JPH04320043A - Ｖノッチウエハの位置決め機構 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、Ｖノッチを有するウ
エハを検査ステージに対して位置決めする方法と、その
機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体ＩＣの素材に用いられるウエハは
、表面に異物が付着すると品質が劣化するので光学式の
異物検査装置により検査される。検査は流れ作業により
行われ、ウエハカセットに収納されたウエハは検査ステ
ージに搬送されてチャック部にエア吸着され、回転して
行われる。

【０００３】図３の（ａ）　はウエハの形状を示し、Ｏ
はウエハ１の中心である。ウエハ１には、以前は円周の
一部を点線のように切り欠いてオリエンティション・フ
ラット（ＯＦまたはＯＦ′）が設けられていた。しかし
、ＯＦ，ＯＦ′は切り取られた部分がロスとなり、また
切り欠きによりウエハにストレスが生じて特性に影響す
るなどの欠点があるので、最近では円周にＶ字形の溝（
Ｖノッチ）を設けることが行われている。Ｖノッチの深
さは約１ｍｍとされる。検査においては図の（ｂ）　に
示すように、ウエハ１の中心Ｏを検査ステージ２の回転
中心Ｏ′に位置合わせするとともに、Ｖノッチを一定の
角度方向（図の場合はｙ軸方向）に載置して吸着するこ
とが必要である。このような、中心の位置合わせとＶノ
ッチの角度合わせを、検査ステージで行うことは勿論可
能であるが、このために検査ステージの稼働率が低くな
るので、検査の前の段階で予め行うことが好ましい。こ
れに対して、この発明の発明者によりプリアライメント
方式が考案され、「ウエハのプリアライメント方式」と
して特許出願されている。

【０００４】図４により上記のプリアライメント方式の
概要を説明する。ウエハカセット１′に収納された被検
査のウエハ１は、中心Ｏの位置とＶノッチ（単にＶで示
す）の方向はランダムである。ウエハ１はハンドリング
アーム３によりプリアライメント・ステージ４に搬送さ
れ、まず、中心の位置合わせがなされ、ついでＶがＶ′
の位置まで角度θ回転されてプリアライメントが終了し
、ウエハ１はハンドリングアーム３により検査ステージ
２まで搬送されて載置される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のプリアライメン
ト方式は、ＯＦを有するウエハに対して開発されたもの
で、Ｖノッチウエハに対してもかなりの程度有効ではあ
るが、最近の半導体ＩＣはますます高集積化しているた
め、検査ステージにおける位置合わせには従来以上の高
精度が要求されており、Ｖノッチウエハに対しては上記
のプリアライメント方式はいま一つ満足できない。そこ
で、プリアライメントされたか否かに拘らず、Ｖノッチ
ウエハ１を検査ステージ２において高精度にアライメン
トすることが必要となった。この発明は以上に鑑みてな
されたもので、検査ステージに載置されたＶノッチウエ
ハを、高精度で位置決めする方法およびその機構を提供
することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、Ｖノッチウ
エハを載置／吸着して回転するチャック部を有する検査
ステージにおける、Ｖノッチウエハの位置決め機構であ
って、チャック部に載置されるウエハの円周の３等分点
に、それぞれスプリングにより内方に付勢され、円周の
エッジを押圧する２個の押圧ピンと、エッジを押圧する
とともにＶノッチに嵌入する角度決めピン、および各ピ
ンをウエハの正しい位置に停止するストッパとをそれぞ
れ配設する。また、角度決めピンの近傍の両側の、エッ
ジに内接する位置と、エッジよりＶノッチの深さだけ内
方の位置とに２個の光センサを配設する。さらに各ピン
が挿入される３個のカム溝を有し、駆動輪の駆動により
一定の角度を回転し、挿入された各ピンを移動するカム
板と、各ピンを支持し、エッジを押圧するとき各ピンを
上方に移動し、押圧を解除するとき下方に退避させる斜
め移動機構とを設ける。また斜め移動機構にウエハの吸
着を解放するタイミングを検出する光センサを設けて構
成される。

