JPS61279147A - 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】 （発明の技術分野） 本発明は、ウェハのノツチを検出し、ノツチが所定の位
置にくるように位置決めを行なう位置決め装置に関する
。

（発明の背景） 従来、半導体ウェハを位置決めするために、半導体ウェ
ハに形成したオリエンテーションフラットを光電的に検
出するものが知られており、例えば特開昭５８−１８７
１３号がある。

このものは、ウェハのほぼ中心を回転中心として回転す
る回転手段と、発光部と受光部とをウェハの周縁を挾む
ように対向して配設した光電センサーを有し、ウェハの
外形状に応じた検出信号を出力する検出手段と、検出信
号からウェハのオリエンチージョンフラットを検知して
検知信号を出力する検知手段と、回転手段の回転量に応
じた信号を発生する測定手段と、測定手段の信号の入力
に基づいて、検出信号を入力したときから回転手段を所
定量だけ回転させて停止する制御手段と、によってウェ
ハを所定の位置に位置決めしている。

ところで近年、ウェハにオリエンテーションフラットの
他にノツチと称する凹みを形成することが行なわれつつ
あシ、米国のＳＥＭＩ規格にも取り上げられるように々
ってきた。そこで、このようなノツチに基づいてウェハ
を位置決めする必要が生じてきた。ところが、従来の装
置への対応等の理由によシノッチのみを形成されたウェ
ハはまれで、通常オリエンテーションフラットが共に形
成されている。

従って、光電センサーを用いてウェハの外形状に応じた
検出信号を非接触に求める利点を生かしつつ、オリエン
テーションフラットと識別してノツチのみを検出するこ
とが望まれるが、従来の技術をそのｉｔノツチとオリエ
ンテーションフラットとを有するウェハに適用してもノ
ツチのみを検出することは困難であった。

（発明の目的） 本発明け、ノツチとオリエンテーションフラットとを有
するウェハを、非接触にノツチを検出して位置決めする
ウェハの位置決め装置を提供することを目的とする。

（発明の概要） 本発明は、ウェハの外形状に応じた検出１Ｍ号の微分信
号を求め、この微分信号を第１の閾値と比較することに
よって検出信号が大きく変化する時点を捉え、それによ
ってノツチとオリエンテーションフラットとを共に検出
し、検出信号が大きく変化した時点での検出信号を第２
の閾値とし、この第２の閾値を検出信号と比較し、検出
信号が第２の閾値を越えている時間を計数することによ
って、検出信号の大きさが第２の閾値を越える時間、す
なわち第２の閾値を越える検出信号の幅を求め、検出信
号のノツチによるレベル変化とオリエンテーションフラ
ットによるレベル変化とによって検出信号が第２の閾値
を越える幅は、前者が後者よりも小であるから、両者の
間に定めた第３の閾値によってノツチによる検出信号、
す々わちノツチを検出し、それに基づいてウェノ・を所
定位置に位置決めしている。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例のブロック図であり、第２図
は本発明の対象とするウエノ・の例、第３図はウェハの
周縁を挾むように発光部と受光部を配設した光電センサ
ーの側面図、第４図は第１図の回路動作を説明するだめ
の波形図、である。

第２図に示したように、ウェハ１には周縁にノツチ２と
オリエンテーションフラット３が形成されている。この
ようなウェハ１は、特開昭５８−１８７１３号に示され
ている如き公知のセンタリング装置によって、第３図に
示したように、テーブル４の回転中心にウエノ・１の中
心が一致するようにセットされ、テーブル４に真空吸着
等で保持される。ウェハ１の周縁を挾むように発光ダイ
オードの如き光源を含む発光部５とフォトダイオ−ドの
如き光電変換素子を含む受光部６が配設されている。両
者の位置は、例えば、発光部５からの平行光束が、ウェ
ハ１の円形部分（ノツチ２とオリエンテーションフラッ
ト３以外の部分）にあるときに、発光部５からの平行光
束がわずかに受光部６に入射し、両者の間にノツチ２、
オリエンテーションフラット３がくると受光部６への入
射光量が増えるように定められる２、 テーブル４はモータ７によって不図示の伝達装置を介し
て回転される。

第１図に示１〜だように、受光部６から得られる光電変
換信号を増幅器で増幅する等してなるウェハ１の外形状
に応じた検出信号は、検出回路１０から出力された後、
アナログ・デジタル変換回路（以下Ａ／Ｄコンバータと
称す）１１に入力されてデジタル信号となる。すなわち
、Ａ／Ｄコンバータ１１は、サンプリングパルス発生器
１２からのサンプリングパルスに同期した検出信号をデ
ジタル信号に変換する。このようにしてＡ　／　Ｄコン
バータ１１によってデジタル信号に変換された検出信号
は差分回路１３に入力される。差分回路１３は遅延回路
と引算回路とを有しており、入力された検出信号を２つ
に分岐し、一方を遅延回路に通した後、両分岐信号を引
算回路によって引き算をし、その結果、検出回路１０で
出力される検出信号の微分信号に相当する信号をデジタ
ル的に得ている。従って、差分回路１３の出力信号を微
分信号と称する。この微分信号は第１比較回路１４によ
って閾値発生回路１５からの閾値Ｔｈ＋と比較される。

