JPS6081613A - ウエハ整合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本元明はつ毛ハ外周に非接触で外縁位置を検出しその結
束からクエへのオリニーテングツラットの向きと回転中
心の位置を所尾の方向、位置に整合させることに係シ、
・待に高果清度ＬＳＩ従来の回転中心Ｉを基準にクエへ
を整＆さ−ｂるウェハ整合装置につぃ゛Ｃ第１図及び第
２図を用９て説明する。

クエハ金上面に真空固定でき、かつ、２＠回ＣＫ回転可
能なウェハチャック１の周囲には、６個の心に一うが同
期して径方向に直動可能に設けられ、さらに、２個一対
のオリニーテングアラットローラ３が所定のオリニーテ
ングツラットの辺と平行度を保ったまま直動０Ｔ能に設
けられていて、その上で、オリニーテングツラットがオ
リエーテングフラットロ−２６の位置に達したことを検
出できる演出手段（（閃醍略）を備えた構成となってぃ
た。

次いて、この従来のウェハ整合装置の動作について説明
する。

まず、ウェハ４は搬送ベルト等の搬送機Ｗｌ（図省略ン
によってウェハチャック１上へ搬送される。次いて請求
心ジー２２がウェハチャック１の中心方向へ直動し、ウ
ェハ４の外縁を周囲から押しウェハ４をウェハチャック
１上で移動させ、ウェハ４の口伝中心Ｉをウェハチャッ
ク１の回転軸上に位置させ、この状態でウェハ４をクエ
ハテヤツク１に真空固定する（回転中心合せ）。その後
、求心ローラ２を待避させるかまたは請求心ロー２２を
クエへ４に接しさせた状態で、ウェハチャック１をウェ
ハ４とともに回転させ、検出手段がウェハ４のオリニー
ティングフラット＠ａを検出した位１虚で、ウェハチャ
ック１の回転？停止する。この状態で、ウェハチャック
１を外部から自由に回転可能にした後、オリニーティン
グ７．７ツト”　−２３トｐｌ　ホ対向しＣいるウェハ
４のオリニーティングフラットにオリニーティングフラ
ットローラ３を押し当て、オリニーティングフラットの
方向を所定の向きＩＣ一致さき（向き合せ）、さらに、
ウェハチャック１の回転を固定し、オリニーティングフ
ラットローラ６および心ローラ２を待避させ、ウェー・
整合動作を完了する。

従って、この従来のウェハ整合装置には次に示すような
欠点があった。

ｔ　回転中心合せ時には心ｒ＋−２２が、オリニーティ
ングフラット向き合せ時にはオリニーティングフラット
ローラ３がウェハ４の外縁部に直接接触する７ｂめ、ウ
エノ・４外縁部の欠はレジストのはく離を生じやすく、
また、これらの欠け、はく離による破片が異物となり、
ウェハの歩留シ（チップ良品率）全低下させる原因とな
るという欠点があ−）た。。

２、　ウェハ整合を、ウエノ）４とローラ２．３とのご
くわずかな面積（周長）の接触点を介して行なっている
ため、ＬＳＩ４．造過橿で接触点に欠けを生じた場合、
あるいは、異物が付着した場合などでは著しくウェハ整
合装置が損なわれると１５欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、ウェハ外周に非接触で外縁位置を検出
し、その結果から、ウェハのオリニーティングフラット
の方向と回１訳中心の位置を所定の方向、位置に整合さ
せることで、クエへの欠け、レジストのはく離等の欠損
を防止した１軸の透過光Ａｒ１Ｊ用の光学的ウェハ縁検
出部を備える簡素かつ高精度なウェハ整合装置を提供す
ることにある。

〔発明の概要」 本発明は、ステージ構成として実用性、精度が高いＸＹ
Δθステージ上にθステージを設ける構成を用い、さら
に、非接触検出手段として、単純６）り高精度を光学式
ラインイメージセンサ（ＣＯＤ）を１軸だけ用いる構成
とし、前述の目１的を安画で力λつ高精度をねらい、実
現するアルゴリズムを検討し案出したものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第３図〜第９図により具体的
に説明する。

