮ」になるために可能であ
る。このオリエンテーションフラットａ１が検出される
と、ステージ２０２の回転を停止させてステージ２０２
を所定位置まで移動させたのち、図６（Ｃ）に示すよう
に、オリエンテーションフラットａ１に板２０６を押し
当てて、オリエンテーションフラットａ１を所定方向に
位置決めさせている。その後、ＸＹテーブルの駆動によ
り、ステージ２０２を目標位置に移動させて、ウェハａ
を目標位置に位置決めさせる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来装置で
は、上記のようにオリエンテーションフラットａ１に板
２０６を接触させ、これによりオリエンテーションフラ
ットａ１の位置決めをメカ的に行うために、位置決めの
際にウェハａにダメージを与えてしまうおそれがあると
いう問題があった。また、従来装置では、ウェハａをス
テージ２０２上に位置決めさせる際に、ウェハａの中心
とステージ２０２の中心とがずれる場合があり、この場
合にはそのずれ量を把握することが出来ない。このた
め、ＸＹテーブルの駆動によりステージ２０２を目標位
置に移動し、ウェハａをその目標位置に位置決めしよう
とすると、そのずれ量だけずれた位置にウェハａが位置
決めされ、ウェハａの位置決め精度が悪いという問題が
あった。さらに、従来装置では、ウェハａのステージ２
０２上での位置決めの際に、図６（Ｂ）によるオリエン
テーションフラットａ１のおよその位置検出と、さらに
ステージ２０２を移動させ、図６（Ｃ）によるオリエン
テーションフラットａ１のメカ的な位置決めと、の２工
程からなる。このため、全体として、ウェハａを目標位
置に位置決めするまでの時間がかかるという問題があっ
た。

【０００４】そこで、本発明の目的は、ウェハのダメー
ジの軽減、ウェハの位置決め精度の向上、およびウェハ
の位置決め時間の短縮化を図るようにしたウェハ位置決
め装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、ウェハを載
置させるステージ１５と、このステージを回転する回転
手段（ステージ駆動モータ１６など）と、この回転手段
で回転されるステージ上のウェハａの周面に対して光を
照射させ、その周面から反射する光を受け、この受光量
に応じた信号に基づいて、ウェハに設けた基準用の切欠
き（オリエンテーションフラットａ１）の位置と、ウェ
ハの中心とステージの回転中心とのずれとの、少なくと
も一方を検出する検出手段（レーザ変位センサ１７な
ど）と、この検出手段の検出結果に基づいて、ウェハの
位置決めを行う位置決め手段とを具備している。上記の
位置決め手段は、検出手段で検出されたウェハの切欠き
の位置を、ステージの回転により所定方向（Ｘ軸方向）
に位置決めする第１位置決め手段と、ウェハの中心を目
標位置に位置決めし、この位置決めの際に検出手段で検
出されたずれにより補正する第２位置決め手段（Ｘ軸駆
動モータ７やＹ軸駆動モータ１３など）とからなる。

【０００６】このように本発明のウェハ位置決め装置で
は、ウェハを載置させたステージを回転させ、ウェハに
設けた基準用の切欠きを検出し、この検出されたウェハ
の切欠きの位置をステージを回転して所定方向と一致す
るようにした。このため、ウェハの切欠き位置の位置決
めをウェハに非接触で行うことができるので、その位置
決めの際にウェハのダメージを防止できる。また、本発
明のウェハ位置決め装置では、回転するウェハの外周面
に光を照射し、その反射光量に応じた信号に基づいてウ
ェハの基準用の切り欠き位置、およびウェハの中心とス
テージの回転中心とのずれを検出し、この検出した切り
欠き位置およびずれに基づいてウェハを位置決めするよ
うにしたので、ウェハの位置決め精度が向上する。さら
に、本発明のウェハ位置決め装置では、偏心の位置決め
と、切り欠き位置の位置決めとを平行して行えるように
したので、ウェハの位置決め時間が短縮される。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明のウェハ位置決め装
置の実施の形態を図１ないし図５を参照して詳細に説明
する。図１は、この実施の形態のウェハ位置決め装置の
構成を示す斜視図である。図２は、同装置の電気的な構
成を示すブロック図である。このウェハ位置決め装置
は、図１に示すように基台１を有し、この基台１上のＸ
軸方向には２つのレール２、３が平行に配置されてい
る。このレール２、３には、Ｘ軸方向移動部材４の底部
に設けた凹溝が嵌合され、Ｘ軸方向移動部材４がレール
２、３に案内されてＸ軸方向に摺動できるように構成さ
れている。Ｘ軸方向移動部材２の中央には、基台１上の
Ｘ軸方向に向けて配置されるボールネジ５が噛み合って
いる。このボールネジ５の一端は基台１上に固定した支
持具６により回転自在に支持され、その他端は基台１上
に固定したＸ軸駆動モータ７の回転軸に接続されてい
る。このような構成により、Ｘ軸駆動モータ７が駆動さ
れるとボールネジ５が回転し、この回転によりＸ軸方向
移動部材４はレール２、３に案内されてＸ軸方向に移動
することができる。

