JPH01164047A - ウエハの位置決め装置 - 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） 本発明は、ウェハの位置決め装置に関する。

（従来の技術） 一般に、ウェハの位置決め装置は、各種の半導体製造装
置、例えばエツチング装置、プローブ装置、アッシング
装置等に配置される。

このようなウェハの位置決め装置は、必要とされる位置
決め精度等により各種あるが、例えばプローブ装置のプ
リアライメント用等として、ウェハのセンタリングに使
用されるウェハの位置決め装置の一例の要部を第５図に
示す。このウェハの位置決め装置では、ウェハ２０をウ
ェハチャック２１上に配置し、ウェハ２ｏの端部に、受
光素子２２と光源２３とを上下に対向配置した検出器を
設置して、ウェハ２０を回転させ、受光素子２２に入射
する光」の測定を行う。すなわち、ウェハ２０がウェハ
チャック２１に対して偏心して配置されていると、受光
素子２２に入射する光量が変化する。そこで、受光素子
２２で測定される光量の変化から偏心量および偏心方向
を求める。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記説明の従来のウェハの位置決め装置
では、測定有効長さが数センチ程度と長い特殊な受光素
子が必要であり、また、同じく光強度が均一な領域が数
センチ程度と長い特殊な光源が必要となる。また、受光
素子の感度の低下、光源の劣化等により、測定結果が変
動したり、信号をアナログ処理するためにノイズの影響
を受けやすいという問題もある。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、簡単な機構で正確にウェハの位置決めを行うことので
きるウェハの位置決め装置を提供しようとするものであ
る。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） すなわち本発明のウェハの位置決め装置は、予め回転中
心位置が記憶された保持機構にウェハを保持し、このウ
ェハを所定角度回転させこのウェハの端部の位置を少な
くとも３点以上検出し、　　・これらの位置情報および
上記回転中心間の距離データから上記ウェハの偏心方向
および偏心量を求め、位置補正することを特徴とする。

（作　用） 上記構成の本発明のウェハの位置決め装置では、測定有
効長さが数センチ程度と長い特殊な受光素子や、光強度
が均一な領域が数センチ程度と長い特殊な光源等を必要
としない。また、信号をアナログ処理する必要もない。

したがって、従来に較べて装置構成を簡素化することが
でき、かつ、受光素子の感度の低下および光源の劣化の
影響やノイズの影響も少なく、正確にウェハの位置決め
を行うことができる。

（実施例） 以下本発明のウェハの位置決め装置の一実施例を図面を
参照して説明する。

ウェハ１を複数収容するウェハホルダ２は上下動する図
示しない駆動機構上に配置されており、ウェハホルダ２
の前方には、搬送機構３が配置されている。搬送機構３
は、開口４ａを有し、この間口４ａ部分にウェハ１の中
心部が位置するよう吸着保持するバキュームプレート４
と、例えばステップモータ等によりバキュームプレート
４を図示矢印Ｙ方向に移動させる駆動部５とから構成さ
れている。そして、駆動部５によってバキュームプレー
ト４の先端部をウェハホルダ２内に挿入し、この後ウェ
ハホルダ２をわずかに下降させることにより、バキュー
ムプレート４上にウェハ１を載せ、図示しない真空チャ
ックにより吸着保持した状態で、ウェハホルダ２内から
ウェハ１を引出すよう構成されている。

また、上記バキュームプレート４の移動経路には、ウェ
ハ保持機構６が配置されている。このウェハ保持機構６
は、円柱形状に形成され、上面に真空チャックによりウ
ェハ１を吸着保持するチャックベース７およびこのチャ
ックベース７の下側に配置され例えばステップモータ等
からなる回転駆動部８を備えており、第２“図にも示す
ように図示矢印θ方向に回転可能とされている。また、
ウェハ保持機構６は基体９上に配置されており、基体９
は図示しないステップモータ等により、図示矢印Ｚ方向
（上下方向）に移動可能とされている。

さらに、基体９上には、チャックベース７上に保持され
たウェハ１の端部の位置を検出するための検出機構１０
が配置されている。検出機構１０は、例えば上下に対向
する如く配置された発光素子と受光素子等からなり、ウ
ェハ１の端部を非接触で検出する検出部１１を備えてお
り、この検出部１１は、例えばステップモータ等により
この検出部１１を図示矢印Ｙ′方向に移動させる駆動部
１２にアーム１３を介して接続されている。

そして、上記搬送機構３、ウェハ保持機構６、検出機構
１０およびその他の駆動機構は、例えばマイクロプロセ
ッサ等から構成される演算・制御部１４に一接続されて
いる。