まず、本実施列の構成について説明する。ま・ず、ステ
ージベース５上には、Ｘステージ７が・ガイド部材６お
よびローラ列によりＸｌ１１１か向に゛直助町徒に支持
され、さらに、Ｘステージ７上・部にはローラ列１３を
介してＹステージ１４がＹ５軸方向に直動町、１目に支
持されている。その上、・Ｙステージ１４上面には、上
下方向には３個の鋼球２６で支持され、水平面内では６
点のローラ２５により２軸回りに揺動可能にへ〇ステー
ジ２４が支持されている。Ｘステージ７はナツト８、ボ
ールねじ９および′バネ１２によりＸ軸方向に立１Ｎ決
めされ、ステッピングモータ１１によりボール。

ねじ９を回転できる１造となっている。Ｙステージ１４
訃よびΔθステージ２４ば、ローラ１５ある＾はレバー
２７、ローラ２８を介してＸ軸方向には直励可徒でかつ
、Ｙ軸方向するｌＡ（よＺ軸回りの回１妖角をＹスライ
ダ１６およびバネ２５もしくはΔθスライダ２９および
バネ６５によ妙現制され−Ｃいる。さらにＹスライダ１
６はステージベース５上に固定されたガイド部材２２と
ｏ　−５列２１を介してＹ軸方向に直紡可能に支持され
、ナツト１７およびボールねじ１８によりそのＹ軸方向
立置が規制され、ボールねじ１Ｂはステッピングモータ
２０により回転可能な購、清となっている。

その上で、Ｙスライダ１６側面に同謙にローラ列６４を
介してΔθスライダ２９がＹ軸方向に直動可能に支持さ
れ、Ｙスライダ１６に支持されたステッピングモータ５
６、送りねじ３１およびΔθスライダ２９内に設けられ
たナツト６０によって、Ｙスライダ１６に対するＹ軸方
向の相対的な位置を規制され、かつ、Ｙスライダ１６と
ともにＹ軸方向に直動するように設けられている。これ
らの構造により、Δθステージ２４の回転中心の位置を
、Ｘ軸シよびＹ＠力方向±１５翼の範囲内でステッピン
グモータ１１および２０により１．２５μｍステップで
制御可能であり、かつ、Δθステージ２４の２軸回りの
揺動角を、±０，０２ｒａｄ（±１．１°）の範囲内で
ステッピングモータ３３により１　、２５　Ｘ　１１Ｔ
’ｒａｄステツプで制御することが可能な構成となって
いる。

これらの構造り池に、Δθステージ２４Ｆ面にはステッ
ピングモータ５７が、軸心をΔθスｆ　−ジ２４の回転
中心と一致さきて設けられ、さらにステッピングモータ
３７の軸にはウェハチャック３６／ｌ！聞定され、襖限
に回転可能なθステージ（分解能１６００ステップ／回
転）を形成して′ハる。

な訃、３９はテフロン樹脂製の７−ルリ／グであり、ス
テッピングモー２５フ０回転の抵抗を付すロすることな
しに、軸内に設けられた真窒鏝烙へ負圧を供給する作用
を成ｔものでら６゜これにより、ウェハチャツク３６上
面の溝部４０を負圧にし、クエへ４１をウェハチャック
３６上面に真空固定することができる。

さらに、４２はハロゲンランプ４６、集光レンズ、拡大
レンズ４４、ミラー４５、シリンドリカルレンズ４６お
よびラインイメージセ／す（ＣＣＤ）４７から成るウェ
ハ外縁位置の演出部でＩりる。

ハロゲンランプ４５により背面小ら照明されたウェハ４
１の影を拡大レンズ４４により３Ｆ１！に拡大してライ
ン・イメージセ／？４７上に投影することによってフェ
ノ・外縁位置を５Ｂｍの分解能で検出する構成である。

この１１か、本実施列は第６図に示す制御系を備えてい
る。ナなｔりち、ラインイメージセ／１４７で検出した
フェノ・４１の外縁位置の情報を、センナコントローラ
４９およびインターフェース回路５２を峰でマイクロコ
ンビ具−夕５５へ伝えこれをマイクロコンビエータ５３
内に記憶し、さらに、演算処理することが可能であり・
その上で、マイクロコンピュータ５３の指示をインター
フェース回路５２．パルスモータコントローラ５１をｉ
ａてドライバ５０へ伝える・ことで、４ｆ＠のステッピ
ングモータを自在に制御することが可能な構成となって
いる。

