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JP5413529B2 - Wafer positioning apparatus and wafer bonding apparatus having the same - Google Patents

Wafer positioning apparatus and wafer bonding apparatus having the same Download PDF

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JP5413529B2
JP5413529B2 JP2013072860A JP2013072860A JP5413529B2 JP 5413529 B2 JP5413529 B2 JP 5413529B2 JP 2013072860 A JP2013072860 A JP 2013072860A JP 2013072860 A JP2013072860 A JP 2013072860A JP 5413529 B2 JP5413529 B2 JP 5413529B2
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Description

本発明は、ウェハ製造分野で用いられる、ウェハ位置決め装置と、これを有するウェハ貼り合わせ装置に関する。   The present invention relates to a wafer positioning apparatus and a wafer bonding apparatus having the same used in the field of wafer manufacturing.

半導体デバイスの動作速度向上、機能高度化、大容量化など達成するための有力な手段の一つとして、ウェハの3次元積層が挙げられる。これは半導体基板内部に貫通した導線を設けたウェハを積層して導線を接続・薄加工することにより、回路の脱線長を短く出来、デバイスの高速化と低発熱化を実現出来る。また、ウェハ積層の層数を増すことにより、回路の機能を高め、メモリも容量を増やすことが出来る。   One of the effective means for achieving an improvement in the operation speed, functional advancement, and capacity increase of a semiconductor device is a three-dimensional stack of wafers. By laminating a wafer provided with a conductive wire penetrating inside the semiconductor substrate and connecting and thinning the conductive wire, the derailment length of the circuit can be shortened, and the device can be speeded up and heat generation can be reduced. Further, by increasing the number of layers of the wafer stack, the function of the circuit can be improved and the capacity of the memory can be increased.

ウェハの3次元積層を行なうには、回路形成が終わったウェハ表面に接合電極を形成し、2枚のウェハ、あるいは既に積層されたウェハと更に積層する次のウェハの電極同士が合うように位置決めして貼り合わせるウェハ貼り合わせ装置が提案され、この位置決めに際して、ウェハを回転する回転駆動部に回転角度を検出するロータリエンコーダが用いられている(例えば、特許文献1参照)。   To perform three-dimensional stacking of wafers, a bonding electrode is formed on the surface of the wafer after circuit formation, and positioning is performed so that the electrodes of two wafers or an already stacked wafer and the next wafer to be stacked are aligned with each other. Thus, a wafer bonding apparatus for bonding is proposed, and for this positioning, a rotary encoder that detects a rotation angle is used for a rotation drive unit that rotates the wafer (see, for example, Patent Document 1).

特開2004−317411号公報JP 2004-317411 A

従来のウェハ位置決め装置に用いられる回転モータは、モータ単独で基準となる絶対角度工具を用いて、エンコーダ変動を検出し、変動分を補正するための数値をモータドライバへ組み込んでいた。このため、ウェハ位置決め装置に当該モータを組み込んだのちに発生する、例えば、ストレスによるエンコーダ変動や、温度変化によるエンコーダ変動、あるは回転モータやドライバーの破損に伴う交換時に、エンコーダ変動を補正することが困難であった。   A rotary motor used in a conventional wafer positioning apparatus detects an encoder variation using an absolute angle tool that is a reference of the motor alone, and incorporates a numerical value for correcting the variation into a motor driver. For this reason, encoder fluctuations that occur after incorporation of the motor into the wafer positioning device, for example, encoder fluctuations due to stress, encoder fluctuations due to temperature changes, or replacement due to breakage of the rotary motor or driver must be corrected. It was difficult.

