JP2515596B2 - 円板状物の周縁の特異点の検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えば半導体ウエハのオリエンテーショ
ンフラットのような円板状物の周縁の特異点の検出装置
に関するものである。

［従来の技術］ 例えば、LSI等の製造のための半導体ウエハの加工プ
ロセスにおいては、半導体ウエハの周縁の特異点の検出
が必要な場合がある。その一例として最近行われるよう
になってきたウエハ周辺露光の場合を取上げる。

ICやLCI等の製造工程においては、微細パターンを形
成するにあたって、シリコンウエハ等の表面にレジスト
を塗布し、さらに露光，現像を行いレジストパターンを
形成することが行われる。次に、このレジストパターン
をマスクにしてイオン注入，エッチング，リフトオフ等
の加工が行われる。

通常、レジストの塗布はスピンコート法によって行わ
れる。スピンコート法はウエハ表面の中心位置にレジス
トを注ぎながらウエハを回転させ、遠心力によってウエ
ハの全表面にレジストを塗布するものである。

しかし、加工に利用されるのはウエハ表面全域ではな
い。即ち、レジストの塗布されたウエハはいろいろな処
理工程及びいろいろな方式で搬送や保管され、周辺部の
全周もしくはその一部を保持に利用するので、あまり周
辺部までは利用できない。また一般に周辺部では、回路
パターンが歪んで描かれたり、歩留りが悪かったりす
る。ところで、レジストがポジ型レジストの場合、パタ
ーン形成のための露光工程を経ても、このパターン形成
に利用しない周辺部のレジストは残留し、ウエハ周辺部
を機械的につかんで保持したり、ウエハ周辺部がウエハ
カセット等の収納機の壁にこすれたりして「ゴミ」の発
生源となる。このようにポジ型レジストの場合ウエハ周
辺部に残留した不要レジストが「ゴミ」となって歩留ま
りを低下させることは、特に集積回路の高機能化、微細
化が進みつつ現在、深刻な問題となっている。

そこで、このような現像後も残留したウエハ周辺部の
不要レジストを除去するため、パターン形成のための露
光工程とは別にウエハ周辺部の不要レジストを現像工程
で除去するために別途露光するウエハ周辺露光が行われ
ている。

このウエハ周辺露光は、レジストが塗布された半導体
ウエハを回転させながら、ライトガイドファイバで導か
れた光を半導体ウエハの周辺部に照射して露光するもの
である。この場合、半導体ウエハのオリエンテーション
フラットは半導体ウエハを回転させただけではうまく露
光できず、オリエンテーションフラットを検出し、この
オリエンテーションフラットを所定位置に配置して、ラ
イトガイドファイバを直線的に動かすなどして露光する
ことが必要である。ただ、この場合、ライトガイドファ
イバの出射端をウエハのエッジにならって追従制御する
ようにすれば、オリエンテーションフラットの検出等の
動作は不要にできる。

しかし、ウエハ周辺部の所定箇所を選択的に露光しよ
うとした場合、該選択の際の基準として、どうしてもオ
リエンテーションフラットのような特異点の検出が必要
となる。

従来、オリエンテーションフラットのような特異点を
検出する検出方法としては、 フォトセンサの多数を一列に並べて、その上を円板状
物を回転させて、フォトセンサのON−OFFによって検出
する方法。

CCDを用いて円板状物のイメージ像を形成させる方
法。

等が考えられていた。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の円板状物の特異点の検出方法のう
ち、フォトセンサのON−OFFによる場合は必要な精度が
得られず、またCCDによる場合は画像処理プログラムが
必要なため、処理時間が長くなり、かつコストの高いも
のとなる欠点があった。

この発明はかかる課題を解決するためになされたもの
で、円板状物の特異点を簡易な方法で安価に、かつ短時
間に精度良く検出する円板状物の特異点の検出装置の提
供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、この発明の円板状物の
周縁の特異点の検出装置は、 円板状物を回転させる回転機構と、 円板状物の回転角度の読取り手段と、 円板状物の周縁を検出する周縁検出用センサと、 周縁検出用センサが常に回転する円板状物の周縁を検
出するように、周縁検出用センサを回転軸に向けて直線
移動させて位置制御する周縁検出用センサの位置制御手
段と、 位置制御手段による位置制御が行われている周縁検出
用センサの位置の検出手段と、 位置検出手段により検出された周縁検出用センサの位
置の情報と、前記回転角度の読取り手段に読取られた円
板状物の回転角度の記憶手段と、 記憶手段に記憶された周縁検出用センサの位置の情報
と回転角度とから円板状物の周縁の特異点を算出する所
定の演算を行う演算手段とを具備したことを特徴とす
る。