以上のように、本実施例は、Ｘ、Ｙ、Δθに制御可能な
ステージの上に１回転以上回転可能なθステージを設け
、さらに、１＠の光学的ウェハ外周位置検出手段と、フ
ェノ）外周立置の情報を記憶、演算処理を行い、この結
果をもとにＸ、Ｙ１Δθ、θの４つのステージを自在に
制御卸しつる手段と備えた構成となっている。なお４日
はウェハ搬送ベルトであり、Ｘ軸方向に置載・吻を搬送
すると共に、それ自体上下動可能とな・でいる。

欠いて、本実施列の動作にり・ハて説携する。

まず、フェノ）４１は、搬送ベルト４８上をｉｇ４図で
左方力＼ら右方ヘクエノ・４１の外縁が演出光学系の中
心に達する立直までべられ、この位置で搬送ベルトを停
と、下降させて、フェノ・チャック３６上に載置さル、
真空固定される。このとき、ウェハ４１の回転中心υは
、例えば、第７図１ａ）に示すように、フェノ）チャッ
ク３６０回転中心０とは必ずしも一致せず、Ｏを基準と
してＸ軸方向については一１困から＋５署の範囲内へ・
こ、Ｙ軸方向については±５調の範囲内に立置し、オリ
ニーティ／グツラットは任意の方向を向いている。

欠いて、フェノ）チャック３６を回転させながらウェハ
チャック回転中心Ｏとフェノ１４１の外縁までの長さ■
）を検出部４２を用いて各回転角に対して検出する。こ
の動作をウエノ・チャック３６の回転につめて行なえば
、例えば第７図ｆａ）に示すような位置にウエノ・４１
が真空固定されて・ρた場合、第７図ｔｂｌに示すρと
θの関係が得られる。

オリニーティングフラット部では、第７図（ｂ）に示す
ように、急峻な曲線（近似的には余弦曲線を示すととも
に、この曲線が最小となる回転角θ１が、オリニーティ
ングフラットの辺とウエノ）チャック５６の回転中心Ｏ
と検出部を結ぶ直線とが直交する角度となるという特徴
がある。そこで、本実施例では、ウニ・・チャック５６
を回転させながら、ウニへ緑までの距離ρを各回転角に
対して検出し、ρが急峻に減少し始めたならばオリニー
ティング７ラツト部が検出位置に差しかかっているもの
と判定して、各回転角に対するρの値全マイクロコンピ
ュータ５３内のメモリに記憶させる。さらに、ウエノ）
チャック５６の回転と距離ρの検出および記憶を続け、
距離ρが最小値を過ぎ、急峻な増加の後偏心による変化
に距離者の変化が落ち着いたならば、オリニーティング
フラット部が検出部を通過したものと闇定し、ウェハチ
ャック５６の回転および距離ρの検出を一時停止する。

ここで、メモリに記憶した距離ρと回転角のデータのう
ち、窮７図（ｂ）内にＣで示ｔ−＆ｊｔ線の囲み内のゲ
ータを用＾、減少、増加時の距離ρの変化がその回転角
θ２を中心として対称となる回転角θ２を計算する。こ
のようにしてめた回転角θ２は、フェノ−チャック５６
の回転中心Ｏと検出部を、晴ぶ直線とオリニーティング
フラットの辺が直交する角度に幾度学的には一致し、し
たがって、オリニーティングフラットの向きが±２Ｘ１
０ｒａｄ（±４秒）の・１度で演出可能となる。

以上の手順によりオリニーティングフラットの向きが高
、ｉ′育度で検出できたため、オリニーティングフラッ
トの位置する角度θ２のθステージのステップ送９角度
に対するｒルをΔθステージを揺動さ亡補正させた庚、
ウェハ４１の口伝中心υをクエハチャツク５６０回転中
心０［−、反させる補正量の噴出を行う。