【０００８】Ｘ軸方向移動部材４上のＹ軸方向には２つ
のレール８、９が平行に配置されている。このレール
８、９には、Ｙ軸方向移動部材１０の底部に設けた凹溝
が嵌合され、Ｙ軸方向移動部材１０がレール８、９に案
内されてＹ軸方向に摺動できるように構成されている。
Ｙ軸方向移動部材１０の幅方向の中央には、Ｘ軸方向移
動部材４上のＹ軸方向に向けて配置されるボールネジ１
１が噛み合っている。このボールネジ１１の一端はＸ軸
方向移動部材４上に固定した支持具１２により回転自在
に支持され、その他端は基台１上に固定したＹ軸駆動モ
ータ１３の回転軸に接続されている。このような構成に
より、Ｙ軸駆動モータ１３が駆動されるとボールネジ１
１が回転し、この回転によりＹ軸方向移動部材１０はレ
ール８、９に案内されてＹ軸方向に移動することができ
る。

【０００９】Ｙ軸方向移動部材１０の一端側には、ウェ
ハａを載置するステージ１５が搭載され、このステージ
１５はステージ駆動モータ１６により回転できるように
構成されている。また、Ｙ軸方向移動部材１０の他端側
の所定の高さ位置には、ステージ駆動モータ１６により
ステージ１５を回転させてステージ１５上のウェハａを
回転させ、図３に示すように、その回転状態のウェハａ
の外周面に対してレーザ光を照射させ、その周面から反
射するレーザ光を受け、この受けたレーザ光に応じたア
ナログ信号が得られるレーザ変位センサ１７が配置され
ている。このレーザ変位センサ１７がレーザ光を使用す
ることにより得られる電気信号は、ウェハａの外周面ま
での距離に応じたものである。従って、ウェハａの外周
面までの距離に応じた電気信号が連続的に得られる形式
のセンサであれば、レーザ光以外に電磁波や超音波を使
用したセンサを使用するようにしても良い。

【００１０】次に、このように構成される実施の形態の
電気的な構成について、図２を参照して説明する。この
実施の形態は、図２に示すように、レーザ変位センサ１
７の検出信号がＡ／Ｄ変換器２１によりＡ／Ｄ変換され
てコンピュータからなる制御装置２３に入力されるよう
に構成されている。また、操作部２２の操作に応じた信
号が制御装置２３に入力されるように構成されている。
制御装置２３の出力側には、制御対象としてＸ軸駆動モ
ータ７、Ｙ軸駆動モータ１３、およびステージ駆動モー
タ１６が接続されている。制御装置２３は、あらかじめ
定めた手順により各種の演算や各モータの制御を後述の
ように行う。

【００１１】次に、このような構成からなる実施の形態
の動作について、図面を参照して説明する。いま、所定
の位置で待機するステージ１５上に、前工程で所定の処
理がされたウェハａが載置されると、ステージ駆動モー
タ１６が駆動されてステージ１５が回転を開始すると
（ステップ１）、制御装置２３は、レーザ変位センサ１
７からの検出信号を取り込む（ステップ２）。この信号
の取り込みは、ステージ１５が１回転（３６０度）する
まで行われる（ステップ１〜ステップ３）。

