JPH11243129A - 半導体ウエハ位置検出装置 - Google Patents
半導体ウエハ位置検出装置Info
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- JPH11243129A JPH11243129A JP10043435A JP4343598A JPH11243129A JP H11243129 A JPH11243129 A JP H11243129A JP 10043435 A JP10043435 A JP 10043435A JP 4343598 A JP4343598 A JP 4343598A JP H11243129 A JPH11243129 A JP H11243129A
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Abstract
半導体ウエハの中心位置を検出できる。 【解決手段】半導体ウエハ1の周辺部に平行光束を照射
する赤外発光LED11及びコリメートレンズ14、こ
れら赤外発光LED11及びコリメートレンズ14の光
軸上に配置されれ光量に応じたレベルの信号を出力する
フォトダイオード12と、このフォトダイオード12の
前段の平行光束光路中に配置され、位置決め中心点から
検査対象となる半導体ウエハ1の半径を特定する位置に
開口中心を有するスリット板16と、フォトダイオード
12を半導体ウエハ周辺部1aの各所定位置に位置させ
たときのフォトダイオード12の出力レベルに基づいて
半導体ウエハ1の少なくとも中心位置を求める演算機能
24とを備えた。
Description
なくとも中心位置を検出する半導体ウエハ位置検出装置
に関する。
導体ウエハの製造又はその検査の前に、オリエンテーシ
ョン・フラット(以下、オリフラと称す)或いはノッチ
を基準に位置合わせを行なっている。
ハを保持テーブル上に保持し、この保持テーブルをモー
タの駆動により回転させる。一方、半導体ウエハの周辺
部には、光電センサの投光部と受光部とが半導体ウエハ
周辺部を介して対向配置されている。
に、光電センサの投光部は、半導体ウエハ周辺部に対
し、光をその光軸が半導体ウエハ周辺部を横切るように
照射する。そして、受光部は、半導体ウエハで遮光され
なかった光を受光し、その光量に応じた電気信号を出力
する。
入力し、この出力信号に基づいて半導体ウエハ上のオリ
フラ又はノッチを検出し、モータを回転させて半導体ウ
エハのオリフラ又はノッチを所定位置に移動させる。
エハ周辺部を押して、半導体ウエハをモータの回転軸方
向に対して垂直方向に移動し、この半導体ウエハの中心
をモータの回転中心に位置合わせする。
ハ周辺部を押して、半導体ウエハの中心をモータの回転
中心に位置合わせするため、ハンマーによる衝撃や保持
テーブル面との摺動により半導体ウエハに傷が付いた
り、汚れたりする。
位置決めを行なう技術としては、例えば特開平5−22
6459号がある。しかしながら、この技術では、半導
体ウエハ周辺部を検出するために、X方向位置検出装置
やY方向位置検出装置、その補正手段などを備えなけれ
ばならず、これら装置や手段の構成が複雑となり、かつ
コスト高となる。又、オリフラの形成された半導体ウエ
ハには適用できるが、ノッチの形成された半導体ウエハ
には適用できない。
ーにより半導体ウエハ周辺部を押して位置合わせするの
は、半導体ウエハに傷が付いたり、汚れたりする。これ
に対して非接触で半導体ウエハの位置決めを行なう技術
では、その構成が複雑となり、かつコスト高となる。
又、ノッチの形成された半導体ウエハには適用できな
い。そこで本発明は、非接触で正確に半導体ウエハの中
心位置を検出できる小型で安価な半導体ウエハ位置検出
装置を提供することを目的とする。
体ウエハの少なくとも中心位置を検出する半導体ウエハ
位置検出装置において、半導体ウエハの周辺部に平行光
束を照射する投光手段及びこの投光手段の光軸上に配置
されれ光量に応じたレベルの信号を出力する受光手段
と、この受光手段の前段の平行光束光路中に配置され、
位置決め中心点から検査対象となる半導体ウエハの半径
を特定する位置に開口中心を有するスリットと、受光手
段を半導体ウエハ周辺部の各所定位置に位置させたとき
の受光手段の出力レベルに基づいて半導体ウエハの少な
くとも中心位置を求める演算手段と、を備えた半導体ウ
エハ位置検出装置である。
ウエハ位置検出装置において、投光手段、スリット及び