閾値Ｔ　ｈ　＋は、ノツチ２又はオリエンテーションフ
ラット３が発光部５と受光部６との間にくることによっ
て検出信号が大きく変化したことを捉えるために必要十
分な値に定められる。

そして、微分信号が閾値’ｒｈｌより大きくなると第１
比較回路１４はラッチ１６にラッチ信号（論理１）を出
力する。ラッチ１６にはＡ／Ｄコンバー〉１１の出力信
号である検出信号も入力されており、その結果、ラッチ
１６はランチ信号が入力されたときのＡ／Ｄコンバータ
１１の出力信号を記憶する。ラッチ１６に記憶されたＡ
　／　Ｄコンバータ１１からの検出信号は、第２比較回
路１７の閾値’ｒｈｔと々る。第２比較回路１７にはＡ
　／　Ｄコンバータ１１からの検出信号が入力されてお
り、第２比較回路１７からは検出信号が閾値Ｔｈｔより
大きいときに論理１、小さいときに論理０が出力される
。第２比較回路１７の出力信号はカウンタ１８の制御信
号になる。すなわち、カウンタ１８はサンプリングパル
ス発生器１２からのサンプリングパルスを、第２比較回
路１７の出力が論理ｌのときにのみ計数する。また、第
２比較回路１７の出力が論理１から論理０になると、ラ
ッチ１６がクリアされると共に、カウンタ１８も遅延回
路１７０による若干の時間遅れの後にクリアされる。

カウンタ１８のｗ１数値は第３比較回路１９に入力され
る。第３比較回路１９には、閾値発生回路２０．２１か
ら閾値Ｔｈｓと閾値Ｔｈ、が入力されており、カウンタ
１８の計数値が閾値Ｔ　ｈ　ｓより小のときは端子２２
にのみ論理１が、カウンタ１８の計数値が：閾・値、　
Ｔ　ｈ　ｓと閾値Ｔｈａの間のときは端子２３にのみ論
理１が、カウンタ１８の計数値が閾値Ｔｈ、より大きい
ときは端子２４にのみ論理１が出力される。端子２２，
２３．２４は判定回路２５に接続されており、判定回路
２５は、第２比較回路１７の立下シに対応した判定同期
信号が入力されたときに端子２３に論理１が出力されて
いることによってノツチを検出する。ノツチ２に対応す
るノツチ検出信号は、回転制御回路２６に入力される。

回転制御回路２６は、ノツチ検出信号を受け、モータ７
を停止、逆転させ、ノツチ２を発光部５と受光部６の間
にもってくる様に働く。

以下、第４図を用いて動作を詳述する。

第４図（、）の如き時刻ｔ１で回転スタート信号が生ず
るとモータ７が回転しテーブル４も回転するから、ウェ
ハ１が回転する。ウェハ１の回転によって第４図（ｂ）
の如き検出信号が発生する。第４図（ｂ）は説明のため
にモータ７を連続して回転していった場合の波形図であ
って、ノツチ２が発光部５と受光部６との間にきた場合
の山形波形Ｐ＋と、オリエンテーションフラット３が発
光部５と受光部６との間にきた場合の山形波形Ｐ！とを
示している。第４図価）の検出信号はＡ　／　Ｄコンバ
ータ１１でデジタル信号に変換されて差分回路１３に入
力されるのであるが、説明を容易にするためにアナログ
波形によって説明すると、差分回路１３は、第４図（ｂ
）の検出信号と、第４図（ｂ）の検出信号をわずかに遅
延させた第４図（ｃ）との差信号である第４図（ｄ）の
信号に対応したデジタル信号を出力する。

第４図（ｄ）の信号は、第４図（ｂ）の微分信号に近似
の信号である。第４図（ｄ）の信号は第１比較回路１４
によって閾値Ｔｈ、と比較され、そのときの第４図（ｂ
）の検出信号のレベルＴｈｔがラッチ１５に閾値Ｔｈ、
として記憶される。第２比較回路１７は第４図（ｂ）の
検出信号が閾値Ｔｈ鵞と比較され、前者が後者より太き
いときに論理１となる第４図（ｅ）の信号を出力する。