【００１２】上記のように、制御装置２３に取り込まれ
るレーザ変位センサ１７の検出信号Ｓは、図３に示すよ
うに、１回転するウェハａの外周面に対してレーザ光を
照射させ、その外周面から反射するレーザ光を受け、こ
の受光量に応じたアナログ信号である。この検出信号Ｓ
は、レーザ変位センサ１７とウェハａのレーザ光の照射
部との間の距離の大小に応じて、図５に示すようにその
振幅の大きさが変化する。また、検出信号Ｓは、ウェハ
ａの中心がステージ１５の回転中心と偏心することによ
る偏心成分Ｓ１と、ウェハａのオリエンテーションフラ
ットａ１による成分Ｓ２とが合成（重畳）されたものと
なる。ここで、図５（Ａ）はステージ１５の回転中心と
ウェハａの中心との間に偏心をあり、同図（Ｂ）はその
偏心がない場合を示す。

【００１３】そこで、制御装置２３は、レーザ変位セン
サ１７の検出信号Ｓのオリエンテーションフラットａ１
の成分Ｓ２から、オリエンテーションフラットａ１の位
置する角度を算出する（ステップ４）。この角度の算出
は、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、ウェハａの回転開
始時を０度とし、最初にオリエンテーションフラットａ
１の検出が開始された時点をθ１度、オリエンテーショ
ンフラットａ１の検出が終了した位置をθ２度とすれ
ば、オリエンテーションフラットａ１の位置する角度は
θ１からθ２となる。さらに、制御装置２３は、レーザ
変位センサ１７の検出信号Ｓの偏心成分Ｓ１に基づい
て、ウェハａの中心がステージ１５の回転中心からＸ軸
方向およびＹ軸方向にずれている偏心量を算出する（ス
テップ４）。

【００１４】次に、操作者が操作部２２の操作により、
ウェハａの位置決めの指示があると（ステップ５）、そ
の算出された角度に基づき、オリエンテーションフラッ
トａ１がＸ軸と平行になるように、ステージ駆動モータ
１６を駆動させてステージ１５を回転させる（ステップ
６）。この結果、ステージ１５上のウェハａは、オリエ
ンテーションフラットａ１がＸ軸と平行になる。この動
作に並行して、ステップ６では、ウェハａの目標位置へ
の位置決めを行う。この位置決めは、ステップ４で算出
された偏心量に基づいて、目標の位置までのステージ１
５の移動量が補正され、その補正した移動量だけステー
ジ１５が移動するようにＸ軸駆動モータ７とＹ軸駆動モ
ータ１３が制御される。例えば、ウェハａの中心が、ス
テージ１５の回転中心と一致せずにＸ軸方向に２ｍｍだ
け多くずれている場合には、Ｘ軸駆動モータ７がＸ軸方
向移動部材４（ステージ１５）をＸ軸方向に送るとき
に、その送り（移動量）を２ｍｍだけ少なくする。この
結果、ウェハａは、目標位置に位置決めされる。

【００１５】以上説明したように、この実施の形態で
は、ウェハａのオリエンテーションフラットａ１の位置
する角度を求め、この求めた角度からオリエンテーショ
ンフラットａ１のＸ軸方向への位置決めをウェハａに非
接触で行うようにした。このため、オリエンテーション
フラットａ１の位置決めの際に、ウェハａのダメージを
防止できる。また、この実施の形態では、回転するウェ
ハａの外周面にレーザ光を照射し、その反射光量に応じ
た信号に基づいて、ウェハａのオリエンテーションフラ
ットａ１の位置する角度、およびウェハａの中心とステ
ージ１５の回転中心との偏心量求め、この求めた角度と
偏心量に基づいてウェハａを位置決めするようにしたの
で、ウェハａの位置決め精度が向上する。さらに、この
実施の形態では、ステージ１５を回転しながらウェハａ
のオリエンテーションフラットａ１の位置決めと並行し
て、ウェハａを目標位置に位置決めするようにしたの
で、ウェハの位置決め時間の短縮化が図れる。