【０００７】

【作用】上記の位置決め機構においては、チャック部に
載置されたウエハはまず吸着が解放される。これに対し
て、それぞれスプリングにより内方に付勢された角度決
めピンと２個の押圧ピンが、駆動輪の駆動によるカム板
の回転により、カム溝に沿って移動して円周の３等分点
のエッジを押圧し、各ピンはストッパにより停止してウ
エハの中心が正しく位置決めされる。この場合、各ピン
は斜め移動機構により、押圧しない間は斜め下方に退避
して検査に支障しないようにされており、押圧するとき
斜め上方に移動する。また、ウエハを吸着したまま中心
の位置決めを行うとウエハを損傷するので、上記した解
放がなされるが、解放は斜め移動機構に設けられた光セ
ンサよりえられるタイミングで行う。つぎに、中心が位
置決めされたウエハに対して、次に述べる方法によりＶ
ノッチの角度決めがなされる。上記により中心が位置決
めされたウエハに対して２個の光センサが動作し、両者
がともにＯＦＦであるときはＶノッチはすでに位置決め
されている。しかし、一般には、一方がＯＮ、他方がＯ
ＦＦとなるので、そのときはウエハを吸着していずれか
の方向に回転し、両者がともにＯＦＦとなる角度位置で
停止すると角度決めされる。ただしこの回転により、両
者がともにＯＮとなるときは、Ｖノッチが一方の光セン
サと一致したことを示すので、その光センサと角度決め
ピンのなす角度だけさらに回転するとともにＯＦＦとな
って角度決めされる。

【０００８】

【実施例】図１はこの発明によるＶノッチウエハの位置
決め機構の一実施例を示し、（ａ）は全体図、（ｂ）　
は部分図で、これらによりまず構成を説明する。図１の
（ａ）　において、検査ステージ２はチャック部２１と
、これを回転するモータ２２、およびチャック部に吸着
されたウエハ１を上下に移動するＺ機構２３とにより構
成される。ただしＺ機構２３はこの発明には関係ない。 ５は位置決め機構を示し、ウエハ１の円周の３等分点に
角度決めピン５２ａ　と押圧ピン５２ｂ，５２ｃ　、お
よび各ピンをウエハの正しい位置に停止する３個のスト
ッパ５２１ａ，５２１ｂ，５２１ｃとをそれぞれ配設し
、各ピンをスプリング５４ａ，５４ｂ，５４ｃ　により
それぞれ内方に付勢する。これに対して各ピンが挿入さ
れるカム溝５３ａ，５３ｂ，５３ｃ　を有するカム板５
１を設け、これを４個のローラー５５ａ，５５ｂ，５５
ｃ　および５５ｄ　により支持し、駆動輪５７の駆動に
より一定の角度範囲を回転させる。ここで各カム溝の形
状などについて述べると、各カム溝の幅は各ピンの直径
よりやや大きくして動作に余裕を持たせる。カム溝５３
ａ，５３ｂ　内方で円周に沿う“く”の字形とし、カム
溝５３ｃ　は直線状で斜め方向とし、エッジを横切るよ
うに設ける。また各スプリングの付勢力はスプリング５
４ａ　と　５４ｂは同一とするが、５４ｃはこれより弱
く設定する。次に、角度決めピン５２ａ　の近傍の両側
の、エッジに内接する位置と、エッジよりＶノッチの深
さだけ内方の位置とに２個の光センサ５６ａ，５６ｂ　
を配設する。光センサは投受光方式でも反射光方式でも
よいが、その光ビームの直径はＶノッチの大きさ程度、
例えば１ｍｍのものを用いる。

【０００９】図１の（ｂ）　は各ピン５２における一部
の垂直断面を示し、モータ２２に固定されたベース２２
１　にはローラー５５によりカム板５１が支持される。 ベース２２１　にはウエハの正しい位置に対応して、各
ピンに対するストッパ５２１　を固定し、さらにベース
２２１　に固定部５８１　と、これにリンク５８３　に
より結合した移動部５８２　よりなる斜め移動機構５８
が取り付けられる。移動部５８２　には各ピン５２が取
り付けられ、これらがカム溝５３に沿って移動するとき
、リンク５８３　の作用により矢印Ｄのように斜め上下
方向に移動する。また移動部５８２　に光センサ５９を
設ける。

【００１０】以上の位置決め機構の動作と機能を説明す
ると、チャック部２１に載置されたウエハ１に対してカ
ム板５１が回転し、各ピン５２が内方に移動して押圧を
開始すると、光センサ５９によりピン５２の押圧位置が
検出され、そのタイミングでチャック部２１よりエアを
噴射してウエハが解放される。ついで、スプリング５４
の付勢力によりエッジが押圧されてウエハが移動し、各
ピンがストッパ５２１　の位置で停止して中心Ｏが位置
決めされる。この場合、スプリング５４ａ，５４ｂ　と
５４ｃ　の前記した付勢力の差により、ピン５２ａ，５
２ｂ　に対してピン５２ｃ　はやや自由であるのでウエ
ハに対して無理な力がかからない。中心が位置決めされ
たウエハに対して２個の光センサ５６ａ，５６ｂ　が動
作し、次に述べる方法によりＶノッチの角度決めがなさ
れる。なお、各ピン５２は押圧しない間は斜め移動機構
５８の動作により下方に退避して検査に支障しない。

