JPH07231030A - ウェハ位置揃え装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 完全な円板状のウェハにおいても確実にウェ
ハの位置を揃えることが可能なウェハ位置揃え装置を提
供する。 【構成】 表面の周縁部から内側至近位置に少なくとも
１つの凹部２を有するウェハ１と、ウェハ１を載置し、
このウェハ１を回転させる回転手段３と、ウェハ１の周
縁部に電磁波を照射する照射手段５と、電磁波の透過量
を検出する検出手段６，７と、を備えている。検出手段
６，７によって検出した電磁波の透過量により、ウェハ
１の位置を揃えるようにしたものである。回転手段３に
より表面の周縁部に凹部２を有するウェハ１を回転させ
ながら、その凹部２を含む周縁部に沿って電磁波を照射
する。凹部２に電磁波が照射された時に変化する電磁波
の透過量を検出することにより、完全な円形のウェハ１
に対しても容易でしかも確実にウェハの位置を揃えるこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウェハの特に円周方向
位置を揃えるためのウェハ位置揃え装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体素子や半導体集積回路等の
製造に用いられるウェハは、例えば図７（ａ），（ｂ）
に示すように、薄い円形状に形成されている。そして、
その円周方向の位置決めを行うために、図示のようにウ
ェハ１の一部に、所謂オリエンテーションフラットと呼
ばれる直線部分１３が設けられている。ウェハの円周方
向の位置決めは、例えば露光工程や検査工程等において
各種半導体製造・検査装置にてウェハに対して各種の処
理を施す際に必要である。また、エッチング速度の結晶
方位依存性を利用した異方性エッチング等のウェハの微
細加工を行う際、またはトランジスタの電流増幅率の結
晶方位依存性等の半導体素子の電気特性を考慮したレイ
アウトパターンに対してウェハの位置を決定する際等に
おいても、ウェハ材料の結晶方位を揃えるために必要で
ある。

【０００３】従来のウェハは、例えばウェハの直径が６
インチ（約１５０ｍｍ）の場合においては、オリエンテ
ーションフラットの長さが約５０ｍｍ程度であり、この
オリエンテーションフラットの直線部分を利用し、即ち
それらを相互に整合させることによりウェハの位置を揃
えることが行われてきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、オリ
エンテーションフラットを有しないウェハ、例えば図８
（ａ），（ｂ）に示すような完全に円形のウェハ１が提
案されている。この種のウェハとしては、例えば特願平
５−１７４９５８号に開示されたものが知られている。
しかしながら、このようなウェハにおいては、オリエン
テーションフラットを有しないため、そのままでは円周
方向の位置決めができず、従って、上述したようなウェ
ハに対する露光工程、検査工程あるいは微細加工等の処
理を行うことができないという問題がある。

【０００５】そこで本発明は、完全な円板状のウェハに
おいても確実にウェハの位置を揃えることが可能なウェ
ハ位置揃え装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のウェハ位置揃え装置は、表面の周縁部から内
側至近位置に少なくとも１つの凹部を有するウェハの位
置を揃えるための装置において、前記凹部における電磁
波の透過量を検出することにより、前記ウェハの位置を
揃えるようにしたものである。

【０００７】また本発明のウェハ位置揃え装置は、表面
の周縁部から内側至近位置に少なくとも１つの凹部を有
するウェハと、前記ウェハを載置し、このウェハを回転
させる回転手段と、前記ウェハの周縁部に電磁波を照射
する照射手段と、前記電磁波の透過量を検出する検出手
段と、を備え、前記検出手段によって検出した電磁波の
透過量により、前記ウェハの位置を揃えるようにしたも
のである。

【０００８】

【作用】上記のように構成されたウェハ位置揃え装置に
よれば、回転手段により表面の周縁部に凹部を有するウ
ェハを回転させながら、その凹部を含む周縁部に沿って
電磁波を照射する。凹部に電磁波が照射された時に変化
する電磁波の透過量を検出することにより、完全な円形
のウェハに対しても容易でしかも確実にウェハの位置を
揃えることができる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明によるウェハ
位置揃え装置の好適な実施例を説明する。

【００１０】図１は、本発明装置におけるウェハ位置合
わせ部の詳細構造を示し、また図２は、本発明に係るウ
ェハ位置揃え装置全体の概略構成例を示している。図１
において、１はウェハ、２はウェハマーキング部、３は
ウェハチャック兼ウェハ回転機構、４はウェハ回転機構
駆動系、５は発光部、６は受光部、７はウェハマーキン
グ部検出部、８はウェハマーキング部検出回路、９は透
過光検出信号、そして１０は制御信号である。かかる装
置に対して、先ず、位置合わせを行うべきウェハ１が収
納されているウェハカセット１１（供給側）と、位置合
わせ完了後のウェハ１を収納するウェハカセット１２
（受取側）とがセットされる。その後、図示されていな
いウェハ搬送系によりウェハカセット１１から位置合わ
せを行うべきウェハ１が順次、１枚づつ取り出され、そ
のウェハ１は、ウェハチャック兼ウェハ回転機構３の上
部に移載される（図２参照）。