本実施例では、補正量の検出方法として、第８図に示す
オリニーティング７ラツト部以外の円周部３点のウェー
・外縁までの距離ρの検出結果から補正量をめる方法と
、第９図に示すように、オリニーティングフラット部以
外の４点での距離ρの検出結果から補正量をめる方法の
２．１１の方法が１択できるようになっている。

第８図に示す３点検出（’ｓ　Ｊ％　ｋ）による方法ふ
ら説明する。まず、オリニーティングフラットが演出部
に位置する角度θ２よりもウェハチャック６６を、本実
施列では９０°だけ回転させ、ウェハ４１のエツジまで
の距離ρを検出しａとする。続いて、ウェハチャック３
６を９０°ｒつ回転させ、距離ρを演出してそれぞれｂ
％Ｃとする。仁の後、オリニーティングフラットを所定
の方向（本実施列ではオリニーティングフラットの辺と
ウェハチャック６６と検出点を結ぶ直線が直交する回転
角θ２）に合せ次式によりＸ軸方向の補正量をめる。

ｅ　＝　（ｃ　−ａ　）　／　２　・・・・・・・・・
・・・（す次いて、ｙ軸方向の偏心量を０と仮定してウ
ェハ４１の半径ｒ　＝７）　ｑ　ｊＡ近１以直ｒｏを次
式で計算する。

ｒａ＝″（ｃ　十ａ　）　／　２　・・・・・・・・・
・・・（２）この（ａを用いてＹ軸方向の補正ｉｋｆの
初切吐似１直をめる。

ｆ　’　””　＆　−４−、＝、、−、Ｈ５１この（ａ
、ｆｏを初期直としで、次に示す収束計算を行なわせれ
ば、Ｙ軸方向の補正ｉｆがめられる。

式（４）の収束性は良好でＬ＝＝６で誤差０．４μｍ以
内の精度のＹ軸方向補正ｉｆを得ることができ、したが
って、クエへ４１のＸ袖、Ｙ軸方向の補正量ｅ、ｆを検
出できる。

続ハて、第９図に示す４点（Ｌ、八Ａ％Ｊ）検出による
方法を説明する。まず、オリニーティングフラットが検
出部４１ｉＣ位置する角度θ２より、本実施　・例では
４５″だけクエハヤヤック３６を回転させエツジ距離ρ
を検出しａとノーる。引き、涜＾て、９０６ずつウェハ
チャックを回転させてエツジ距離ρを険出し、それぞれ
を存、ａ、ｄとする。その浸、前述の方法と回議にオリ
ニーティングフラットを所定の方向に合せ、ｘＹ座像系
を〜４５＠反時計方向に回転した座１系での補正Ｆ１＊
、Ｊこのｔ４を座傾変廃すれば直ちにＸＹ座傾系での補
正量がまる。

ただし　θ＝−４５ よって、ＸＹ軸方向の補正量が検出できた。

以上のように、２種の方法のうちいずれを用いてもＸＹ
軸方つの補正量ｅ％ｆが検出でき、この補正量ｅ、ｆに
相当するステップ数だけステッピングモータｊ１，２０
を回転することによって、クエへ回転中心νを補正前に
はウェハチャック３６の回転中心が位置してハた所定の
位置へウェハ４１の回転中心ｐを移動さ亡、ウェハ整合
動作を完ｒする。

なお、本実施列では、オリニーティングフラットの整合
方向としてはオリニーティングフラットの辺がＸ軸と平
行になる方向を用い、さらに、クエへの回転中心位置は
Ｉ！７１期のウェハチャフ２３６０回転中心に選んで説
明したが、オリニーティングフラットの整合方向として
は５６０”Ｖｓずれの方向でも良く、またウニへ回転中
心の位置もＸＹス戸−ジのストロークの許容する範囲内
で任意の位置に設定することが可能である。

本実施列によれば、以下に示す効果がある。

ｔ　ウェハ外縁に完全に非接触で整合動作が行なわれる
ため、クエへの欠け、レジストのはく離といった欠損の
発生がなく、また、これらの発生に起因する異物も発生
しないため、ＬＳＩチップの歩留りが向上するという効
果がある。