上記課題を解決するため、本発明は、積層された複数のウェハを有する積層ウェハと他のウェハとを貼り合わせるウェハ貼り合わせ装置であって、前記積層ウェハのうちの最上面ウェハの外形から前記最上面ウェハの所定位置を検出する外形検出手段と、前記外形検出手段の検出結果に基づいて、ウェハホルダに対して前記最上面ウェハを位置決めする位置決め装置と、前記ウェハホルダに保持された前記積層ウェハの前記最上面ウェハと前記他のウェハとを接合する接合装置と、前記積層ウェハが保持された前記ウェハホルダを前記位置決め装置から前記接合装置に搬送する搬送手段と、を備え、前記位置決め装置は、ウェハを回転させる回転駆動部と、前記回転駆動部に搭載された回転位置検出手段と、前記ウェハ上に形成されたマークの位置を計測するマーク位置検出手段と、前記ウェハを前記回転駆動部で回転した時の前記回転位置検出手段の回転角度変動を、前記マーク位置検出手段によって計測される前記マークの位置変動から導出される近似周期関数として記憶し、ウェハアライメント時に、前記回転位置検出手段の回転角度補正量を前記近似関数から算出し、前記回転角度補正量に基づき前記回転位置検出手段の回転角度を補正する制御手段と、を備えていることを特徴とするウェハ貼り合わせ装置を提供する。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is a wafer bonding apparatus for bonding a laminated wafer having a plurality of laminated wafers and another wafer, and from the outer shape of the uppermost wafer among the laminated wafers, An outer shape detecting means for detecting a predetermined position of the uppermost wafer, a positioning device for positioning the uppermost wafer with respect to a wafer holder based on a detection result of the outer shape detecting means, and the laminated wafer held by the wafer holder A bonding apparatus that bonds the uppermost wafer and the other wafer; and a transport unit that transports the wafer holder holding the laminated wafer from the positioning apparatus to the bonding apparatus. a rotation driving unit that rotates and a rotational position detection means mounted on the rotary drive unit, the mark formed on the wafer A mark position detector for measuring the position, the rotation angle variation of the rotational position detecting means when the wafer is rotated by the rotary drive unit, is derived from the positional change of the mark measured by said mark position detecting means stored as an approximate periodic function that, at the time of wafer alignment, calculates the rotational angle correction amount of the rotational position detecting means from the approximate function, the control means for correcting the rotational angle of the rotational position detecting means based on the rotational angle correction amount And a wafer bonding apparatus characterized by comprising:

また、本発明は、前記ウェハ位置決め装置を有することを特徴とするウェハ貼り合わせ装置を提供する。   The present invention also provides a wafer bonding apparatus comprising the wafer positioning apparatus.

本発明によれば、ウェハの位置決め精度を向上させたウェハ位置決め装置と、これを有するウェハ貼り合わせ装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the wafer positioning apparatus which improved the positioning precision of the wafer, and the wafer bonding apparatus which has this can be provided.

実施の形態にかかるウェハ貼り合わせ装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the wafer bonding apparatus concerning embodiment. 第1実施の形態にかかるウェハ位置決め装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a wafer positioning device according to a first embodiment. 第1実施の形態にかかるウェハ外形検出装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the wafer external shape detection apparatus concerning 1st Embodiment. ロータリエンコーダのリニアリティー検出、近似関数生成に関するフローである。It is a flow related to linearity detection and approximate function generation of a rotary encoder. ウェハ外検出結果の一例を示す。An example of a detection result outside a wafer is shown. ロータリエンコーダのリニアリティー変動をモデル的に示した図である。It is the figure which showed the linearity fluctuation | variation of the rotary encoder in model. ウェハ外形検出結果の一例を示す。An example of a wafer external shape detection result is shown. フーリエ近似関数導出のための説明表1Table 1 for deriving the Fourier approximation function フーリエ近似関数導出のための説明表2Explanation Table 2 for Deriving Fourier Approximation Function フーリエ近似関数導出のための説明表3Explanation Table 3 for Deriving Fourier Approximation Function 第2実施の形態にかかるウェハ外形検出装置の概略構成図。The schematic block diagram of the wafer external shape detection apparatus concerning 2nd Embodiment. マーク角度を説明する図。The figure explaining a mark angle.

以下、本発明の実施の形態にかかるウェハ位置決め装置と、これを有するウェハ貼り合わせ装置ついて図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, a wafer positioning apparatus according to an embodiment of the present invention and a wafer bonding apparatus having the same will be described with reference to the drawings.

図1は、実施の形態にかかるウェハ位置決め装置を有するウェハ貼り合わせ装置の概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a wafer bonding apparatus having a wafer positioning apparatus according to an embodiment.

図1において、実施の形態にかかるウェハ貼り合わせ装置1は、後述するウェハ外形検出装置10を内蔵するウェハ位置決め装置50と、位置決めされた2体のウェハをウェハホルダを介して接合して積層ウェハを形成するウェハ貼り合わせ部90とから構成されている。   In FIG. 1, a wafer bonding apparatus 1 according to an embodiment joins a wafer positioning apparatus 50 containing a wafer outer shape detection apparatus 10 to be described later and two positioned wafers via a wafer holder to form a laminated wafer. It comprises a wafer bonding part 90 to be formed.

