(57)【要約】【課題】ワークが平面形状を保有できない場合であっても、ワークの外周領域における垂れ下がり及び上下のばたつきを抑制してテーブルの回転時等におけるワークの損傷を効果的に防止でき、また、ワークの外周位置を安定して検出し、ワークの中心位置と方位マークを高精度に揃えることができるようにすること。【解決手段】平面内で回転可能に設けられるとともに、ウエハＷを吸着可能な載置面１２Ａを備えたテーブル１１と、このテーブル１１をＸ、Ｙ軸方向に移動させる移動装置３０と、ウエハＷの外縁位置を検出するセンサ５０とを備えてアライメント装置１０が構成されている。載置面１２Ａは、ウエハＷの外周より内側に位置するように設けられている。この一方、テーブル１１の外側には、載置面１２Ａと略同一平面上に位置する受け部材１５が設けられ、この受け部材１５は、ウエハＷより大きい平面形状を備えている。【選択図】      図１
2004200643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略板状のワークの中心位置及び方位マークを所定の位置に揃えるアライメント装置において、
平面内で回転可能に設けられるとともに、前記ワークの吸着孔が設けられた載置面を有するテーブルと、このテーブルを移動させる移動装置と、前記ワークの外縁部分近傍に配置されて当該外縁位置を検出するとともに、前記テーブルを所定位置に移動させるための位置検出データを出力するセンサとを含み、
前記載置面は、前記ワークの外周より内側に位置する大きさに設けられる一方、前記テーブルの外側に設けられて前記載置面と略同一平面上に位置する受け部材を設け、この受け部材の外周は、ワークの外周より更に外側に位置する平面形状を備えていることを特徴とするアライメント装置。
【請求項２】
前記センサは、光学的にワークの外周部を挟むように設けられた受光素子及び発光素子を含み、
前記受け部材は、透光性を有する材料を用いて構成されていることを特徴とする請求項１記載のアライメント装置。
【請求項３】
前記発光素子は、ガラス状の散乱体とした受け部材により構成されるとともに、当該受け部材の側方から光を入射させることで反射投光可能に設けられていることを特徴とする請求項２記載のアライメント装置。
【請求項４】
前記受け部材は、テーブルの外周回りに着脱自在に設けられていることを特徴とする請求項１，２又は３記載のアライメント装置。
【請求項５】
略板状のワークの中心位置及び方位マークを所定の位置に揃えるアライメント装置において、
平面内で回転可能に設けられるとともに、前記ワークの吸着孔が設けられた載置面を有するテーブルと、このテーブルを移動させる移動装置と、前記ワークの外縁部分近傍に配置されて当該外縁位置を検出するとともに、前記テーブルを所定位置に移動させるための位置検出データを出力するセンサとを含み、
前記テーブルは、透光性を有する材料により構成されているとともに、外周縁が前記ワークの外周より更に外側に位置する大きさを備えて構成されていることを特徴とするアライメント装置。
【請求項６】
前記ワークは、極薄厚の半導体ウエハからなることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載のアライメント装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アライメント装置に係り、更に詳しくは、ワークとこれを吸着するテーブルの外周縁との接触によるワークの損傷を防止でき、また、ワークの外縁位置を高精度に検出することのできるアライメント装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ワーク（半導体ウエハ（以下、ウエハという））の処理工程には、ウエハの一方の面に回路面を形成した後に、例えば、回路面をフィルムで保護しつつ裏面を研磨する工程等の様々な工程を経て所定のチップサイズに切り出すダイシング工程等がある。
この間様々な工程において、ウエハアライメント装置（ウエハ位置決め装置）と呼ばれて、ウエハ中心を所定の位置に移動させると共にチップの配列方向を所定方向に揃えることを目的とする装置が工程内の各種装置内に組み込まれることが多い。
アライナーと呼ばれるこの装置は、最も脆いウエハ外周縁を機械的に触らない非接触式が主流になってきており、光学式センサと回転や水平移動のウエハ移動手段とによるウエハ外形の特徴及び位置情報からウエハ中心位置や方位を計算によって求める機能を備えており、移動手段によって、予め定められた位置にウエハを移動させることができるようになっている。
