JPH1126556A - ウェーハ位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的簡単な方法で回転型のウェーハ処理装
置上に保持されるウェーハの位置を、常に一定の精度
で、作業者の負担なく、正確に、自動的に、短時間で決
定することが可能なウェーハ位置決め装置の実現を課題
とする。 【解決手段】 回転処理装置上のウェーハ１１の外周の
位置をセンタリング検出センサ１２によって回転角にた
いして求め、このセンタリング検出センサ１２の検出結
果からウェーハの中心と回転中心とのずれ量を検知し
て、回転処理装置上での保持位置を調整するようにす
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、ウェーハの位置決
め装置、ことにスピンコータなどの回転型のウェーハ処
理装置でのウェーハの位置決め装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体ウェーハをウェーハカセ
ットからウェーハ処理装置に搬送する際や、スピンコー
タなどの回転型のウェーハ処理装置に半導体ウェーハを
セットする際に、受け渡し具合やトレーの滑り具合等に
よって位置ずれが発生することがある。

【０００３】このような位置ずれが残ったままで処理が
行われると、以後の処理に問題を起こしたり、装置に損
害を与えるような事態を引き起こすことがある。例え
ば、半導体ウェーハにレジストを塗布するために用いら
れるスピンコータの場合では、レジストコーティングに
むらを生じるなどの異常の発生原因になったり、回転を
行わせるスピンモータに負荷がかかってトラブルを誘発
するなどの原因にもなる虞があった。ことに、ウェーハ
の大口径化に伴い回転型のウェーハ処理装置では回転装
置の回転中心とウェーハの中心とを完全に一致させるセ
ンタリングが必要になる。

【０００４】しかし、従来では、センタリング専用の透
明のウェーハなどを用い、熟練者が目で調整を行うなど
の方法が一般的に採られていて、これでは個人差があ
り、必ずしも常に一定の精度で調整が行われているとは
いえないし、時間もかかるなどの問題があった。

【０００５】これに対して、特開平１−１０８７４０で
は、ウェーハ保持装置の移動軌跡上にウェーハの外形寸
法に対応して、その外周に当たる位置に複数の光学ライ
ンセンサを分散配置して、これでウェーハの外周位置を
検出して、ウェーハの搬送途中でウェーハ保持位置のず
れを自動修正するようにしている。

【０００６】これにより、自動的にウェーハ保持位置の
ずれを修正することができるが、これはあくまで搬送中
の修正であって、実際の回転型の処理装置上に載置保持
された状態が検出されているわけではないという問題が
あった。また、ラインセンサをウェーハの外形寸法に合
わせて配置するため装置の構成が複雑になり、さらに、
分散配置された複数のラインセンサ出力からそのずれ量
を計算する処理はかなり手間がかかるものになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、従来の
ウェーハの位置決め装置、ことに回転型のウェーハ処理
装置に対するセンタリング用の位置決め装置として熟練
者が目視で調整するものが普通用いられており、また、
複数の光学ラインセンサを分散配置してウェーハの外周
位置を検出する従来の方法は、必ずしも回転型の処理装
置上のセンタリング位置とは一致せず、処理も複雑であ
った。

【０００８】本発明はこの点を解決して、比較的簡単な
方法で回転型のウェーハ処理装置上に保持されるウェー
ハの位置を、常に一定の精度で、作業者の負担なく、正
確に、自動的に、短時間で決定することが可能なウェー
ハ位置決め装置の実現を課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、ウェーハを保持して回転させる回転保持
装置に保持されるウェーハの位置決めを行うウェーハ位
置決め装置において、前記回転保持装置に保持される前
記ウェーハの外周周辺に設けられ、前記回転保持装置の
半径方向にそっての前記ウェーハの外周の位置を検出す
るセンサ手段と、前記回転保持装置が前記ウェーハを回
転させる回転角と、この回転角に対応した前記センサ手
段の検出結果から前記ウェーハの中心と前記回転手段の
回転中心とのずれ量を検知するずれ量検知手段と、前記
ずれ量検知手段の検知したずれ量に応じて前記回転保持
装置での前記ウェーハの保持位置を調整する保持位置調
整手段とを具備することを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるウェーハの
位置決め装置を添付図面を参照にして詳細に説明する。
図１、図３および図５は、本発明のウェーハの位置決め
装置に用いられるセンタリング検出方法の原理を表す構
成略図である。また、図２、図４および図６は図１、図
３および図５のそれぞれに対応するセンタリング検出セ
ンサの検出結果の例を示す図である。