前工程を終了してウェハ外形検出装置10に投入されたウェハは、ウェハ外形検出装置10で最上面の貼り合わせ面に対応するウェハの外形や、ウェハのノッチ位置、或いはオリフラ位置が検出される。   The wafer contour detection apparatus 10 detects the contour of the wafer corresponding to the uppermost bonding surface, the notch position of the wafer, or the orientation flat position of the wafer that has been subjected to the previous process and is loaded into the wafer contour detection apparatus 10. .

ウェハ外形検出装置10の検出結果に基づき、ウェハのノッチ位置或いはオリフラ位置が後述するウェハ位置決め装置50で後述するウェハホルダの所定位置に位置決めされる。   Based on the detection result of the wafer contour detection device 10, the notch position or orientation flat position of the wafer is positioned at a predetermined position of a wafer holder described later by a wafer positioning device 50 described later.

ウェハ位置決め装置50でウェハホルダに位置決めされたウェハとウェハホルダのセットは、搬送ロボット2でウェハ貼り合わせ部90に搬送され、2体のウェハがウェハホルダを介してウェハ貼り合わせ部90で接合されて貼り合わせウェハ11(以後、単板ウェハ、積層ウェハとも単にウェハと記す)が形成される。   The wafer positioned on the wafer holder by the wafer positioning device 50 and the set of wafer holders are transferred to the wafer bonding unit 90 by the transfer robot 2, and the two wafers are bonded together by the wafer bonding unit 90 via the wafer holder. A wafer 11 (hereinafter referred to simply as a wafer) is formed.

(第1実施の形態)
次に、第1実施の形態にかかるウェハ位置決め装置50について説明する。
(First embodiment)
Next, the wafer positioning apparatus 50 according to the first embodiment will be described.

図2は、第1実施の形態にかかるウェハ位置決め装置の概略構成図である。図3は、第1実施の形態にかかるウェハ外形検出装置10の概略構成図である。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the wafer positioning apparatus according to the first embodiment. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the wafer outer shape detection apparatus 10 according to the first embodiment.

図2、図3において、ティーチングウェハ11(以後、単にウェハと記す)が、回転モータ12の回転軸に固定されたターンテーブル13に載置される。また、回転モータ12には、回転モータ12の回転位置(回転角度)を検出するためのロータリーエンコーダ14が内蔵されている。以降の説明では、ターンテーブル13上にティーチングウェハ11を載置した場合について説明するが、本ウェハ外形検出装置10は、製品ウェハの外形検出に用いられる装置である。   2 and 3, a teaching wafer 11 (hereinafter simply referred to as a wafer) is placed on a turntable 13 fixed to the rotation shaft of the rotary motor 12. Further, the rotary motor 12 incorporates a rotary encoder 14 for detecting the rotational position (rotation angle) of the rotary motor 12. In the following description, a case where the teaching wafer 11 is placed on the turntable 13 will be described. However, the wafer outline detecting device 10 is an apparatus used for detecting the outline of a product wafer.

ティーチングウェハ11とは、図12に示すように、ウェハ11の外周部近傍の少なくとも二箇所にマーク11A、11Bを有する基準ウェハである。このウェハ11の二箇所のマーク11A、11Bの位置を計測することで二箇所のマーク11A、11Bを結ぶ線分とX軸とのなす角度(マーク角度と呼ぶ)、すなわちウェハ11の角度変動を計測し、ロータリエンコーダ14の角度変動を検出し、ロータリエンコーダ14の角度補正を可能にするものである。   As shown in FIG. 12, the teaching wafer 11 is a reference wafer having marks 11A and 11B in at least two locations near the outer periphery of the wafer 11. By measuring the positions of the two marks 11A and 11B on the wafer 11, the angle between the line segment connecting the two marks 11A and 11B and the X axis (referred to as the mark angle), that is, the angle variation of the wafer 11 is measured. It measures, detects the angle fluctuation of the rotary encoder 14, and makes the angle correction of the rotary encoder 14 possible.

図2、図3に示すように、ウェハ外形検出装置10には、透過型ラインセンサー112が、回転するウェハ11の外周部近傍に配置されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, in the wafer contour detection device 10, a transmission type line sensor 112 is disposed in the vicinity of the outer peripheral portion of the rotating wafer 11.