受光手段は、一体ユニット化され、このユニットと半導
体ウエハとを相対的に回転移動せしめて、半導体ウエハ
周辺部の複数箇所の位置情報を受光手段で検出する。
ウエハ位置検出装置において、半導体ウエハは、ウエハ
保持回転テーブル上に載置され、このウエハ保持回転テ
ーブルをさらにXYステージに載置し、演算手段で求め
た中心位置に補正すべくXYステージを制御する。
いて図面を参照して説明する。図1は半導体ウエハ位置
検出装置の構成図である。半導体ウエハ1を保持するウ
エハ保持回転テーブル2は、モータ3の回転軸に連結さ
れている。このウエハ保持回転テーブル2は、半導体ウ
エハ1を吸着し保持したままモータ3の駆動により回転
できる構成となっている。
ータ4から発生したパルスをモータドライバ5に送り、
このモータドライバ5によつてモータ3を駆動する構成
となっている。
パルスは、パルスカウンタ6にも送られるようになって
いる。一方、光電センサ10は、ウエハ保持回転テーブ
ル2の回転中心から検査対象となる半導体ウエハ1の半
径距離だけ離れた位置に、光電センサ10光軸が一致す
るように配置されているのが好ましい。
周辺部1aに照射したときの半導体ウエハ周辺部1aで
遮光されなかった光量に応じたレベルの信号を出力する
機能を有している。
成図である。投光手段としての赤外発光LED11と受
光手段としてのフォトダイオード12とが半導体ウエハ
周辺部1aを介して対向配置されている。
ード12との間の光軸13上には、コリメートレンズ1
4、赤外通過フィルタ15、スリット板16、結像レン
ズ17及びピンホール板18が配置されている。
光LED11から放射された赤外光を平行光束19に変
換して半導体ウエハ周辺部1aに照射させるものとなっ
ている。
ルタ15との間隔は、赤外発光LED11の発光強度と
フォトダイオード12に到達する光の強度によって決定
され、かつ半導体ウエハ周辺部1aがこれらコリメート
レンズ14と赤外通過フィルタ15との間に入るような
間隔となっている。
ィルタ15を用いるのは、可視光線によるノイズを軽減
するためである。スリット板16は、所定幅で長方形状
のスリット16aが形成され、このスリット16aの長
手方向が半導体ウエハ1の半径方向に対して平行方向
で、そのスリット16aの重心位置が光電センサ10の
光軸13に一致するように配置されている。
ルタ15に対して近接又は密着して配置され、かつ結像
レンズ17の近くに配置されている。スリット板16及
び赤外通過フィルタ15は、検査対象である半導体ウエ
ハ1とコリメートレンズ14との間であればどこにでも
配置することが可能であるが、図示の如く半導体ウエハ
1と結像レンズ17との間の鏡筒中に配置すると、外乱
光の影響が小さくなるので効果的である。
18側に配置することも可能である。ピンホール18
は、結像レンズ17の焦点若しくは近くに配置され、そ
の大きさはスリット板16で絞り込んだ平行光束19が
結像レンズ17により結像されるときのピンホール位置
での光束の大きさ程度に形成されている。
ットして赤外発光LED11から発光される光のみをフ
ォトダイオード12に通し、S/N比を向上させるため
のものであり、外乱光が入らないのであれば、配置しな
くてもよい。
は、図1に示すようにコンパレータ20に送られると共
にA/D変換器21を通して装置本体内のCPU22に
送られている。
電センサ10の出力信号を取り込み、この光電センサ1
0の出力レベルに基づいて半導体ウエハ1の中心位置、
オリフラ及びノッチの中心位置を求める機能を有してい
る。
及び演算機構24の各機能を有している。このうち回転
移動機能23は、ウエハ保持回転テーブル2のモータ3
を駆動するための指令をパルスジェネレータ4に対して
発し、ウエハ保持回転テーブル2を回転させて半導体ウ
エハ周辺部1aの各所定位置、例えば半導体ウエハを回
転角度120°ごとに回転制御し、光電センサ10の光
軸上に半導体ウエハ周辺部1aの3ヵ所を位置させる機
能を有している。
回転角度120°ごとに回転して得られた3ヵ所の光電
センサ10からの各出力レベルに基づいて半導体ウエハ
1の中心位置を求める機能を有するとともに、オリフラ
又はノッチのエッジ間隔情報からその中心位置を求める
機能を有している。
リフラ又はノッチを検出するためのレベル設定をD/A
変換器25に対して行なう機能を有している。次に上記
の如く構成された装置の作用について説明する。
から搬送機によつて取り出され、その後に、例えば検査