【００１１】本発明のセンタリング検出機能は、ウェー
ハの外周位置からウェーハの中心の位置を検出するもの
である。本発明では、ウェーハはそのセンタ位置附近を
回転中心として回転する装置の上に載置されているもの
とし、ウェーハのセンタ位置と回転中心とが完全に一致
したときに、正しく位置決めがなされたとする。

【００１２】図１、図３および図５で、１１はウェーハ
であり、ここでは、ほぼ完全な円盤状に形成されている
ものとする。１２はセンタリング検出センサで、回転中
心からほぼウェーハ１１の半径だけ離れてウェーハ１１
の外周附近に取り付けられている。このセンタリング検
出センサ１２は、今仮に６個の単位センサから構成され
ているものとする。

【００１３】図１、図３および図５でセンタリング検出
センサ１２の各ブロックに書かれた数字１〜６は単位セ
ンサの番号である。このセンタリング検出センサ１２の
各単位センサは、例えば光源とホトセンサの組み合わせ
やホトカプラ等で構成される光学センサである。この単
位センサがウェーハ１１の端部で遮られれば、センサ出
力はＯＦＦになって端部の位置を検出し、遮られない場
合にはＯＮになるものである。図２、図４および図６
は、このセンタリング検出センサ１２の単位センサの検
出状況を示すグラフである。

【００１４】まず、図１および図２にそって実施の形態
のセンタリング検出機能を説明する。今、ウェーハ１１
のセンタリングが完全に取れ、ウェーハ１１のセンタと
回転中心とが完全に一致しているとする。この状態でウ
ェーハ１１を図の矢印の方向に回転させてその相対的な
回転角度と各単位センサの検出結果を見ると、図２に示
すように、すべての角度に対してＮｏ．４〜Ｎｏ．６の
単位センサがウェーハ１１の存在を検出していてＯＦＦ
になっており、一方、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３の単位センサ
はＯＮになっている。これによりすべての回転角度に対
してウェーハ１１の端部から回転中心までの距離が一定
であることになり、ウェーハ１１の中心と回転の中心が
完全に一致していることが明らかになる。

【００１５】次に、ウェーハ１１の中心が回転の中心に
対して、Ｙ軸方向にずれている場合の例について、図３
および図４にそって説明する。図３に示したように回転
角０°でウェーハ１１の中心が回転の中心に対してＹ軸
のマイナス方向に最もずれているものとする。この状態
でウェーハ１１を回転させてその相対的な回転角度と各
単位センサの検出結果を観測すると図４のようになる。
すなわち、回転角０°ではずれがＹ軸のマイナス方向に
最大で、単位センサＮｏ．１〜Ｎｏ．６のすべてがウェ
ーハ１１の存在を検出してＯＦＦになっている。

【００１６】ウェーハ１１を図の矢印の方向に回転させ
て行くと、このＹ軸のマイナス方向ずれ量は徐々に小さ
くなっていき、単位センサＮｏ．１〜Ｎｏ．３が順次Ｏ
Ｎしていく。回転が回転角９０°を過ぎるとずれ量はＹ
軸のプラス方向へのずれ量と変わって行き、単位センサ
Ｎｏ．４〜Ｎｏ．６が順次ＯＮされることになる。回転
角が１８０°になると、今度はＹ軸のプラス方向へのず
れ量が最大となって、単位センサＮｏ．１〜Ｎｏ．６の
すべてがウェーハ１１の存在を検出できなくなってＯＮ
状態になる。

【００１７】回転が回転角１８０°を過ぎるとＹ軸のプ
ラス方向へのずれ量は少しずつ小さくなって行き、単位
センサＮｏ．６〜Ｎｏ．４が順次ウェーハの存在を検出
してＯＦＦされることになる。回転角が２７０°を越え
ると、ずれ量はＹ軸のマイナス方向へのずれ量へと変わ
って単位センサＮｏ．３〜Ｎｏ．１が順次ウェーハの存
在を検出してＯＦＦされ、回転角０°（３６０°）で再
びずれがＹ軸のマイナス方向に最大になる。

【００１８】一方、図５と図６は、回転角０°でウェー
ハ１１の中心が回転の中心に対してＸ軸方向にずれてい
る場合の例である。図３および図４の場合と類似するの
で、詳しい説明は避けるが、この場合も、図３および図
４の場合と同様なずれ量と単位センサの関係が生まれ
る。ただし、この場合では回転角９０°でＹ軸のプラス
方向へのずれ量が最大になり、回転角２７０°でＹ軸の
マイナス方向へのずれ量が最大になる。