【００１１】以下、図２により両光センサによるＶノッ
チの角度決めを説明する。２個の光センサ５６ａ，５６
ｂ　を投受光方式のものとし、これらをｓａ，ｓｂ　で
表す。上記により中心が位置決めされとき両光センサが
ともにＯＦＦであれば、（ａ）　のようにピンｐａ　が
Ｖに丁度嵌入して角度決めがなされた状態である。この
場合、前記したプリアライメント方式が適用された場合
は上記のように直ちに角度決めされることが多いが、た
まにはなされないことがあり、またウエハカセットより
直接検査ステージに搬送する場合は、そのまま角度決め
されなくて図の（ｂ）　の（イ）　の状態となることが
殆どで、光センサｓａ　はＯＮ、光センサｓｂ　はＯＦ
Ｆとなる。いま、Ｖノッチが実線のＶの位置にあるとし
、ウエハをθ１　の方向に回転してＶがピンｐａ　の位
置にくると、ピンｐａ　は絶えず押圧されているのでＶ
に嵌入するとともに、ウエハは微小距離上方に移動して
（ハ）　の状態となり、両光センサはともにＯＦＦとな
る。ここでウエハの回転を停止して角度決めされる。ま
た、もしＶノッチが点線のＶ′の位置にあるときは、θ
１　の回転を続けるとＶ′は一回りして（ロ）　に示す
ように光センサｓｂ　の位置にきて両光センサはともに
ＯＮとなる。この位置より、光センサｓｂ　とピンｐａ
　のなす角度θ２　だけさらにウエハを回転すれば、（
ハ）　の状態となって角度決めが終了する。角度θ２　
は予め判明している。以上において、両光センサとして
反射方式のものを使用することは勿論差し支えないが、
そのときは上記の判定条件のＯＮとＯＦＦは逆となる。

【００１２】

【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明による位
置決め機構においては、検査ステージのチャック部に載
置されたウエハは、各ピンおよびストッパによる中心の
位置決めと、２個の光センサとウエハの回転によるＶノ
ッチの角度決めとがともに高精度でなされ、また、ウエ
ハを検査するときは各ピンが退避してこれに支障を与え
ない機構とされたもので、高集積度のＩＣ用のＶノッチ
ウエハに対して安全で高精度の位置決めが行われる効果
には大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　この発明による位置決め方法の一実施例の
構成図で、（ａ）　は全体図、（ｂ）　は部分図である
。

【図２】　　図１におけるＶノッチの角度決めの説明図
である。分図である。

【図３】　　ウエハのＶノッチと、検査ステージに対す
るウエハの位置決めの説明図である。

【図４】　　特許出願中のプリアライメント方式の概要
説明図である。

【符号の説明】

１…ウエハ（またはＶノッチウエハ）、１′…ウエハカ
セット、２…検査ステージ、２１…チャック部、２２…
モータ、２２１　…ベース、２３…Ｚ機構、３…ハンド
リングアーム、４…プリアライメント・ステージ、５…
位置決め機構、５１…カム板、５２…各ピン、５２ａ　
…角度決めピン、５２ｂ，５２ｃ　…押圧ピン、５２１
ａ，５２１ｂ，５２１ｃ…ストッパ、５３ａ，５３ｂ，
５３ｃ　…カム溝、５４ａ，５４ｂ，５４ｃ…スプリン
グ、５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄ　…ローラー、５
６ａ，５６ｂ　…光センサ、５７…駆動輪、５８…斜め
移動機構、５８１　…固定部、５８２　…移動部、５８
３　…リンク、５９…光センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　Ｖノッチウエハを載置／吸着して回転
   するチャック部を有する検査ステージにおいて、該チャ
   ック部に載置されるウエハの円周の３等分点に、それぞ
   れスプリングにより内方に付勢され、該円周のエッジを
   押圧する２個の押圧ピンと、該エッジを押圧するととも
   に該Ｖノッチに嵌入する角度決めピン、および該各ピン
   を前記ウエハの正しい位置に停止するストッパとをそれ
   ぞれ配設し、かつ、該角度決めピンの近傍の両側の該エ
   ッジに内接する位置と、該エッジより該Ｖノッチの深さ
   だけ内方の位置とに２個の光センサを配設し、該各ピン
   が挿入される３個のカム溝を有し、駆動輪の駆動により
   一定の角度を回転し、該各カム溝に挿入された各ピンを
   移動するカム板と、前記各ピンを支持し、前記エッジを
   押圧するとき各ピンを上方に移動し、押圧を解除すると
   き下方に退避させる斜め移動機構、および該斜め移動機
   構にウエハの吸着を解放するタイミングを検出する光セ
   ンサを設けて構成されたことを特徴とする、Ｖノッチウ
   エハの位置決め機構。