JPS63252441A - ウエハア方向位置決め方法とその装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は半導体ウエハアを所望の向きに位置決めする
方法とその装置に関する。

（従来の技術） 半導体ウエハア（以下単にウエハアとする）プロセスに
おいては１回路パターン露光、ダイシング等つエハアの
回動方向位置決めを必要とする工程があり、種々のウエ
ハア方向位置決め方法が採用されている０例えば第５図
に示す如く、駆動ローラ（１）でウエハア（２）を回転
させ、オリエンテーションフラット（４）が駆動ローラ
位置に来た時には支えローラ（３）によってウエハア（
２）を支え、駆動ローラ（１）とオリエンテーションフ
ラット（４）が当接しなくなり、ウエハア（２）の回転
が停止する方式があるが、この方法ではウエハア外周面
（２ａ）とローラ（３）が接触しているのでウエハア（
２）、ローラ（１）、（３）等の各材料の細片がウエハ
ア（２）に付着し、その部分の回路チップを不良品とし
てしまうことがある。また、第６図に示す如く、ウエハ
ア（２）の裏面を例えば真空チャック（５）で吸着しな
がら回動させ、上下方向に投光器（６）、受光器（７）
を設けてオリエンテーションフラット（４）による光量
変化を検知する方法もあるが、第５図、第６図のいずれ
の場合にも、直径の呼び寸法が同じウエハア（２）でも
オリエンテーションフラット（４）のＬ、−及び外径寸
法の許容範囲は数ｍ璽もあるので回動位置決め精度のバ
ラツキが大きく、極端な場合には位置決め不能となるこ
ともあった。

（発明が解決しようとする問題点） 上記ローラによる方法では回路チップを不良品にしてし
まう難点があり、又、ローラによる方法およびウエハア
（２）の上下方向に投光器（６）、受光器（７）を設け
て、光量変化を検知する方法のいずれも、ウエハア（２
）の直径の呼び寸法が同じでもオリエンテーションフラ
ット（４）長さ及び外径寸法の許容範囲は数１もあるの
で１回動位置決め精度のバラツキが大きく、精度の向上
は困難であった。

本発明はウエハア外周に非接触で、オリエンテーション
フラットの長さ及び外径寸法の許容差に対応できるウエ
ハア方向位置決め方法とその装置を提供することを目的
とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明においては、外周に位
置決め用のオリエンテーションフラットを形成した半導
体のウエハアを、そのウエハア外周面を切断する水平面
内で回動させて所望の向きに位置決めする方法において
、前記水平面内でオリエンテーションフラットの幅に相
応する２本の平行光線をそれぞれ投光器からハーフミラ
−を介してウエハア外周面に投射し、制御装置で駆動源
を介してウエハアを回動させ、ウエハアの外周面から反
射した光線を前記ハーフミラ−から反射させて受光器で
受け、受光器の出力信号を前記制御装置で演算処理して
ウエハアのオリエンテーションフラット方向を検出して
位置決めすることを特徴とするウエハア方向位置決め方
法を提供し、その装置としては、外周に位置決め用のオ
リエンテーションフラットを形成した半導体ウエハアを
、そのウエハア外周面を切断する水平面内で回動させて
所望の向きに位置決めする装置において、前記水平面内
でオリエンテーションフラットの幅に相応する２本の平
行光線をそれぞれハーフミラーを介してウエハア外周面
に投射する投光器と、ウエハアを回動させる駆動源と、
ウエハアの外周面から反射した光線を前記ハーフミラ−
から反射させて受け信号を出力する受光器と、受光器の
出力信号を受けて演算処理すると共に前記駆動源を回動
させウエハアのオリエンテーションフラット方向を検出
して位置決めする制御装置とを備えたことを特徴とする
ウエハア方向位置決め装置を提供する。