【００１１】ここで、図３（ａ），（ｂ）は、ウェハ１
の平面図及び断面図である。ウェハ１は完全な円形に形
成されており、ウェハ１の表面における外周縁部から内
側至近位置には穴状のウェハマーキング部２が設けられ
ている。このウェハマーキング部２はウェハ１の厚み以
下の深さで掘り下げられた凹部として形成されている。
なお、かかるウェハとしては例えば特願平５−１７４９
５８号公報の図１、図２に記載されているようなものが
ある。

【００１２】次に、ウェハ１上のウェハマーキング部２
の位置を検出するための動作について説明する。先ず、
ウェハ１はウェハチャック兼ウェハ回転機構３に対し
て、真空吸着等の方法により固定され、その後、ウェハ
回転機構駆動系４により回転される。ウェハマーキング
部検出部７は、発光部５及び受光部６とこれらを保持す
るハウジングとにより構成されており、発光部５及び受
光部６はウェハ１上のウェハマーキング部２を含む周縁
部の上方及び下方に位置するよう設置されている。発光
部５は常時、受光部６に対して電磁波を照射している。

【００１３】発光部５から照射される電磁波の波長は、
ウェハ１の材料に固有な電磁波の吸収特性を利用して決
定する。例えば、ウェハ１の材料がシリコンである場合
には、遠赤外波長領域では電磁波がシリコンウェハを完
全に透過してしまうため好ましくない。この場合は、図
４に示されるように、電磁波がウェハマーキング部２に
照射された場合と非ウェハマーキング部に照射された場
合とで、受光部６における光強度出力に十分な変化が得
られるような波長領域を選定すればよい。

【００１４】なお、ウェハマーキング部２を小径の貫通
孔として形成することも考えられるが（図８（ａ），
（ｂ）参照）、その場合には発光部５から可視光を照射
することも可能である。

【００１５】さて、ウェハ１の回転中に、受光部６にお
ける光強度出力の変化に基づきウェハマーキング部２の
位置がウェハマーキング部検出部７において検出される
と、透過光検出信号９がウェハマーキング部検出回路８
に対して送らる。これに基づいて制御信号１０がウェハ
回転機構駆動系４に送られ、ウェハ回転機構駆動系４は
直ちにその回転動作を停止する。この停止状態で、真空
吸着等の方法によりウェハチャック兼ウェハ回転機構３
上に固定されているウェハ１は、その固定が解除され、
図示されていないウェハ搬送系により、ウェハカセット
１２に搬送・移載される。そして、これら一連の動作を
順次繰り返すことにより、ウェハカセット１１に収納さ
れている通常、２５枚のウェハ１は、全てウェハカセッ
ト１２の中へ搬送・移載され、かくしてウェハの位置揃
えが完了する。

【００１６】なお、本発明装置における上述した一連の
動作から明らかなように、ウェハ回転機構駆動系４で用
いるモータとしては、位置決め精度が優れたもの、例え
ばステッピングモータを使用することが好ましい。ま
た、ウェハ１の回転速度は、ウェハマーキング部２の電
磁波による位置検出からウェハ１の回転停止までの遅れ
時間に伴う位置ずれ誤差の減少、及び１回転以内でのマ
ーキング部２の位置検出の点から高速であるよりは、む
しろ低速である方が好ましい。

【００１７】次に、ウェハ１にウェハマーキング部２を
複数形成した場合の例を説明する。この場合には、１箇
所にのみ形成されている場合に比べて、より短時間での
ウェハマーキング部２の位置検出が可能となる。例え
ば、ウェハマーキング部２を２箇所形成した場合、具体
的には、図５に示すように、２つのウェハマーキング部
２が円形状のウェハ１の表面における外周端部にて、そ
の円の１つの直径に沿った位置にそれぞれ設けられてい
る場合には、最大で半周のサーチでウェハマーキング部
２の位置検出が可能となる。更に、ウェハマーキング部
２を４箇所、即ちウェハ１の相互に直交する２つの直径
に沿った位置にそれぞれ設けられている場合には、最大
で４分の１周のサーチでウェハマーキング部２の位置検
出が可能となる。

【００１８】このように複数のウェハマーキング部２を
有するウェハ１においては、受光部６における透過光強
度出力が、同一ウェハ１上のウェハマーキング部２の位
置によって異なるようにそれぞれのウェハマーキング部
２は異なる形状構造にあらかじめ造り込まれている。例
えば、同一ウェハ１上にウェハマーキング部２が２箇所
形成されている場合においては、図５（ｂ）に示すよう
に、２つのウェハマーキング部２はそれぞれ深さを異に
して形成されている。この場合の受光部６における光強
度出力は、図６に示すようにウェハマーキング部２の位
置の違いにより異なったものとなる。つまり、各ウェハ
マーキング部２は相互に異なる意味・情報を持ってい
る。