［作用］ 上記の構成を有することにより、円板状物の円周の中
心と、回転中心との一致、不一致に拘らず、円板状物の
周縁の特異点を短時間に精度良く正確に検出することが
できる。

［実施例］ 本実施例においては円板状物として半導体ウエハを例
にとり、この半導体ウエハの周縁の特異点の検出方法に
関して以下に説明する。

第１図は本発明の実施例の概略説明図で、同図（イ）
がその装置系の説明図である。

第１図（イ）中、１は円板状物としての半導体ウエ
ハ、1tは半導体ウエハの回転軸、31は回転ステージ、32
はステージ駆動機構で、回転ステージ31及びステージ駆
動機構32により本実施例の回転機構３が構成される。５
は回転角度の読取り手段、13は発光器、17は受光器、61
はセンサヘッドで、発光器13,受光器17及びセンサヘッ
ド61により本実施例の周縁検出用センサとしてのフォト
センサ６が構成される。８は位置制御手段を示す。

第１図（ロ）中、９はフォトセンサの位置検出手段、
12は記憶手段、14は演算手段を示す。

第１図に示すように、フォトセンサ６は常に半導体ウ
エハの周縁1eを検出するように制御される。即ち、第１
図（ロ）に示すように、発光器13からの光を受けた受光
器17の光電流は、増幅器10で増幅され、比較器11で比較
される。比較器11の基準電圧は、第１図（イ）に示す光
軸Ｈが周縁1eに接するようフォトセンサ６を配置した際
に発生する光電流の値として予め設定される。比較器11
の出力信号は位置制御手段８に送られ、位置制御手段８
はこの比較器11からの信号により、発光器13及び受光器
17を一体に保持するセンサヘッド61を回転軸1tに向けて
直線移動させて、フォトセンサ６の位置制御を行う。こ
の位置制御手段８としては、具体的にはサーボモータが
用いられる。

一方、位置制御手段８により位置制御されているフォ
トセンサ６の位置は、位置検出手段９によって検出され
る。この位置検出手段９としては、例えば位置制御手段
８として用いられたサーボモータのパルスをカウントす
るパルスカウンタなどが用いられる。例えば、サーボモ
ータの１パルスのフォトセンサ６の移動距離は予め判る
ので、位置制御開始前の所定の対比位置を基準点とし
て、その回転角度の時点で基準点から何パルスカウント
したかがわかれば、フォトセンサ６の位置が検出でき
る。尚、サーボモータから負のパルスが出力される場合
は、回転軸1tから遠ざかる向きにフォトセンサ６が移動
しているので、当然マイナスのカウントをすることにな
る。

位置検出手段９により検出されたフォトセンサ６の位
置の情報及び回転角度読取り手段５により読取られた半
導体ウエハ１の回転角度は、逐次記憶手段12に送られ記
憶される。即ち、記憶手段12には、ある回転角度の時、
半導体ウエハ１がある位置から何度回転したとき一定の
位置を基準点にしてフォトセンサ６がどの位置にあった
かのデータが格納される。このようにして、半導体ウエ
ハ１を一回転（360度）回転させ、おのおのの回転角度
での上記データが記憶手段12に蓄積されることになる。
記憶手段12としてはICメモリが用いられる。

第２図は本発明の実施例における特異点を説明するた
めの図である。

第２図中、１は半導体ウエハ、O_Tは半導体ウエハの回
転中心、1fはオリエンテーションフラット、Ｏは特異点
の一例としてのオリエンテーションフラットの原点を示
す。

従来の技術において説明したように、例えばウエハ周
辺露光におけるウエハ周辺部の所定箇所の選択的露光に
おいては、選択の際の基準位置を知る必要がある。従来
より半導体ウエハ１には結晶構造の方向性を示すオリエ
ンテーションフラット1fが設けられており、本実施例で
はこのオリエンテーションフラット1fを検出して基準位
置とする。但し、オリエンテーションフラット1fは長さ
ABを有するので、特異点としては、回転中心O_Tとオリエ
ンテーションフラット1fに引いた垂線とオリエンテーシ
ョンフラット1fとの交点を選び、点Ｏをオリエンテーシ
ョンフラットの原点即ち特異点とする。尚、回転中心O_T
は半導体ウエハ１の円周の中心とは必ずしも一致せず、
従って点Ｏは必ずしも線分ABの中点にあるわけではな
い。本実施例は第１図（イ）に示す回転ステージ３の回
転中心と半導体ウエハ１の円周の中心を一致させる、セ
ンタリング動作をしないことを前提にしているからであ
る。また、この他、周縁に小さな切欠き等を設けてアラ
イメント等に利用するような半導体ウエハも最近では使
用されており、この場合には、この切欠きを特異点とし
て検出することになる。