（作　用） 第３図に示す如くウエハア（２）に向って投光器（８）
から光を投射し、ハーフミラ−（９）を通してウエハア
外周面に当て１反射光をハーフミラ−（９）で反射し受
光器（１０）に投射する如く構成すると、ウエハア外周
面と光軸のなす角度θの変化に伴い第４図の如き受光量
変化が観測される。発明者の行なった実験によればウエ
ハア外周の研削面を反射面とした場合、角度θが９０°
±５°の範囲では受光量はほとんど均一であるが、角度
θがその範囲からはずれるに従って受光量が減少し、角
度θが９０″　±１０＠の範囲より外になると受光量は
ほとんどゼロとなる。一方、ウエハア（２）にはその直
径の呼び寸法に対応してオリエンテーションフラットの
長さが規定されているが、ウエハア中心からオリエンテ
ーションフラットと円形外周の交点を通る直線とオリエ
ンテーションフラットのなす角度θを各々の直径の呼び
寸法に対して求めると、２インチでは７５”　、　３イ
ンチでは７６＠、　４インチでは７４’　、　５インチ
では７４°となるので第３図の如く、光軸とウエハア中
心の距離を、オリエンテーションフラット（４）長さの
半分にとり、ウエハアを１回転回動させた場合、第４図
に示す如く１個の山を持った角度−受光量曲線が得られ
、山の状態を示す時に光軸とオリエンテーションフラッ
トが概略直交することが分る。従って２本の平行光線を
オリエンテーションフラットの幅で投射することにより
、両光線の反射が等しくなった位置がウエハアの方向位
置となる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について第１図および第２図を
参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例に係わるウェハア方向位置決
め方法を行なう装置を示すブロック図であり、第２図は
受光器の角度−受光量曲線図である。

オリエンテーションフラット（４）の幅寸法の距離を隔
てて平行に設置された第１．第２の投光器（８ａ）　、
　（８ｂ）からウエハア（２）の略水平面内で矢印で示
すように光束を投射する。第１．第２のハーフミラ−（
９ａ）　、　（９ｂ）をそれぞれ通過し、ウエハア（２
）の外周面（２ａ）に当った光束は矢印のように反射し
て第１．第２のハーフミラ−（９ａ）　、　（９ｂ）に
戻り、それぞれ第１．第２のハーフミラ−（９ａ）、　
（９ｂ）によって反射されて、それぞれ第１．第２の受
光器（１０ａ）　、　（１０ｂ）に入射する。ここでウ
エハアに真空チャックで取付けたモータ等の駆動源（１
１）を回動させ、その回動角度と関連づけられた各受光
量を制御装置（１２）によって演算し、オリエンテーシ
ョンフラットの方向と駆動源（１１）の回動角度の関連
を算出し、所望の回動角度で駆動源（１１）を停止させ
る構成である。

２本の光束の間隔を、オリエンテーションフラット（４
）が許容差上とりうる最小寸法と同じにしておけば第２
図に示すように第１．第２の２つの受光器出力が同時に
スレッショルドレベルを越える状態がウニハフ１回転に
つき必ず１回ある事となり、そのＡＮＤの波形の中心が
オリエンテーションフラット方向を示すことになり、オ
リエンテーションフラット寸法のバラツキの影響はなく
なる。

又、元々ウエハアの水平面内で光束を投射する方式であ
るのでウエハア外径寸法の変動の影響を受けにくいとい
う事は自明である。

前述の実施例では単に光束と記述しているが。

これは可視光に限られるものではなく、その光線に対し
て感度を有する受光器との組合せが達成されるものであ
れば紫外光でも赤外光でも良い、また、可視光をノイズ
として感知しにくいという点ではレーザ光線である事が
望ましく、レーザ光線を変調すれば更にノイズに強くな
る。受光器の立ち上りと立ち下りの特性に差がある場合
には駆動源（１１）を正回動と逆回動させ、各々の場合
に得られたオリエンテーションフラットの角度を平均す
ればより良い回動角度検出精度が得られる。

駆動源（１１）については、パルスモータや、ロータリ
ーエンコーダによるフィードバック制御をなした直流モ
ータを使う事が、検知後に任意の方向に向けてウエハア
を停止させるのが容易な点で望ましい。ウエハアそのも
のの研削面アラサや、使用するレジスト、ポリシリコン
やアルミニウム等。