装置の場合、半導体ウエハ1は顕微鏡により観察され
る。本発明装置では、搬送機によつて半導体ウエハ1
は、ウエハ保持回転テーブル2上に搭載される。
図3に示すように半導体ウエハ1の周辺部1aの回転基
準位置「A」を検出開始位置と設定し、半導体ウエハ1
の中心位置を求めるために、光電センサ10の赤外発光
LED11は、光を発光する。
行光束19に変換されて半導体ウエハ1の周辺部1aに
照射される。この半導体ウエハ周辺部1aで遮光されな
かった光は、赤外通過フィルタ15を透過し、スリット
16aを通り、結像レンズ17によりピンホール18を
通してフォトダイオード12に入射される。
光した光量に応じたレベルの電気信号を出力する。この
フォトダイオード12から出力された電気信号は、A/
D変換器21によりディジタル化されてCPU22に送
られる。
ディジタル化された電気信号を読み取る。次にCPU2
2の回転移動機能23は、半導体ウエハ1を例えば時計
回り方向に120°回転させる指令をパルスジェネレー
タ4に対して発する。このパルスジェネレータ4は、パ
ルスを発生してモータドライバ5に送出することから、
このモータドライバ5は、指令に基づいてモータ3を1
20°回転させる。これにより、ウエハ保持回転テーブ
ル2は、時計回り方向に120に°回転し、半導体ウエ
ハ1の周辺部1aの位置「B」が光電センサ10の位置
まで移動される。
ED11は、再び光を発光する。この光は、コリメータ
レンズ14により平行光束19に変換されて半導体ウエ
ハ1の周辺部1aに照射され、この半導体ウエハ周辺部
1aで遮光されなかった光は、赤外通過フィルタ15を
透過し、スリット16aを通り、結像レンズ17により
フォトダイオード12に結像される。
光した光量に応じたレベルの電気信号を出力し、この電
気信号は、A/D変換器21によりディジタル化されて
CPU22に送られ、このCPU22により読み取られ
る。
半導体ウエハ1をさらに時計回り方向に120°回転さ
せる指令をパルスジェネレータ4に対して発する。この
指令によりに上記同様に、ウエハ保持回転テーブル2
は、時計回り方向に120に°回転し、半導体ウエハ1
の周辺部1aの位置「C」が光電センサ10の位置まで
移動される。
ED11は、再び光を発光するので、半導体ウエハ周辺
部1aで遮光されなかった光は、赤外通過フィルタ15
を透過し、スリット16aを通り、結像レンズ17によ
りフォトダイオード12に入射される。
光した光量に応じたレベルの電気信号を出力し、この電
気信号は、A/D変換器21によりディジタル化されて
CPU22に送られ、このCPU22により読み取られ
る。
エハ周辺部1aの3か所での光電センサ10の出力信号
レベルに基づいて半導体ウエハ1の中心位置を求める方
法について説明する。
ブル2に載置されていないときにCPU22は、光電セ
ンサ10の出力信号をA/D変換器21を通して読み取
り、その時の値をSensorMax とする。
スリット16aの重心部を通るように配置されているの
で、半導体ウエハ周辺部1aが光軸位置にあるとき、光
電センサ10の出力信号レベルは、半導体ウエハ1がな
いときの2分の1となる。
ベルは、半導体ウエハ1がスリット16aを覆っていな
い面積とスリット16aの全体の面積との比に比例する
ものとなる。
位置での光電センサ10の出力信号のレベルをSensorLe
vel とすれば、スリット16aの大きさは予め分かって
いるので、光軸13から半導体ウエハ周辺部1aまでの
距離Lは、 L={0.5 −(SensorLevel/SensorMax)}×スリット16aの長辺の長さ …(1) により求められる。
た各位置「A」「B」「C」において半導体ウエハ周辺
部1aがスリット16aの中心位置からどれだけ外れた
位置にあるかを表している。
「C」での半導体ウエハ周辺部1aの各座標は、半導体
ウエハ1を回転させずに、光電センサ10の出力信号の
レベルから式(1) で求めた距離LをLa、半導体ウエハ
1を時計回りに120度回転させて、光電センサ10の
出力信号のレベルから式(1) で求めた距離LをLb、半
導体ウエハ1を時計回りに240度回転させて、光電セ
ンサ10の出力信号のレベルから式(1) で求めた距離L
をLcとし、ウエハ保持テーブル2の回転中心を原点
(0,0)とすると、位置「A」での座標は、 (半導体ウエハ1の半径+La,0) 位置「B」での座標は、 ( cos120°×(半導体ウエハ1の半径+Lb), s