２、　クエハ緑検出に透過光を用いているため、ウェハ
表面の状態、縁部の面取り、だれの大きさに影響されに
くハ安定した検出性ａＦＡを実現できる効果がある。

五　検出光学系を１軸だけ備えれば整合動作を行うこと
が町自ヒなため、整合装置のフェノ・チャックの周囲に
は十分な空間を設けることが可能となり、搬送機構、搬
送経路を設定するときの　ｄ自由度が大きいという効果
かちる。

４、　クエ・・の最終的な複合位置は演出系の位置方向
に無関係に設定することが可能なため、汎用性が高く、
各櫨装置組み込みが容易に行なえるほか、閏々の装置に
ｍ＋込んだ後も、装置運用上の自由度が高いと°ハう効
果がちる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ウェハ外周に非
接触で外縁位置を検出し、その結果から、ウェハのオリ
ニーティングフラットの方向と回転中心の位置を所定の
方向、位置に整合できるので、クエへの欠け、レジスト
のはく離を防止し、異物の発生を抑え、ＬＳＩチップの
歩留りを向上させる効果がちる曲、１軸の透過光利用の
光学的検出部を設けることで検出できるので、ウェハ外
周部の表１酊状態、形状によらず安定した検出性能を実
現するとともに、搬送系の設定に大きな自由度が有る、
ちるいは、構成が簡単でちるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来装置の心動作を示すモ面図第２図は、従
来装置のオリニーティングフラット合せ動作を示ｔ４面
図、第３図は、本発明の実施列を示す平面図、第４図は
、第１図のＡ−Ａ線断面図、第５図は第１図のＢ−Ｂ線
断面図、第６図は、実施例の制御系を示すブロック図、
第７図は、オリフラ検出の原理図、第８図は第１の濡出
方法を示す図、第９図は第２の偏心検出方法を示す図で
ある。 ５・・・ステージベース　７・・・Ｘステージ８・・・
ナツト　９・・ボールねじ １１・・・ステッピングモータ　１４・・・Ｙステージ
１５・・ローラ　１６・・・Ｙスライダ１７・・・ナツ
ト　１８・・・ボーりねじ、２０・・・ステッピングモ
ータ、 ２４・・・Δθステージ、　２５・・・３点ローラ、２
６・・・ｍ球（３点）　２７・・・レバー２８・・・Ｃ
Ｉ　−９、２９・・・Δθスライダ、５０・・・ナツト
　５１・・・送り１２じ３３・・・ステッピングモータ ６６・・・クエハチャック（θステージ）３７・・・ス
テッピングモータ　３９・・・クール４１・・・クエハ
　４２・・・検出部 ４３・・・ハロゲンランフ４４・・・拡大レンズ４５・
・・ミラー　４６・・・シリンドリカル、レンズ ４７・・・ラインイメージセｙｔ（ＣＯＤ）４８・・・
搬送ベルト ４９・・・ＣＯＤコントローラ ５０・・・ステッピングモータ、ドライバー５１・・・
コントローラ ５２・・インターフェース ５３・・・マイクロコンピュータ。 第　１　虐 第　２囚　２７ 第　３　図 ７”’　””　３５　２４３６　２５２３・・・トｒ １山 ７ ０　ｄ６ ＼」 第５固 第　７区 第　ｂ　口 ！＋　２０　Ｊｊ　、ｊ’／

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ＬＳＩＩＩ造装置のウェハ整合装置においてＸ％Ｙ
   ２軸方向に可動なステージの上に、Ｚ軸回りに揺動可能
   なΔθステージを載せ、さらにこのΔθステージ上に回
   転軸を一散させた状態で少なくとも１回転以上の回転が
   可能なθステージを設け、その上で、透過光利用のウェ
   ハ外縁位置検出手段を１軸備え、この検出手段の検出ｌ
   直を記憶、演算する手段を有し、さらに、オリヱンテー
   リング、フラット部以外の３ないしは４点でウェハ外縁
   位置を検出した結果からウェハのθステージに対する偏
   心を検出し、この偏心量をウェハのオリエンテーリング
   、フラットの向きを合せた上で、ＸＹテーブルの移動で
   補正しウェハを整合させることを特徴とするウェハ整合
   装置ｆ。