上記構成のこの実施例のウェハの位置決め装置は、演算
・制御部１４によって次のように制御される。

すなわち、まずチャックベース７の上端が第２図に二点
鎖線イで示すレベルとなるように基体９を予め下降させ
ておき、前述のようにして搬送機構３によりウェハホル
ダ２内からウェハ１を引出し、チャックベース７へ搬送
する。そして、バキュームプレート４の開口４ａが、チ
ャックベース７上に位置した時点で、バキュームプレー
ト４を停止させる。この時、バキュームプレート４の高
さは、第２図に点線口で示すレベルとなるよう予め設定
されている。この後、基体９とともにチャックベース７
を一点鎖線へで示すレベルまで上昇させ、バキュームプ
レート４からチャックベース７ヘウエハ１を受は渡す。

次に、検出機構１０により、ウェハ１の端部の位置を検
出することにより、チャックベース７の中央とウェハ１
の端部との距離ｒの測定を行う。

すなわち、第２図にも示すように、検出機構１０の駆動
部１２により、検出部１１を基準位置からチャックベー
ス７上に保持されたウェハ１の方向へ移動させ、検出ａ
Ｂ１１がウェハを検出した時点で移動を停止させる。そ
して、検出部１１が基準位置から移動した距離ｒ′から
予め記憶されたチャックベース７の回転中心とウェハ１
の端部との距離ｒを算出する。この後、検出部１１を基
準位置まで戻し、回転駆動部８によってウェハ１を所定
角度回転させ、再び上述のようにして前記チャックベー
ス７の回転中心とウェハ１の端部との距離ｒを求める。

このような距離ｒの測定は少なくとも３回行う。

この後、演算・制御部１４は、上記距離ｒから後述する
ようにしてチャックベース７上のウェハ１の偏心方向（
β）および偏心ｍ＜ｉ＞を求める。

そして、チャックベース７をβだけ回転させてウェハ１
の中心をバキュームプレート４中心の移動経路上に合わ
せ、この後チャックベース７を下降させて−Ｈバキュー
ムプレート４にウェハ１を受は渡す。しかる後、バキュ
ームプレート４をぶだけ移動させてウェハ１の中心とチ
ャックベース７の中心との位置を合せ、再びチャックベ
ース７を上昇させることにより、ウェハ１をチャックベ
ース７上に吸着保持する。この状態でウェハ１の中心と
チャックベース７の中心との位置合せ、すなわちウェハ
１のセンタリングが完了する。

ウェハ１のセンタリングが完了すると、例えばバキュー
ムプレート４とウェハ１との間に別の搬送装置のアーム
等が挿入され、ウェハ１は、センタリングされた状態で
他の所定部位へ搬送される。

なお、例えば演算・制御部１４によって算出された上記
βおよび１が、所定の誤差範囲内の場合は、上記位置合
せを行わずに搬送する。

次に演算・制御部１４によって算出される上記βおよび
βについて説明する。チャックベース７の回転中心とウ
ェハ１の端部との距離ｒからβおよびぶを求める場合、
ウェハ１にオリエンテーションフラット（オリフラ）が
ない場合は、距１１１ｊｒの測定は少なくとも３回必要
となり、ウェハ１にオリフラがある場合は、距離ｒの測
定は少なくとも５回必要となる。以下、ウェハ１に、最
も一般的な形状のオリフラ、すなわちウェハ１の端部を
直線的に切り欠いた形状のオリフラが１つある場合につ
いて説明するが、例えばウェハ１にオリフラが複数ある
ような場合でも、距ｆｉｒの測定をさらに増やすことに
より、同様にして適用できる。

第３図に示すように、この実施例では、上述のチャック
ベース７の中央とウェハ１の端部との距離ｒの測定を、
チャックベース７を７２度ずつ回転させながら５回行い
、測定点ＰＩ−Ｐ５で、距離ｒ１〜ｒ５を求める。ここ
で、チャックベース７の中心を原点Ｏとし、バキューム
プレート４および検出部１１の移動方向をＸ軸とする座
標を考え、ウェハ１の中心を点Ｃとすると、その座標は
Ｃ（ａ、ｂ）となり、次の式が成り立つ。