カウンタ１８は第４図（ｅ）で示された論理１の幅ｈ＋
、ｈ＊をサンプリングパルスの数として計数する。第３
比較回路１９は、幅ｈ１、ｈｔの中間の幅に相当したパ
ルスの数である閾値Ｔｈ４と、幅り、に対応したパルス
の数よりも十分なパルスの数である閾値Ｔ）１３　ｈを
入力し、カウンタ１８の計数値と比較する。すなわち、
第４図（ｂ）からも明らかなように、ノツチ２に対応し
た山形波形Ｐ１とオリエンテーションフラット３に対応
した山形波形Ｐ、とを比べてみると、同レベルＴｈｉの
ところでは、前者の方が後者よりも十分幅が狭いから、
この幅の違いに基づいてノツチ２とオリエンテーション
フラット３とを識別している。

カウンタ１８の値が閾値ＴｈｓとＴｈ、の間にあると、
判定回路２５は第４図（ｆ）の如きノツチ検出信号を出
力する。

回転制御回路２６は、パルスモータ−又は、ロータリエ
ンコーダーなど回転角度検出器を併用したモータ７を制
御する。ノツチ検出信号（第４図の（ｆ））の立上りに
おける回転角度位置を検出し、あらかじめ設定されてい
るノツチの巾の１／２に相当する角度だけ逆転すること
にょシ、ノツチ２が発光部５と受光部６との間に位置さ
せることができる。

一方、回転制御回路２６は、回転角度検出器をもたない
モータ７でも制御することができる。この場合、ノツチ
検出信号（第４図の（ｆ））にて、モータ７を停止させ
、検出信号（第４図の（ｂ））が最初のピーク位置にな
る様逆転させることにより、同様に、ノツチ２が発光部
５と受光部６との間に位置させることができる。

以上の説明は、オリエンテーションフラット３より先に
ノツチ２が発光部５と受光ｓ６″との間にきた場合であ
ったが、ノツチ２よ）も先にオリエンテーションフラッ
ト３が先に発光部５と受光部６との間にきた場合には、
第２比較回路１７の出力信号が論理１から論理０になる
ときの第３比較回路１９の出力信号は、端子２４にのみ
論理１が生ずるから、判定回路２５はノツチ信号を出力
せず、回転制御回路２６はモータ７を回転し続ける。そ
して、発光部５と受光部６との間にノツチ２がくると、
既に述べたと全く同様にノツチ２が検出され、モータ７
が停止し、引き続いて発光部５と受光部６との間にノツ
チ２がきてモータ７は停止する。

なお、以上の第１図は種々の変形が可能であって、差分
回路１３をＡ／Ｄコンバータ１１の前で検出回路１０の
検出信号を微分する微分回路によって置き換えることが
できるし、また、ブロック１１ないしブロック２６をマ
イクワコンピュータ等に置き換え、ソフト的に処理を行
なわせるようになすことも容易に行なえる。

さらに、第１図ではノツチを検出した後位置決めを行な
うために、モータ７を逆転していたが、特開昭５８−１
８７１３号に示されている如く、モータ７を正回転のみ
で位置決めをしても良いことは言うまでもない。

また以上の実施例では、発光部と受光部とをウェハの周
縁を挾むように対向して配設したいわゆる透過型の検出
器を構成したが、発光部５からの光がウェハの表面で反
射して受光部６に入射するように配設したいわゆる反射
型の検出器を構成しても良いことは言うまでもない。こ
の場合には、ノツチ２、オリエンテーションフラット３
が発光部５と受光部６の反射光路中にくると、検出信号
４色 のレベルは底下するので第４図（ｂ）とは信号のレベル
関係が逆転するが、その処理に関しては全く同様に考え
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は本発
明の対象とするウェハの例、第３図はウェハの周縁を挾
むように発光部と受光部を配設した光電センサーの側面
図、第４図は第１図の回路動作を説明するための波形図
、である。 （主要部分の符号の説明） １・・・ウェハ、　　２・・・ノツチ、３・・・オリエ
ンテーションフラット、４・・・テーブル、　　１０・
・検出回路、１３・差分回路、　１４・・・第１比較回
路、１７・・・第２比較回路、　　１８・・・カウンタ
、１９・・第３比較回路、　２５・・・判定回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ノッチとオリエンテーションフラットとを有するウェハ
   を、前記ノッチを検出することによって位置決めするウ
   ェハの位置決め装置において、前記ウェハのほぼ中心を
   回転中心として前記ウェハを回転する回転手段と、 発光部と受光部とを前記ウェハの周縁形状を読み取るよ
   うに配設し、前記ウェハの周縁形状に応じた検出信号を
   出力する検出手段と、 前記検出信号の微分信号を出力する微分信号出力手段と
   、 前記微分信号を第１の閾値と比較する第１比較手段と、 前記微分信号が前記第１の閾値を越えたときの前記検出
   信号を第２の閾値として前記検出信号と比較する第２比
   較手段と、 前記検出信号が前記第２の閾値を越えている間隔を計数
   する計数手段と、 前記計数手段の計数値が第３の閾値よりも小のときノッ
   チを検出する判定手段と、 を有することを特徴とするウェハの位置決め装置。