透過型ラインセンサー112は、一般的に用いられるウェハ外形検出センサーで発光部112aからライン状の平行光を照射し、その透過光を受光部112bで感知し透過部と遮蔽部の境界の位置を出力するセンサである。   The transmissive line sensor 112 is a commonly used wafer contour detection sensor that emits line-shaped parallel light from the light emitting unit 112a, senses the transmitted light with the light receiving unit 112b, and determines the position of the boundary between the transmissive unit and the shielding unit. It is a sensor that outputs.

また、図3に示すように、回転モータ12、透過型ラインセンサー112等を制御すると共に、各信号を処理するための後述する各種制御部からなる制御装置20を有している。   Further, as shown in FIG. 3, the control device 20 includes various control units (to be described later) for controlling the rotary motor 12, the transmission line sensor 112, and the like and processing each signal.

回転モータ12は、不図示の回転子と固定子を有し、固定子に対し回転子は電磁力等でトルクを発生し回転できる構造となっている。   The rotary motor 12 has a rotor and a stator (not shown), and the rotor can be rotated by generating torque by electromagnetic force or the like with respect to the stator.

ロータリエンコーダ14は、回転モータ12に内蔵され、回転モータ12の回転角度に応じた回転角検出を行うものである。パルスカウントで角度を判定できるが、回転モータ12の初期化の際に原点センサ(不図示)でカウントリセットを行う。カウント値からモータ回転角度への変換はデータ処理部(CPU)21で行う。なお、本実施の形態では、ロータリエンコーダ14は内蔵としているが、外付けであっても構わない。   The rotary encoder 14 is built in the rotary motor 12 and detects the rotation angle according to the rotation angle of the rotary motor 12. Although the angle can be determined by the pulse count, a count reset is performed by an origin sensor (not shown) when the rotary motor 12 is initialized. Conversion from the count value to the motor rotation angle is performed by a data processing unit (CPU) 21. In the present embodiment, the rotary encoder 14 is built-in, but may be externally attached.

ターンテーブル13は、回転モータ12の回転子に取り付けられ、ウェハ11を吸着する機能をもつ。吸着されたウェハ11は回転モータ12の回転とともに回る。なお、実施の形態では、真空吸着を用い、ターンテーブル13までの真空導入はロータリユニオン(不図示)などを中継して行うものとする。なお、真空吸着に代えて静電吸着等を用いることもできる。   The turntable 13 is attached to the rotor of the rotary motor 12 and has a function of attracting the wafer 11. The sucked wafer 11 rotates with the rotation of the rotary motor 12. In the embodiment, vacuum suction is used, and vacuum introduction to the turntable 13 is performed by relaying a rotary union (not shown) or the like. Note that electrostatic suction or the like can be used instead of vacuum suction.

制御装置20内の回転モータドライバ23は、回転モータ12を駆動するためのコントロールドライバであって、回転指令を送信すると指令回転数での回転が可能となり、目的回転角への位置指令を送信すると所定回転角へ位置決め可能となる。回転モータ12の駆動条件などの様々なパラメータが設定可能で、パラメータに応じた回転モータ駆動を可能にしている。   The rotation motor driver 23 in the control device 20 is a control driver for driving the rotation motor 12. When a rotation command is transmitted, rotation at the command rotation speed is possible, and when a position command to the target rotation angle is transmitted. Positioning to a predetermined rotation angle is possible. Various parameters such as driving conditions of the rotary motor 12 can be set, and the rotary motor can be driven according to the parameters.

計測データ読込み部25は、透過型ラインセンサー112、ロータリーエンコーダ14等の出力電圧を時間同期、あるいはエンコーダカウント同期に合わせてデータを読み込む機能を有する。読み取ったデータはデータ処理部21に伝える。   The measurement data reading unit 25 has a function of reading data in accordance with time synchronization or encoder count synchronization of output voltages of the transmission line sensor 112, the rotary encoder 14, and the like. The read data is transmitted to the data processing unit 21.

データ処理部(CPU)21は、ウェハ外形検出装置10の場合、計測データの演算処理や記憶を行ったり、各ドライバへの指令を行ったり、ドライバの状態を読み取る等の処理を行う。また、投入されたウェハの状態判別を行い状態に対応する処理指令等を行う。   In the case of the wafer contour detection apparatus 10, the data processing unit (CPU) 21 performs processing such as calculation processing and storage of measurement data, commands to each driver, and reading of the driver status. In addition, the state of the inserted wafer is determined and a processing command corresponding to the state is issued.