【０００３】
より具体的には、アライナーは、ロボット等の移動手段によって、テーブルに設けられた略平面状のウエハ載置面上にウエハが載置されると、当該ウエハ載置面の内側に設けられたウエハ吸着手段によりウエハを吸着しながら水平面内でテーブルと共に載置面とウエハを回転させ、テーブル回転位置に対するウエハ外周位置を、チップの配列方向基準を示す方位マーク位置と共に、センサヘッドで検出し、ウエハ中心位置及び方位マークを所定の位置に揃えるためのデータを出力するセンサの出力データに基づいて水平面内でテーブルを回転及びＸＹ方向に移動させて、ウエハ中心位置及び方位マークを所定の位置に揃え、次工程への移載にそなえるものである。
アライナーは、プローバと呼ばれるテスタや、リングフレームとウエハとを粘着フィルムで一体に貼り付けるウエハマウンタや、ダイシング装置など様々な装置で使用されている。
【０００４】
センサヘッドのタイプとして、センサヘッドが発光側と受光側で構成される光学式の場合、ワーク外周部を発光側と受光側で光学的に挟むように配置して、透過光量の変化情報からウエハ外周位置を検出する様にした透過式センサ方式を採用することも多い。
この方式の場合、一般に、ウエハ外周部はテーブルの外側にあって、空中にせり出すように配置され、センサヘッドは、そのせり出した部分の位置を検出できるように構成されている。このような方式の場合、ダイシング前のウエハなら厚さが２００μｍ程度までなら、支障なく運用可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最近では、ウエハの厚みが５０μｍ〜２００μｍ程度に非常に薄厚化されたものが要求されてきており、これにより、研磨済のウエハが平面形状を保有することができず、テーブルの外側にはみ出たウエハ外周領域が自重で垂れ下がる場合がある。このため、従来タイプのアライメント装置では、テーブルを回転させたときに、当該回転による風圧によりウエハ外周領域が上下に変位してばたつきを生じ易くなる。この際、ウエハの外周領域は、テーブルの外周縁との接触位置を支点とする梃子の原理の作用により、前記接触位置に集中的に強い負荷が発生してしまい、ウエハの面が損傷するという不都合を招来する。かかる不都合は、前記ばたつきが大きくなる程、すなわち、テーブルの回転速度が速くなったり、ウエハのはみ出し幅が大きくなる程、顕出することとなり、これが、テーブルの回転速度の設定やサイズを制約するという問題となる。また、ウエハの垂れ下がりやばたつきにより、ウエハの外縁の位置を検出することが困難になり、センサによる検出精度が低下してしまうという不都合もある。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、このような不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、ワークが平面形状を保有できない場合であっても、ワークの外縁位置を安定して検出することができ、ワークの外周領域における上下のばたつきを少なくしてワークの損傷を効果的に防止することができ、ワークの中心位置及び方位マークを所定の位置に揃えることができるアライメント装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、略板状のワークの中心位置及び方位マークを所定の位置に揃えるアライメント装置において、
平面内で回転可能に設けられるとともに、前記ワークの吸着孔が設けられた載置面を有するテーブルと、このテーブルを移動させる移動装置と、前記ワークの外縁部分近傍に配置されて当該外縁位置を検出するとともに、前記テーブルを所定位置に移動させる位置検出データを出力するセンサとを含み、
前記載置面は、前記ワークの外周より内側に位置する大きさに設けられる一方、前記テーブルの外側に設けられて載置面と略同一平面上に位置する受け部材を設け、この受け部材の外周は、ワークの外周より更に外側に位置する平面形状を備える、という構成を採っている。このような構成によれば、ワークを受け部材の外周からはみ出さないようにテーブル及び受け部材上に乗せることができ、従来のようなワークの外周領域における垂れ下がりを回避することが可能となる。これによって、テーブルの回転時におけるウエハ外周領域のばたつきを抑制してワークのテーブル外周縁における傷等の損傷を防止することができ、ひいては、テーブルの回転速度やサイズの制約を緩和して、アライメント装置の設計の自由度が高まるという効果を得る。しかも、ワークの垂れ下がりやばたつきが回避されるため、センサによるワーク外縁部分の検出を安定して行うことができ、ワークの中心位置と方位マークを高精度に揃えることも可能となる。