in120°×(半導体ウエハ1の半径+Lb)) 位置「C」での座標は、 ( cos240°×(半導体ウエハ1の半径+Lc), s
in240°×(半導体ウエハ1の半径+Lc)) により表される。
ら半導体ウエハ1の中心位置を求めればよい。なお、3
つの座標から円の中心座標を求めるね方法は、一般的な
ので詳細な説明は省略する。
を光電センサ10で検出し、規定された位置に移動する
方法について説明する。一般的に半導体ウエハ1のオリ
フラ又はノッチは、ウエハカセット内でおおよそ一定の
位置に揃えられている場合が殆どである。
導体ウエハ1がウエハ保持回転テーブル2に載せられる
と、おおむねどの位置にオリフラ又はノッチが位置する
かを把握することができる。
て説明する。図3に示すように半導体ウエハ1のノッチ
1bが位置「A」に配置されている光電センサ10から
離れている場合、上述のようにして半導体ウエハ1の中
心位置を決め、位置「A」を光電センサ10の位置に戻
した状態で、ウエハ保持回転テーブル2を回転させて、
このノッチ1bを光電センサ10にある程度近付ける。
ハ1の回転量は、ウエハカセット内でのノッチ1bの位
置のばらつきを考慮して決定すればよく、ノッチ1bが
光電センサ10の検出範囲内に侵入すればよい。
出力信号をA/D変換器21を通して読み取り、その時
の値を図4に示すようにSensor1とする。続いて、ノッ
チ1bが確実に光電センサ10の検出範囲内を通過しき
る程度に半導体ウエハ1を回転させるために、CPU2
2の回転移動機能23は、パルスジェネレータ4に対し
て例えば回転量θの回転指令を発し、ウエハ保持回転テ
ーブル2を回転させる。
出力信号をA/D変換器21を通して読み取り、その時
の値を図4に示すようにSensor2とする。次にCPU2
2は、Sensor1とSensor2とを比較し、大きい方のレベ
ル、ここではSensor1よりも大きいレベルとなるように
D/A変換器25の出力レベル(D/A Levrl)を設定
する。この設定するレベルの程度は、図4に示すように
Sensor1にノイズレベルを加算したレベルを上回らなけ
ればならない。
と、CPU22の回転移動機能23は、パルスジェネレ
ータ4に対して例えば反時計方向の回転量θの回転指令
を発し、ウエハ保持回転テーブル2を逆回転させる。
ように光電センサ10の出力信号とD/A変換器25の
出力レベル(D/A Levrl)との比較結果、光電センサ
10の出力信号レベルがD/A Levrlよりも高くなった
ときにローレベルとなる信号を出力し、パルスカウンタ
6に送出する。
量θだけ逆回転させるときのパルスをカウントし、かつ
コンパレータ20からの信号の立ち上がり、立ち下がり
エッジでカウントしている値をそれぞれ保存する。
分の1の値の位置がノッチ1bの中心位置となる。な
お、光電センサ10に対して半導体ウエハ1のノッチ1
bを近付けるのは、次の理由による。
エハ1がウエハ保持回転テーブル2に載せられたとき、
ウエハ保持回転テーブル2の回転中心と半導体ウエハ1
の中心とがずれたまま半導体ウエハ1が大きく回転され
ると、このときの光電センサ10の出力信号レベルは、
図4に示すように半導体ウエハ周辺部1aにおいてその
偏心によつて波打つことがある。
ルが波打ったままであると、半導体ウエハ1のノッチ1
bに相当する光電センサ10の出力信号レベルは、半導
体ウエハ周辺部1aに相当する光電センサ10の出力信
号レベルに埋もれてしまい、コンパレータ20の出力信
号によってノッチ1bを識別することができなくなる。
これを防ぐために光電センサ10に対して半導体ウエハ
1のノッチ1bを近付けている。
電センサ10に半導体ウエハ周辺部1aの所定位置
「A」「B」「C」を移動させ、このときの光電センサ
10の出力レベルに基づいて半導体ウエハ1の少なくと
も中心位置を求めるようにしたので、光電センサ10を
位置検出センサとして機能させ、半導体ウエハ周辺部1
aの位置「A」「B」「C」を検出し、半導体ウエハ1
の中心位置を求めることができる。
0により半導体ウエハ1のノッチ1b(又はオリフラ)
を検出できるので、装置を小型で安価に構成できる。
又、ノッチ1bを光電センサ10の近くまで移動させて
から半導体ウエハ周辺部1bに対する光電センサ10の
出力信号レベルを確認し、コンパレータ20に与えるD
/A変換器25の出力レベルを設定するので、半導体ウ
エハ1の中心とウエハ保持回転テーブル2の回転中心と