【００１９】このように、図２、図４および図６に示さ
れるようななウェーハ１１の回転の回転角に対する単位
センサのウェーハの存在の検出結果から、ウェーハ１１
の中心の回転の中心に対するずれの大きさと、ずれの方
向を検出することが可能になる。

【００２０】図７は、図１〜図６で示したような検出方
法を用い、自動的に周期的にセンタリングの位置ずれを
検出でき、さらにその位置ずれを自己補正することが可
能な本発明のウェーハ位置決め装置の一実施の形態の概
略構成を示す構成図である。ウェーハ位置決め装置は処
理装置（ここではスピナー装置）と搬送装置（ここでは
ウェーハ搬送ユニット）と制御装置（ここではセンタリ
ング制御ユニット）の組み合わせから成り立っている。

【００２１】図７において、１はスピナー装置、２はウ
ェーハ搬送ユニット、３はスピナー装置１およびウェー
ハ搬送ユニット２を制御するセンタリング制御ユニッ
ト、１１はウェーハ、１２はセンタリング検出センサ、
１３はスピンモータ、１４はスピン・チャック、２１は
ウェーハ搬送アーム、２２はＺ方向移動軸、２３はＹ方
向移動ステージ、２４はＸ方向移動ステージである。

【００２２】スピナー装置１は、例えば、水平におかれ
たウェーハ１１上にレジスト等を滴下し、ウェーハ１１
を回転させることによってウェーハ１１上に均一なレジ
スト膜を形成させるスピンコータなどの装置である。ま
た、ウェーハ搬送ユニット２はカセットから処理装置
（ここではスピナー装置１）にウェーハ搬送アーム２１
を用いてウェーハ１１を移し変える装置である。

【００２３】このウェーハ位置決め装置の位置決め動作
を図７にそって説明する。ウェーハ１１はウェーハ搬送
ユニット２によって、ウェーハ搬送アーム２１により図
示しないカセットから取り出されて、スピン・チャック
１４上に載置されて吸着保持される。

【００２４】ウェーハ１１がスピン・チャック１４に吸
着保持されると、センタリング制御ユニット３はスピン
モータ１３を低速で回転させて、センタリング検出セン
サ１２を使用して、先に図１〜図６にそって説明した方
法でウェーハ１１の中心の回転の中心に対するずれの大
きさと、ずれの方向を検出する。

【００２５】この検出結果は、センタリング検出センサ
１２からセンタリング制御ユニット３に送られ、センタ
リング制御ユニット３で解析されて、Ｘ軸方向、Ｙ軸方
向のそれぞれに対する位置補正量が求められる。Ｘ軸方
向、Ｙ軸方向の位置補正量が求められると、センタリン
グ制御ユニット３の制御によってウェーハ１１はウェー
ハ搬送アーム２１によっていったんスピナー装置１から
取り出され、ウェーハウェーハ搬送アーム２１に載置さ
れた侭、搬送ユニット２に一旦収納される。

【００２６】センタリング制御ユニット３はこの状態
で、Ｙ方向移動ステージ２３、Ｘ方向移動ステージ２４
を位置補正量に応じて駆動し、さらに必要あればＺ方向
にもＺ方向移動軸２２で動かして、補正のかかった位置
でウェーハ搬送アーム２１を動かして、ウェーハ１１を
再度スピン・チャック１４に吸着保持させる。この時、
搬送ユニット２での位置補正は、搬送ユニット２とスピ
ナー装置１間の移動量を等しく取ることによって、その
ままスピン・チャック１４上の位置補正に置き換わるの
で、ウェーハ１１は位置ずれのない状態でスピン・チャ
ック１４に保持される。

【００２７】この後、再度確認のために図１〜図６で示
したような位置ずれ検出を行い、位置ずれがまだ残って
いるような場合にはもう一度調整を行って、ウェーハ１
１を最良の位置に保持させる。

【００２８】これらの一連の処理は、センタリング制御
ユニット３に組み込まれた一連のプログラムによって実
行される。従って、一連の処理はスピナー装置１の機能
が実行されるに先だって短時間に自動的に実行され、作
業者の判断や調整は一切不要である。ウェーハが連続処
理されているような場合には、このような位置補正は、
適当な周期で行うことでも十分な精度を得ることもでき
る。