【０００８】
本発明において、センサは、光学的にワークの外周部を挟むように設けられた受光素子及び発光素子を含み、
前記受け部材は、透光性を有する材料を用いて構成される、という構成を採っている。このような構成では、ワークの外縁位置の検出を行うときに、発光素子から照射される光が受け部材を透過して受光素子に捕捉されるので、受け部材の存在に拘わらず、受光素子及び発光素子の位置を決定することができる。
【０００９】
また、前記発光素子は、ガラス状の散乱体とした受け部材により構成されるとともに、受け部材の側方から光を入射させることで反射投光可能に設けられる、という構成を採用することができる。これによれば、受け部材を利用して発光素子を構成することができるので、センサの構造の省スペース化及び簡略化を達成することが可能となる。
【００１０】
更に、前記受け部材は、テーブルの外周回りに着脱自在に設けられる、という構成も併せて採用するとよい。このような構成では、既存のアライメント装置に受け部材を容易に取り付けることができる。また、数種類のサイズの受け部材を用意することにより、ワークの平面サイズが変化した場合であっても、これに応じて受け部材を交換することができ、アライメント装置の汎用性を向上させることが可能となる。
【００１１】
また、本発明は、略板状のワークの中心位置及び方位マークを所定の位置に揃えるアライメント装置において、
平面内で回転可能に設けられるとともに、前記ワークの吸着孔が設けられた載置面を有するテーブルと、このテーブルを移動させる移動装置と、前記ワークの外縁部分近傍に配置されて当該外縁位置を検出するとともに、前記テーブルを所定位置に移動させるための位置検出データを出力するセンサとを含み、
前記テーブルは、透光性を有する材料により構成されているとともに、外周縁が前記ワークの外周より更に外側に位置する大きさを備える、という構成を採ることもできる。このような構成とすることで、テーブルを簡易なものとすることが可能となる。
【００１２】
更に、前記ワークは極薄厚の半導体ウエハからなる、という構成を採っている。これにより、半導体ウエハの製造ラインに本装置を組み込むことにより、ウエハの傷等を防止してチップの歩留まり等が向上することが期待できる。
【００１３】
なお、本明細書において、「極薄」とは、半導体ウエハの厚さが約３０μｍ〜１５０μｍとなるものについて用いられる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
［第１実施形態］
図１には、第１実施形態に係るアライメント装置の概略正面図が示されている。この図において、アライメント装置１０は、略円盤状のワークとしてのウエハＷを支持するテーブル１１と、当該テーブル１１をＸ、Ｙ軸方向に移動させる移動装置３０と、前記テーブル１１を略水平面内で回転させる回転装置４０と、前記ウエハＷの外縁部分近傍に配置されたセンサ５０とを備えて構成されている。ここで、ウエハＷは、極薄厚に形成されるとともに、結晶の方向性を表す位置決め用のＶノッチＷ１を外周（図２中右端側）に備えている。
【００１６】
前記テーブル１１は、図２にも示されるように、平面視円盤状をなす載置面１２Ａを有するテーブル本体１２と、このテーブル本体１２の下面側に配置されたチャンバ１３とにより構成されている。載置面１２Ａは、その直径がウエハＷの直径若しくは大きさよりも小さく設けられて載置面１２Ａの外周縁がウエハＷの外周縁よりも内側に位置するようになっている。従って、図２にも示されるように、当該ウエハＷの外縁部分が載置面１２Ａの外縁よりも所定量突出するようになっている。載置面１２Ａの面内には、上下方向に貫通する多数の吸着孔１２ａが形成されており、前記チャンバ１３内を図示しない真空ポンプ又は減圧ポンプを介して脱気することで載置面１２Ａ上に移載されるウエハＷが吸着可能とされている。ここで、テーブル本体１２の外周側には、載置面１２Ａと略同一平面上に位置する受け部材１５が取り付けられている。
【００１７】