【００１６】ところで、以上説明したこの実施の形態の
ウェハ位置決め装置は、半導体を製造する工程でウェハ
の位置決めが必要な装置、例えば露光装置、ウェハ検査
装置、ウェハの切断装置等として使用可能である。そこ
で、この実施の形態のウェハ位置決め装置をウェハ検査
装置として使用する場合について説明する。この場合に
は、先ずウェハを回転しながらウェハ全体を目視で観察
し、その後に、ウェハを顕微鏡で観察するためにウェハ
を目標位置に位置決めするように構成する必要がある。
このため、具体的には、図１において、例えば基台１の
中央の上方に顕微鏡を増設するとともに、この顕微鏡か
ら離れた位置でステージ１５がウェハａを受取り、この
受取った位置でステージ１５を回転させ、その後に上記
のようにステージ１５上でのウェハａのオリエンテーシ
ョンフラットａ１の位置決めを非接触で行いながら、ス
テージ１５を移動させてウェハａを顕微鏡で観察する目
標位置に上述のように位置決めするように構成する。こ
のような構成によれば、ステージ１５の回転により、ウ
ェハａのオリエンテーションフラットａ１の位置の検出
と、ウェハの目視による観察とが同時にできるので、検
査のサイクルタイムを短縮できる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、ウェハ
を載置させたステージを回転させ、ウェハに設けた基準
用の切欠きを検出し、この検出されたウェハの切欠きの
位置をステージを回転して所定方向と一致するようにし
た。このため、ウェハの切欠き位置の位置決めをウェハ
に非接触で行うことができるので、その位置決めの際に
ウェハのダメージを防止できる。また、本発明では、回
転するウェハの外周面に光を照射し、その反射光量に応
じた信号に基づいてウェハの基準用の切り欠き位置、お
よびウェハの中心とステージの回転中心とのずれを検出
し、この検出した切り欠き位置およびずれに基づいてウ
ェハを位置決めするようにしたので、ウェハの位置決め
精度が向上する。さらに、本発明では、偏心の位置決め
と、切り欠き位置の位置決めとを平行して行えるように
したので、ウェハの位置決め時間が短縮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の構成を示す斜視図であ
る。

【図２】同実施の形態の電気系の構成を示すブロック図
である。

【図３】レーザ変位センサの動作を説明する斜視図であ
る。

【図４】本発明の実施の形態のウェハの位置決め処理を
示すフローチャートである。

【図５】レーザ変位センサの検出信号の一例を示す波形
図である。

【図６】従来装置の動作を説明する説明図である。

【符号の説明】

ａ ウェハ ａ１ オリエンテーションフラット １ 基台 ４ Ｘ軸方向移動部材 ７ Ｘ軸駆動モータ １０ Ｙ軸方向移動部材 １３ Ｙ軸駆動モータ １５ ステージ １６ ステージ駆動モータ １７ レーザ変位センサ ２３ 制御装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェハを載置させるステージと、 このステージを回転する回転手段と、 この回転手段で回転される前記ステージ上のウェハの周
   面に対して光を照射させ、その周面から反射する光を受
   け、この受光量に応じた信号に基づいて、前記ウェハに
   設けた基準用の切欠きの位置と、前記ウェハの中心と前
   記ステージの回転中心とのずれとの、少なくとも一方を
   検出する検出手段と、 この検出手段の検出結果に基づいて、前記ウェハの位置
   決めを行う位置決め手段と、 を具備することを特徴とするウェハ位置決め装置。
2. 【請求項２】 前記位置決め手段は、 前記検出手段で検出されたウェハの切欠きの位置を、前
   記ステージの回転により所定方向に位置決めする第１位
   置決め手段と、 前記ウェハの中心を目標位置に位置決めし、この位置決
   めの際に前記検出手段で検出された前記ずれにより補正
   する第２位置決め手段と、 からなることを特徴とする請求項１記載のウェハ位置決
   め装置。
3. 【請求項３】 前記ウェハに設けた基準用の切欠きは、
   オリエンテーションフラットであることを特徴とする請
   求項１または請求項２記載のウェハ位置決め装置。
4. 【請求項４】 前記ウェハの外観を観察する顕微鏡を、
   前記第２位置決め手段の上方の所定位置に配置すること
   を特徴とする請求項２または請求項３記載のウェハ位置
   決め装置。