第３図は第１図（ロ）の記憶手段12に記憶されたフォ
トセンサの位置と回転角度との関係のデータの説明図で
ある。前述の通り、位置検出手段９から送られたフォト
センサの位置の情報は、位置検出手段９としてのパルス
カウンタがカウントしたパルス数である。このパルス数
ｎを回転角度θで微分したdn/dθは、フォトセンサの変
位量に相当するので、これを第３図の縦軸とする。ま
た、横軸は回転角度θである。尚、回転角度θは第１図
の回転角度読取り手段５からのデータを使用せずに、回
転ステージ31の回転の角速度（ω）のデータを予め記憶
手段12に入力しておき、θ＝ωt,dθ＝ωdtの演算を演
算手段14で行って求めるようにしても良い。また、領域
Ｆ以外でdn/dθ≠０であるのは、前述の通り、回転中心
と半導体ウエハの円周の中心とがズレているためであ
る。

半導体ウエハの回転が始まり、周縁の位置変化に追従
してフォトセンサが移動すると、第４図に点線で示すよ
うに、dn/dθの値が変化する。ここで、dn/dθが大きく
＋側，−側に変化している領域Ｆは、フォトセンサがオ
リエンテーションフラットの部分を検出している角度範
囲であると考えられる。さらに、該領域Ｆ内で、dn/dθ
＝０となっている点θ_Ｏは、オリエンテーションフラッ
トの検出時においてフォトセンサの変位量が０の点であ
るから、第２図において、フォトセンサが最も回転中心
O_T側に寄っている状態を示す。この状態は第２図に示す
ように、フォトセンサの光軸Ｈが原点０で周縁に接した
状態であり、前記θ_Ｏを求めることにより原点Ｏの位置
を知ることが可能となる。従って、第１図の演算手段14
では、領域Ｆ内で、dn/dθ＝０となっている点θ_Ｏを求
める演算を行えば良いことになる。また、上記実施例で
はオリエンテーションフラットを有するウエハについ
て、そのオリエンテーションフラットの原点を求める方
法について説明したが、この発明はオリエンテーション
フラットの原点のみに限らず、円板状物の周縁の特異点
の検出すべてに上記実施例に述べた検出方法によって求
めることができることは勿論である。

さらに、本実施例では周縁検出用センサとして透過型
のフォトセンサを用いたが、これに限られるものではな
く、反射型のフォトセンサや磁気センサ等の各種のセン
サの使用が可能である。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、この発明の円板状物の周縁の特
異点の検出装置は、回転機構における回転中心と、被処
理物の回転中心との一致，不一致に拘らず、短時間に、
簡単な方法で円板状物の周縁の特異点を検出することが
できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の概略説明図で、同図
（イ）がその装置系の説明図、同図（ロ）がその信号処
理系の説明図である。 第２図は、本発明の実施例における特異点を説明するた
めの図である。 第３図は、第１図の記憶手段に記憶されたフォトセンサ
の変位量と回転角度との関係のデータの説明図である。 図中、 1:円板状物としての半導体ウエハ 3:回転機構 6:周縁検出用センサとしてのフォトセンサ 8:位置制御手段 9:周縁検出用センサの位置検出手段 12:記憶手段 14:演算手段 1e:半導体ウエハの周縁 1f:オリエンテーションフラット 1t:半導体ウエハの回転軸 O:特異点としてのオリエンテーションフラットの原点

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円板状物を回転させる回転機構と、 円板状物の回転角度の読取り手段と、 円板状物の周縁検出する周縁検出用センサと、 周縁検出用センサが常に回転する円板状物の周縁を検出
   するように周縁用センサを回転軸に向けて直線移動させ
   て位置制御する周縁検出用センサの位置制御手段と、 位置制御手段による位置制御が行われている周縁検出用
   センサの位置の検出手段と、 検出手段により検出された位置の情報と前記回転角度の
   読取り手段に読取られた円板状物の回転角度の記憶手段
   と、 記憶手段に記憶された周縁検出用センサの位置の情報と
   回転角度とから円板状物の周縁の特異点を算出する所定
   の演算を行う演算手段と を具備したことを特徴とする円板状物の周縁の特異点の
   検出装置。
2. 【請求項２】被処理物の周縁部及びその特異点を検出す
   る周縁部検出機構は、発光素子及び受光素子からなるフ
   ォトセンサからなることを特徴とする請求項（１）に記
   載の円板状の被処理物の周縁の特異点の検出装置。
3. 【請求項３】円板状の被処理物は半導体ウエハであるこ
   とを特徴とする請求項（１）に記載の特異点の検出装
   置。