前記受け部材１５は、特に限定されるものでないが、本実施例では、石英ガラス等の透光性を有する材料を用いて構成されている。受け部材１５は、略円形のリング状に設けられ、その中央部にテーブル本体１２の外周に沿う内周面を備えた丸穴１５Ａが形成されている。受け部材１５は、その直径がウエハＷの直径よりも大きい平面形状に形成されている。また、受け部材１５は、テーブル本体１２の外周側に設けられた複数の突起１２Ｂ上に載置されてねじ止めされており、テーブル１１の上方から着脱自在に設けられている。
【００１８】
前記移動装置３０は、図１中左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能に設けられたＸ軸移動体３１と、このＸ軸移動体３１の上部に配置されて図１中紙面直交方向（Ｙ軸方向）に移動可能に設けられたＹ軸移動体３２とからなる。Ｘ，Ｙ軸移動体３１，３２は、公知の送りねじ軸装置を装備して構成され、モーターＭ１，Ｍ２をそれぞれ駆動することにより、Ｘ，Ｙ軸に沿って高精度に移動可能とされている。また、Ｙ軸移動体３２の上面側にはテーブル支持体３５が設けられている。このテーブル支持体３５は、ベース３６と、当該ベース３６から上方に延びる複数の支柱３７と、これら支柱３７の上端に配置された上部軸受プレート３８と、支柱３７の下端側に配置された下部軸受プレート３９とにより構成され、上部及び下部軸受プレート３８，３９により後述する支持軸４３及びこれに支持されたテーブル本体１１が回転可能とされている。
【００１９】
前記回転装置４０は、前記上部軸受プレート３８の図１中右側に突出した領域の下面側に支持されたモーターＭ３と、このモーターＭ３の出力軸４１に固定された第１のプーリー４２と、前記チャンバ１３の下面側に設けられた支持軸４３の外周に位置する第２のプーリー４４と、これら第１及び第２のプーリー４２，４４間に掛け回されたベルト４５とにより構成され、モーターＭ３が回転することで、支持軸４３及びテーブル１１が水平面内で回転可能となっている。
【００２０】
前記センサ５０は、カメラにより画像処理可能な機能を有するタイプのものにより構成されている。具体的には、受け部材１５の下部に配置された発光素子５１及び上部に配置された受光素子５２とにより構成されている。これらの各素子５１，５２は、発光面５１Ａ及び受光面５２ＡがウエハＷの外縁部分と重なり合う位置に設けられており、前記ＶノッチＷ１の位置を検出してウエハＷの位置決めをするようになっている。
【００２１】
次に、第１実施形態における全体的動作について説明する。
【００２２】
先ず、図示しない移載装置によってウエハＷをテーブル１１上に移載すると同時に、チャンバ１３を減圧して吸着孔１２ａにより空気を吸い込み、載置面１２Ａ上にウエハＷを吸着保持する。この際、ウエハＷの中心領域は、載置面１２Ａにより吸着される一方、ウエハＷの外周領域が受け部材１５の外周からはみ出すことなく受け部材１５の上面上に乗ることとなる。
【００２３】
次いで、回転装置４０のモーターＭ３が駆動してテーブル１１を回転し、この回転により、前記発光素子５１から受光素子５２に向かう光により、ＶノッチＷ１の位置を検出し、当該検出データによってウエハＷの中心位置とＸ軸及びＹ軸の原点とのずれ量が特定され、これに基づいて、前記Ｘ軸移動体３１及びＹ軸移動体３２を所定量駆動してウエハＷの中心位置及び方位マークを所定の位置に揃える。この位置決めを終えた後、前記移載装置又は別異の図示しない移載アームによってウエハＷを吸着し、次工程装置、例えば、マウンター装置又はダイシング装置のテーブル上にウエハＷを所定の状態で移載することができる。
【００２４】
従って、このような第１実施形態よれば、ウエハＷの外周領域が受け部材１５の外周からはみ出すことなく受け部材１５上に乗るため、極薄タイプのウエハＷを対象とした場合であっても、ウエハＷの外周領域における垂れ下がりやばたつきを防止することができる。これにより、センサ５０が外縁位置を検出する際、位置ずれやピンボケ等の位置検出不良を回避することができ、また、テーブル本体１２の外周縁によりウエハＷの下面側が傷付くことを回避することが可能となる。
【００２５】
［第２実施形態］
図３には、本発明に係るアライメント装置の第２実施形態が示されている。この第２実施形態は、第１実施形態におけるテーブル本体１２と受け部材１５とを一体化させたところに特徴を有する。具体的には、第２実施形態におけるテーブル６０は、全体的に透光性を有する材料、例えば、石英ガラスによって構成されるとともに、外周縁がワークＷの外周縁よりも外側に位置する大きさに設けられている。また、テーブル６０は、チャンバ１３を構成する外周フランジ部１３Ａに図示しないねじ等を介して固定されているとともに、チャンバ１３に対応した領域に、第１実施形態と同様の吸着孔６０ａが形成されている。その他の構成は、実質的に、第１実施形態と同様である。従って、図３において、第１実施形態と同一部分については同一符号を用いて説明を省略する。