がずれて偏心している場合でも、ノッチ1b又はオリフ
ラを検出できる。
されるものでなく次の通り変形してもよい。例えば、半
導体ウエハ周辺部1aの位置を3か所に限定して半導体
ウエハ1の中心位置を算出したが、これに限定されるも
のでない。
0を1つ配置し、半導体ウエハ1を回転させて光電セン
サ10に半導体ウエハ周辺部1bの各検出位置を移動せ
しめたが、複数の検出位置に対応させて光電センサ10
を同心円上に複数配置してもよい。この場合、モータ3
の回転中心から各光電センサ10の中心までの正確な距
離を測定しておけばよい。
ハ保持回転テーブル2に搭載した際にノッチ1bの位置
を把握できない場合、コンパレータ20に入力する光電
センサ10の出力信号を高域通過フィルタ(HPF)に
通し、偏心による光電センサ10の出力信号の揺らぎを
取り除き、ノッチ1bに対応する光電センサ10の出力
信号だけを取り出すようにすればよい。
回転テーブル2及び光電センサ10をXYテーブル上に
載せる上述の半導体ウエハ1の中心位置情報に基づいて
XYステージを制御して半導体ウエハ1の中心位置のず
れを補正することで、半導体ウエハ1の位置決めを正確
に行うことができる。
導体ウエハ1を載せた状態で中心位置ずれを補正するこ
とで、例えば顕微鏡等のミクロ観察ステーションへ半導
体ウエハ1を受け渡しする際にも、半導体ウエハ1の中
心位置ずれがなく、半導体ウエハ1上の座標位置を正確
に特定したり、観察することが可能になる。
する際に、半導体ウエハ1自体が他の部材と摺接するこ
とがなくなるので、半導体ウエハ1の面への汚染を防止
できる。
ジ上にウエハ保持回転テーブル及び光電センサを搭載す
ることにより、ウエハ搬送手段による機械的制御誤差の
影響を受けることなくウエハエの位置決めを正確に行う
ことができる。
光手段と受光手段とを一体的に構成しなくても、例えば
投光手段と受光手段とのいずれか一方をXYステージが
載置されているベース部分に固定してもよい。
10の位置に半導体ウエハ1のオリフラ又はノッチが存
在する場合があるので、このような場合に対処するため
には、別ユニットによりオリフラ又はノッチを検出して
位置を確定した後、その情報を本発明装置に与えて、こ
れらオリフラ又はノッチをよけた状態で測定を行ない、
半導体ウエハ1の中心位置の測定終了後にオリフラ又は
ノッチ位置を元に戻すようにすればよい。
又はノッチを検出し、この後に半導体ウエハ1の中心位
置の測定を行なえばよい。この場合、半導体ウエハ1の
外周を光電センサ10により捕らえたときのセンサ出力
とオリフラ又はノッチを光電センサ10により捕らえた
ときのセンサ出力との違いを判別し、そのセンサ出力値
を微分してその微分係数の大きいところをオリフラ又は
ノッチとして検出すればよい。
至3によれば、非接触で正確に半導体ウエハの中心位置
を検出できる小型で安価な半導体ウエハ位置検出装置を
提供できる。
実施の形態を示す構成図。
出位置を示す図。
サに対して規定された位置に移動する方法を説明するた
めの図。
Claims (3)
- 【請求項1】 半導体ウエハの少なくとも中心位置を検
出する半導体ウエハ位置検出装置において、 前記半導体ウエハの周辺部に平行光束を照射する投光手
段及びこの投光手段の光軸上に配置されれ光量に応じた
レベルの信号を出力する受光手段と、 この受光手段の前段の平行光束光路中に配置され、位置
決め中心点から検査対象となる前記半導体ウエハの半径
を特定する位置に開口中心を有するスリットと、 前記受光手段を前記半導体ウエハ周辺部の各所定位置に
位置させたときの前記受光手段の出力レベルに基づいて
前記半導体ウエハの少なくとも中心位置を求める演算手
段と、を具備したことを特徴とする半導体ウエハ位置検
出装置。 - 【請求項2】 前記投光手段、前記スリット及び前記受
光手段は、一体ユニット化され、このユニットと前記半
導体ウエハとを相対的に回転移動せしめて、前記半導体
ウエハ周辺部の複数箇所の位置情報を前記受光手段で検
出することを特徴とする請求項1記載の半導体ウエハ位
置検出装置。 - 【請求項3】 前記半導体ウエハは、ウエハ保持回転テ
ーブル上に載置され、このウエハ保持回転テーブルをさ
らにXYステージに載置し、前記演算手段で求めた中心
位置に補正すべく前記XYステージを制御することを特
徴とする請求項1記載の半導体ウエハ位置検出装置。
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