【００２９】以上の説明で、センタリング検出センサ１
２の単位センサの数は６個として説明したが、この単位
センサの数を増やして、単位センサ間の間隔を狭めれば
狭めるほど位置の検出精度は向上することになり、必要
とする精度を十分に得ることができる。また、このよう
な複数の単位センサからのＯＮ、ＯＦＦの検出結果を用
いて位置ずれを検出しているので、ディジタル処理に適
しており、処理演算を高速におこなうことが可能であ
る。もちろん、複数の単位センサを設ける代わりに、ウ
ェーハ１１の半径方向に向けてラインセンサを設けても
良い。

【００３０】また、以上の説明で、ウェーハ１１を完全
に円盤上であるとして説明したが、実際には、オリエン
テーションフラットがあるのが普通で、位置ずれの検出
はオリエンテーションフラット部分を除いて判断しても
良いし、オリエンテーションフラットの位置と大きさを
予め記憶してそれを含めて考慮しても良い。この処理
は、センタリング制御ユニット３でソフト的に行われ
る。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１の
発明は、回転処理装置上のウェーハの外周の位置をセン
サによって回転角にたいして求め、このセンサの検出結
果からウェーハの中心と回転中心とのずれ量を検知し
て、回転処理装置上での保持位置を調整するようにして
いる。これにより、比較的簡単な方法で、回転処理装置
上に保持されるウェーハの位置を、常に一定の精度で、
作業者の負担なく、正確に、自動的に、短時間で決定す
ることができる。

【００３２】請求項２の発明は、回転塗布装置のスピン
チャックに本発明を用いている。これにより、センタリ
ングずれによるコーティング異常を未然に防ぐことがで
き、センタリングずれによるスピンモータへの負荷を解
消することができ、スピンモータの延命と精度の安定化
が図れる。

【００３３】請求項３の発明は、センサ手段として複数
の単位センサを回転処理装置の半径方向に連続して並べ
て配置したものを用いている。これによって、センサ処
理をディジタル的に行うことが簡単にでき、処理演算を
高速におこなうことが可能になる。また必要に応じた精
度を得ることが容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のウェーハの位置決め装置に用いられる
センタリング検出方法の原理を表す構成図。

【図２】図１の構成におけるセンタリング検出センサの
検出結果を示す図。

【図３】本発明のウェーハの位置決め装置に用いられる
センタリング検出方法の原理を表す構成図。

【図４】図３の構成におけるセンタリング検出センサの
検出結果を示す図。

【図５】本発明のウェーハの位置決め装置に用いられる
センタリング検出方法の原理を表す構成図。

【図６】図５の構成におけるセンタリング検出センサの
検出結果を示す図。

【図７】可能な本発明のウェーハ位置決め装置の一実施
の形態の構成図。

【符号の説明】

１…スピナー装置、２…ウェーハ搬送ユニット、３…セ
ンタリング制御ユニット、１１…ウェーハ、１２…セン
タリング検出センサ、１３…スピンモータ、１４…スピ
ン・チャック、２１…ウェーハ搬送アーム、２２…Ｚ方
向移動軸、２３…Ｙ方向移動ステージ、２４…Ｘ方向移
動ステージ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェーハを保持して回転させる回転保持
   装置に保持されるウェーハの位置決めを行うウェーハ位
   置決め装置において、 前記回転保持装置に保持される前記ウェーハの外周周辺
   に設けられ、前記回転保持装置の半径方向にそっての前
   記ウェーハの外周の位置を検出するセンサ手段と、 前記回転保持装置が前記ウェーハを回転させる回転角
   と、この回転角に対応した前記センサ手段の検出結果か
   ら前記ウェーハの中心と前記回転手段の回転中心とのず
   れ量を検知するずれ量検知手段と、 前記ずれ量検知手段の検知したずれ量に応じて前記回転
   保持装置での前記ウェーハの保持位置を調整する保持位
   置調整手段とを具備することを特徴とするウェーハ位置
   決め装置。
2. 【請求項２】 前記回転保持装置は回転塗布装置のスピ
   ンチャックであることを特徴とする請求項１に記載のウ
   ェーハ位置決め装置。
3. 【請求項３】 前記センサ手段は前記ウェーハの外周の
   存在を検出する複数の単位センサを前記回転保持装置の
   半径方向に連続して並べて配置したもので構成すること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウェーハ位
   置決め装置。