【００２６】
このような第２実施形態によれば、第１実施形態で得られる効果の他に、テーブル６０の構成が簡易になり、部品点数の削減を通じて装置の製造コストを低廉なものにできる、という更なる効果を付加することができる。
【００２７】
なお、前記各実施形態ではウエハＷを対象としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、中心出しや位置決めを必要とするその他の板状体であってもよい。また、ウエハＷは、下面側を吸着するタイプのものに限らず上面側を吸着するものであってもよい。
【００２８】
また、センサ５０は、前述した構成に限られるものでなく、例えば、受光素子５２による受光量を予め設定した受光量と比較することでウエハＷの位置ずれを検出するような構成としたり、エリアセンサ、ラインセンサ等を採用することもできる。また、同一の性能を有する限りにおいてセンサ５０は他の反射型、透過型センサであってもよい。更に、第１実施形態における受け部材１５、第２実施形態におけるテーブル６０の外周側上面及び又は下面を光学的に荒らしてすりガラス状の散乱体とし、それらの側方からランプなどの発光体やファイバーライトガイド光出射口からの光を入射させることにより、受け部材１５及びテーブル６０自体に反射機能を付与してセンサ５０の発光素子として機能させることもでき、これによっても、発光素子としての受け部材１５又はテーブル６０と受光素子５２とによりウエハＷの外周部が光学的に挟まれるようになる。
【００２９】
更に、受け部材１５及びテーブル６０の材質は、石英ガラスに限られず、例えば、アクリル板、ポリ塩化ビニル板等のプラスチック板も使用できる。要するに、発光素子５１から照射される光を受光素子５２が捕捉可能な程度の透光性を備えていれば足りる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、テーブルの外側に載置面と略同一平面上に位置する受け部材を設け、当該受け部材がワークより大きい平面形状を備えているから、ワーク外周領域を受け部材上に乗せることができる。これにより、ワーク外周領域の垂れ下がり及びばたつきを回避して、ワークの面が損傷することを効果的に防止でき、センサによるワークの位置検出と方位検出を高精度に保つことが可能となる。
【００３１】
また、受け部材は、透光性を有する材料により構成されているから、受け部材がセンサの受光素子及び発光素子の間に位置する場合であっても、受光素子が発光素子の光を捕捉することができ、受け部材の存在に拘わらず、各素子の位置を決定することが可能となる。ここで、ガラス状の散乱体とした受け部材により発光素子を構成し、受け部材の側方から入射された光により受け部材を反射投光可能とした場合には、受け部材を利用することでセンサの構造の簡略化を図ることができる。
【００３２】
更に、受け部材をテーブルの外周回りに着脱自在に設けた場合には、既存のアライメント装置に受け部材を難なく取り付けることができるばかりでなく、数種類のサイズの受け部材を用意することにより、ワークの平面サイズが変化に応じて受け部材を交換することができ、アライメント装置の汎用性が高まるという効果を得る。
【００３３】
更に、テーブル全体を透光性を有する材料により構成し、且つ、外周縁がワークの外周より更に外側に位置する大きさを備えた構成とすれば、アライメント装置におけるテーブル構造を簡易に構成することが可能となる。
【００３４】
また、ワークを極薄の半導体ウエハとした場合には、厳密な平面精度が要求されるウエハの損傷を回避して、チップの歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るアライメント装置の概略正面図。
【図２】前記実施形態に係るテーブルの平面図。
【図３】第２実施形態に係るアライメント装置の概略正面図。
【符号の説明】
１０  アライメント装置
１１  テーブル
１２Ａ  載置面
１２ａ  吸着孔
１５  受け部材
３０  移動装置
５０  センサ
５１  発光素子
５２  受光素子
６０  テーブル
６０ａ  吸着孔
Ｗ  ウエハ（ワーク）
【図１】
2004200643.tif 000003
【図２】
2004200643.tif 000004
【図３】
2004200643.tif 000005