ウエハア表面に堆積している物質により反射率すなわち
受光量のレベルが異なる場合には、オリエンテーション
フラット検出動作の前にあらかじめ少くとも１回転ウエ
ハアを予備回動させ、その間の受光器の出力レベルを制
御装置（１２）によって演算し、受光器の出力レベルが
適切な値になるように受光器用増幅器のゲインを調整し
、その後オリエンテーションフラットの検出動作をすれ
ばよい。

〔発明の効果〕

以上の説明の如く１本発明によればウエハア外周面に非
接触式で、オリエンテーションフラットの長さ及び外径
寸法の許容差に対応できるウエハア方向位置決め方法と
その装置の提供が達成された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のウエハア方向位置決め装置の一実施例
を示すブロック図、第２図は第１図の受光器出力を示す
角度−受光量曲線図、第３図は第１図の装置の作用原理
を説明するための光束の反射状態を示す光束係統図、第
４図は第３図の受光器の受光量を示す曲線図、第５図お
よび第６図はそれぞれ異なる従来例の装置を示す上面図
および斜視図である。 ２・・・ウエハア、　　　　　　２ａ・・・外周面、４
・・・オリエンテーションフラット、８、８ａ、　８ｂ
−投光器、　　　　９．９ａ、　９ｂ−ハーフミラ−１
１０、１０ａ、　１０ｂ−・−受光器、　　　１１−・
・駆動源。 １２・・・制御装置。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）外周に位置決め用のオリエンテーションフラット
   を形成した半導体ウエハア（以下単にウエハアとする）
   を、そのウエハア外周面を切断する水平面内で回動させ
   て所望の向きに位置決めする方法において、前記水平面
   内でオリエンテーションフラットの幅に相応する２本の
   平行光線をそれぞれ投光器からハーフミラーを介してウ
   エハア外周面に投射し、制御装置で駆動源を介してウエ
   ハアを回動させ、ウエハアの外周面から反射した光線を
   前記ハーフミラーから反射させて受光器で受け、受光器
   の出力信号を前記制御装置で演算処理してウエハアのオ
   リエンテーションフラット方向を検出して位置決めする
   ことを特徴とするウエハア方向位置決め方法。
2. （２）平行光線がレーザ光線であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のウエハア方向位置決め方法。
3. （３）ウエハアを正回動と逆回動させ、各々から得られ
   た出力信号を演算処理することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項又は第２項記載のウエハア方向位置決め方法
   。
4. （４）ウエハアをパルスモータで回動させ、所望の方向
   に位置決め停止させることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項ないし第３項のいずれか１項に記載のウエハア方
   向位置決め方法。
5. （５）ウエハアをＤＣモータで回動させ、ロータリーエ
   ンコーダを使用したフィードバック制御により所望の方
   向に位置決め停止させることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項ないし第３項のいずれか１項に記載のウエハア
   方向位置決め方法。
6. （６）あらかじめ少くとも１回転、ウエハアを予備回転
   させ、その間の受光器の出力レベルにより、受光器用増
   幅器のゲインを調整し、その後オリエンテーションフラ
   ット検出動作をすることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項ないし第５項のいずれか１項に記載のウエハア方向
   位置決め方法。
7. （７）外周に位置決め用のオリエンテーションフラット
   を形成した半導体ウエハアを、そのウエハア外周面を切
   断する水平面内で回動させて所望の向きに位置決めする
   装置において、前記水平面内でオリエンテーションフラ
   ットの幅に相応する２本の平行光線をそれぞれハーフミ
   ラーを介してウエハア外周面に投射する投光器と、ウエ
   ハアを回動させる駆動源と、ウエハアの外周面から反射
   した光線をそれぞれ前記ハーフミラーから反射させて受
   け信号を出力する受光器と、受光器の出力信号を受けて
   演算処理すると共に前記駆動源を回動させウエハアのオ
   リエンテーションフラット方向を検出して位置決めする
   制御装置とを備えたことを特徴とするウエハア方向位置
   決め装置。