Ｊ２２　＝　Ｂ　ｔ　＋ｉ）　２　　　　　　　　　、
、、　・、、■ａ　−Ｊ２　ＣＯ８β　　　　　　　　
　　・・・・・・■ｂ−１，ｓｉｎβ　　　　　　　　
　　・・・・・・■また、ウェハのオリフラを無視して
ウェハの半径をＲとすると、ウェハの外周の点は、（ｘ
−ａ）　　ｔ　＋　　（ｙ−ｂ）　　２−Ｒ”　　　・
・−・・−■となる。保持部の中心Ｏと各測定点Ｐ１〜
Ｐ、のうち、任意の３点例えばＲ２，Ｐ！＋　Ｐｌの各
点の座標は、 Ｒ２（Ｃ２ＣＯ３Ｃ２、Ｃ２Ｓｉｎ　Ｃ２）Ｐｇ　（ｒ
ｔｃｏｓ　Ｃ１３，ｒｘｓｉｎ　αｉ　）Ｐｌ　　（Ｃ
４ＣＯ８（２４、Ｃ４Ｓｉｎ　０１４　）となり、これ
を０式に代入すると、 （Ｃ２ｃｏｓ　Ｃ２−ａ）　２ ＋　（ｒｚ　Ｓｉｎ　（２２−ｔ））　”−Ｒ２・・・
■（ｒ３ｃｏｓα３−ａ）　２ ＋　（Ｃ３ｓｉｎ　β３−ｂ）　２−Ｒ２−■（Ｃ４Ｃ
Ｏ３Ｃ４−ａ）　’ ＋　（Ｃ４Ｓｉｎ　（２４−ｂ）　’　＝Ｒ２・・・■
■式−■式、■式−■式、■式−〇式、にそれぞれ０式
、■式を代入して変形すると、 一８／［２（ｒ　２　ＣＯ８Ｃ２−ｒ　３　ＣＯ３（Ｚ
　３）ＣＯ３β＋　２（Ｃ２ｓｉｎＣ２−Ｃ３ｓｉｎＣ
３）Ｓｉｎβ］・・・・・・■ ＝Ｃ／［２（ｒｔｃｏｓ　　ａｘ−Ｃ４ｃＯ８Ｃ４）ｃ
ｏｓ　　β＋　　２（ｒ　ｉ　ｓｉｎ　　Ｃ３−ｒ　４
　　Ｓｔｎ　　Ｃ４）　Ｓ！ｎ　　β］ぶ −Ａ／［２（ｒ　４　ＣＯ３（２４−Ｃ２ＣＯ８（２２
）ＣＯ３β＋　　２（ｒ　４　ｓｉｎ　　（２４−Ｃ２
Ｓｉｎ　　Ｃ２）Ｓｉｎ　　β１・・・・・・［株］ ただし、 Ａ＝　（ｒ＋　”−Ｃ２２） Ｂ＝　（Ｃ２２−ｒｘ　２） Ｃ−（ｒｘ２　Ｃ４２） となり、（が求められる。また、■式＝［株］式を、Ｃ
Ｏ３βで除し、ｔａｎβについて解くと、ｔａｎβ＝　
［Ａ　（Ｃ２ＣＯ３（２２−Ｃ３ＣＯ３（２３）−Ｂ　
（ｒ、　ｃｏｓ　ａ、−Ｃ２ｃｏｓ　ａ２月／　［８（
ｒ、　ｓｉｎ　ａ、−Ｃ２ｓｉｎ　β２　）−Ａ　（ｒ
ｚ　Ｓｉｎ　（２２−ｒｘ　Ｓｉｎ　（Ｒ３）］となり
、βを求めることができる。また、Ｒ＝　［（ｒ　２　
ＣＯ８Ｃ２−１ｃｏｓβ）２＋　（Ｃ２Ｓｉｆｌ　Ｃ２
−Ｊｓｉｎβ）２］８となり、ウェハ半径Ｒを求めるこ
とができる。

したがって、ウェハ１にオリフラが無い場合は、任意の
３点で測定したチャックベース７の中央とウェハ１の端
部との距離ｒから上記ぶおよびβを求めることができる
が、オリフラが有る場合は、距離ｒを測定する際に、オ
リフラ部分で測定を行う可能性が有る。そこで、演算・
制御部１４は、次のようにして上記ぶおよびβを求める
。

すなわち、第４図のフローチャートに示すように、まず
ｎ＝　１に設定する（ａ）。

この後、ｐ　、　、　ｐｆｌ、、　、　ｐｎ、、の測定
結果すなわち（Ｘｉ　、’ａｏ　＞、（Ｘ　ｎｅｔ　＋
　αｆｉ１１　）、（Ｘ　ｎｅｔ　＋　＜Ｚ　ａｒｔ　
）を用いてβ。を算出する（ｂ）。なお、ｐ　ｆｉ、、
およびＰ　ｎｅｔが、Ｒ６、Ｒ７の場合は、それぞれＰ
ｌ、Ｒ２を用いる。ここで、上記ｘ０は原点Ｏからウェ
ハ端面Ｐ、までの距離、上記α−７は（Ｘ）軸とＰ、と
の角度を表している。

次に、ｎ＝　１であるかを判定する（Ｃ）。

ｎ　−１でない場合は、前回算出したβ。−１とβ。

とを比較して（ｄ）、これらの値が等しい場合は、ｐ　
Ｉｌ、　ｐ、、、　、　ｐＩｌ、ｔの測定結果を用いて
、偏心量ぶ、半径Ｒを算出しくｅ）、補正を行い（ｆ）
、終了するｉ）。