【００１９】従って、２箇所にウェハマーキング部２を
有するウェハ１の位置を揃える場合には、先ず、最初に
検出されたウェハマーキング部２がウェハ１の位置合わ
せの基準となるものであるか否かがウェハマーキング部
検出回路８の検出信号に基づき判断される。位置合わせ
の基準となる場合には、ウェハ１はそのままの位置の状
態で位置合わせ処理を完了する。位置合わせの基準とな
らない場合には、最初に検出されたウェハマーキング部
２の位置からウェハ１を空送りすべき回転角度が判断さ
れる。この場合では、位置合わせの基準とならない場合
には、最初に検出されたウェハマーキング部２の位置で
停止しているそのウェハ１を１８０度空送りすることに
より、ウェハ１の位置合わせ処理が完了する。このよう
にウェハマーキング部２の持つ意味に従って、０度もし
くは１８０度だけ回転させる。

【００２０】また、同一ウェハ１上にウェハマーキング
部２が４箇所形成されている場合には、検出されたウェ
ハマーキング部２の位置の違いにより、つまりその意味
に従ってウェハ１を０度，９０度，１８０度又は−９０
度空送りすることにより、所定の位置合わせ処理を完了
することができる。

【００２１】なお、図１に示した例では、ウェハ１の位
置合わせを１枚毎に繰り返し行う、所謂枚葉式の装置の
実施例を示したが、これを例えば５枚単位、あるいはウ
ェハカセット全体（通常２５枚）を単位として行うこと
も当然可能である。このような場合、隣接するウェハ間
の間隔が狭くなるため、ウェハの保持／回転機構並びに
発光部／受光部を薄型に構成する必要がある。後者につ
いては、必要に応じて発光部／受光部の設置位置を円周
方向に沿ってずらすことにより、薄型化の制約を緩和す
ることが可能である。前者については、例えば５枚単位
の場合、ウェハを４枚おきにウェハカセットから移載し
て処理することにより、同様に薄型化の制約を緩和する
ことが可能である。

【００２２】上述した実施例においては、ウェハマーキ
ング部／非ウェハマーキング部における電磁波の吸収量
の差を利用してウェハマーキング部の位置を検出する場
合について示したが、その他に小型のＣＣＤカメラ等に
よるウェハマーキング部自体の形状の直接検出や、ウェ
ハマーキング部に照射された光の透過光のＣＣＤ（固体
撮像素子）による検出とその画像処理の組合せによるウ
ェハマーキング部自体及びその形状検出によるウェハマ
ーキング部の位置検出及びウェハ位置揃えも当然可能で
ある。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ウ
ェハ表面の周縁部から内側至近位置に少なくとも１つの
凹部を有するウェハに対し、電磁波を照射し、前記凹部
において変化する電磁波の透過量を検出することにより
前記ウェハの位置を揃えるようにしたので、完全な円形
のウェハに対しても容易でしかも確実にウェハの位置揃
えが可能である。その結果、品質の向上及び生産能率の
向上等を有効に実現し得る等の利点を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のウェハ位置揃え装置の一実施例におけ
る要部構成例を示す縦断面図である。

【図２】本発明のウェハ位置揃え装置全体の概略構成を
示す平面図である。

【図３】（ａ）は本発明に係るウェハの平面図、（ｂ）
は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図４】図３に示すウェハにおける光強度出力信号の変
化を示す図である。

【図５】（ａ）は本発明に係る他のウェハの平面図、
（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図６】図５に示すウェハにおける光強度出力信号の変
化を示す図である。

【図７】オリエンテーションフラットを有するウェハの
平面図及び断面図である。

【図８】オリエンテーションフラットを有しないウェハ
の平面図及び断面図である。

【符号の説明】

１ ウェハ ２ ウェハマーキング部 ３ ウェハチャック兼ウェハ回転機構 ４ ウェハ回転機構駆動系 ５ 発光部 ６ 受光部 ７ ウェハマーキング部検出部 ８ ウェハマーキング部検出回路 ９ 透過光検出信号 １０ 制御信号 １１ ウェハカセット １２ ウェハカセット １３ オリエンテーションフラット

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/3065 21/66 Ｚ 7630−4Ｍ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面の周縁部から内側至近位置に少なく
   とも１つの凹部を有するウェハの位置を揃えるための装
   置であって、 前記凹部における電磁波の透過量を検出することによ
   り、前記ウェハの位置を揃えるようにしたことを特徴と
   するウェハ位置揃え装置。
2. 【請求項２】 表面の周縁部から内側至近位置に少なく
   とも１つの凹部を有するウェハと、前記ウェハを載置し
   このウェハを回転させる回転手段と、前記ウェハの周縁
   部に電磁波を照射する照射手段と、前記電磁波の透過量
   を検出する検出手段と、を備え、 前記検出手段によって検出した電磁波の透過量により、
   前記ウェハの位置を揃えることを特徴とするウェハ位置
   揃え装置。