一方、ｎ＝　１の場合およびステップ（ｄ）において比
較した結果βｆｉ−１とβ。とが等しくない場合は、ｎ
＝ｎ＋　１とする（ｈ）。

次に、ｎ−ｎ＋　　１とした結果、ｎ＝　６となったか
否かを判定しくｉ）、ｎ＝６でない場合は、上記ステッ
プ（ｂ）からの動作を繰返す。

一方、ｎ＝６の場合は、Ｃ５とβ１とを比較する（ｊ）
。

そして、Ｃ５−β１の場合は、上記ステップ（ｅ）以下
の動作を行う。

一方、Ｃ５−β１でない場合は、エラー表示を行い（ｋ
）、動作を終了する（（）。

すなわち、Ｐ１〜Ｐ５のうち、−点例えばＰｌがオリフ
ラの部分であった場合、Ｐ１〜Ｐ３を用いて算出したβ
１と、Ｐ２〜Ｐ４を用いて算出したＣ２とは、値が異な
る。しかしながら上記β２と、Ｐ３〜Ｐ５を用いて算出
したＲ３とは、値が等しくなる。そこで、これらのβの
値を比較することにより、オリフラの部分にかかった測
定点を除外し、他の測定点のデータを使用して、正確な
ぶ、β、Ｒを求める。したがって、オリフラを有するウ
ェハでも、正確にセンタリングを行うことができる。

上記説明のこの実施例のウェハの位置決め装置では、特
殊な受光素子や、光源等信号を必要とせず、従来に較べ
て装置の簡素化を図ることができる。また、信号をアナ
ログ処理する必要がないので、ノイズによる影響が少な
く、受光素子の感度の低下および光源の劣化等の影響も
少ないので、正確にウェハの位置決めを行うことができ
る。さらに、径の異なるウェハでも、調整等を必要とせ
ず、そのまま対応することができる。

なお、この実施例のウェハの位置決め装置では、オリフ
ラの長さをＦ、ウェハ径をＲとした場合、ウェハ１が、
偏心ｆｆ１ｆｆｌが以下に示す式のしよりも小さい範囲
にセットされないとセンタリングが不可能となる。

Ｌ−［Ｒ２−（Ｆ／　　２）　　２　］　　４−　　（
Ｆ／　　２）／ｌａｎ　　（π／　５） しかしながら、上記りの値は、４インチウェハの場合で
２０．７５ｍｍとなり、実際には問題にならない。

［発明の効果］ 上述のように、本発明のウェハの位置決め装置では、従
来に比べて装置の構成を簡素化することができ、かつ、
正確にウェハの位置決めを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のウェハの位置決め装置を示
す斜視図、第２図は第１図の要部を示す側面図、第３図
は第１図装置によりウェハの偏心量および偏心方向のｎ
出方法を説明するための図、第４図は第１図の演算・制
御部の動作を示すフローチャート、第５図は従来のウェ
ハの位置決め装置の要部を示す側面図である。 １・・・・・・ウェハ、２・・・・・・ウェハホルダ、
３・・・・・・搬送機構、４・・・・・・バキュームプ
レート、５・・・・・・駆動部、６・・・・・・ウェハ
保持機構、７・・・・・・チャックベース、８・・・・
・・回転駆動部、９・・・・・・基体、１０・・・・・
・検出機構、１１・・・・・・検出部、１２・・・・・
・駆動部、１３・・・・・・アーム、１４・・・・・・
演算・制御部。 出願人　　東京エレクトロン株式会社 代理人　弁理士　　須　山　佐　− 第１図 しエヘ」 第２図 第３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）予め回転中心位置が記憶された保持機構にウェハ
   を保持し、このウェハを所定角度回転させこのウェハの
   端部の位置を少なくとも３点以上検出し、これらの位置
   情報および上記回転中心間の距離データから上記ウェハ
   の偏心方向および偏心量を求め、位置補正することを特
   徴とするウェハの位置決め装置。
2. （２）ウェハの偏心方向および偏心量は、回転中心およ
   びウェハ端部との距離を５点以上測定し、この後、前記
   距離のデータの中から３つのデータを使用して前記ウェ
   ハの偏心方向および偏心量を算出するステップ、前記３
   つのデータのうち少なくとも１つを他のデータに置換え
   て前記ウェハの偏心方向および偏心量を算出するステッ
   プ、これらの偏心方向および偏心量を比較するステップ
   を、比較した偏心方向および偏心量がほぼ一致するまで
   所定回数を限度として繰り返し、前記ウェハの偏心方向
   および偏心量を求めることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のウェハの位置決め装置。