図2に示す、ウェハ投入ロボット51は、ウェハ11を所定の保管場所から回転モータ12のターンテーブル13上へ積載するためのロボットである。アーム51a先端でウェハ11を吸着保持し搬送を行う。また、多関節構造でアーム51aの伸縮が可能である。   The wafer loading robot 51 shown in FIG. 2 is a robot for loading the wafer 11 from a predetermined storage location onto the turntable 13 of the rotary motor 12. The wafer 11 is sucked and held at the tip of the arm 51a and transferred. Further, the arm 51a can be expanded and contracted with a multi-joint structure.

回転モータ昇降機構部52は、回転モータ12を垂直方向に上下動させる駆動部である。   The rotary motor elevating mechanism 52 is a drive unit that moves the rotary motor 12 up and down in the vertical direction.

ウェハ搬送機構部(Y軸)53は、ウェハ11を回転モータ12位置からウェハホルダステージ54へ搬送するための機構部である。アーム53a先端でウェハ11を吸着保持し搬送を行う。   The wafer transfer mechanism (Y axis) 53 is a mechanism for transferring the wafer 11 from the position of the rotary motor 12 to the wafer holder stage 54. The wafer 11 is sucked and held at the tip of the arm 53a and transferred.

ウェハ搬送機構部(Z軸)55は、ウェハ11を垂直方向に上下動させる駆動部である。ウェハ11を吸着保持するための吸着ピンを有する。   The wafer transfer mechanism unit (Z axis) 55 is a drive unit that moves the wafer 11 up and down in the vertical direction. It has suction pins for holding the wafer 11 by suction.

ウェハホルダ56は、ウェハ11を保持する基材で、ウェハ11を着脱可能に吸着する面を有する。   The wafer holder 56 is a base material that holds the wafer 11 and has a surface that detachably sucks the wafer 11.

ウェハホルダステージ(θ軸)54aは、ウェハホルダ56を回転させる駆動部でウェハ搬送機構部(Z軸)55を搭載し、ウェハホルダ56を吸着保持する機構を有する。   The wafer holder stage (θ-axis) 54 a has a mechanism that mounts a wafer transfer mechanism (Z-axis) 55 as a drive unit that rotates the wafer holder 56 and holds the wafer holder 56 by suction.

ウェハホルダステージ(X軸)54bは、ウェハホルダ56をX軸方向に移動させる駆動部でウェハホルダステージ(θ軸)54aを搭載している。   The wafer holder stage (X-axis) 54b is a drive unit that moves the wafer holder 56 in the X-axis direction, and has a wafer holder stage (θ-axis) 54a mounted thereon.

ウェハホルダステージ(Y軸)54cは、ウェハホルダ56をY軸方向に移動させる駆動部でウェハホルダステージ(X軸)54bを搭載している。   The wafer holder stage (Y axis) 54c is a drive unit that moves the wafer holder 56 in the Y axis direction, and has the wafer holder stage (X axis) 54b mounted thereon.

ウェハホルダ投入ロボット57は、ウェハホルダ56をウェハホルダステージ54上へ搬送するロボットである。なお、ウェハホルダ投入ロボット57は、ウェハ投入ロボット51と兼用でも構わない。   The wafer holder loading robot 57 is a robot that transports the wafer holder 56 onto the wafer holder stage 54. The wafer holder loading robot 57 may also be used as the wafer loading robot 51.

また、回転モータ昇降機構部52、ウェハ搬送機構部(Y軸)53、ウェハ搬送機構部(Z軸)55の駆動機構それぞれのドライバコントローラと、ウェハホルダステージ(θ軸)54a、(X軸)54b、(Y軸)54cの駆動機構それぞれのドライバコントローラ、および制御部(CPU)等を含む不図示の駆動系コントローラを有している。そして、これらドライバコントローラと図2に示すデータ処理部21とが通信し以下のウェハ位置決めシーケンス制御を行う。   In addition, the respective drive controllers of the rotary motor elevating mechanism 52, wafer transfer mechanism (Y axis) 53, and wafer transfer mechanism (Z axis) 55, and the wafer holder stage (θ axis) 54a, (X axis) 54b and a drive system controller (not shown) including a driver controller for each drive mechanism of the (Y-axis) 54c and a control unit (CPU). The driver controller and the data processing unit 21 shown in FIG. 2 communicate to perform the following wafer positioning sequence control.

ウェハホルダ56に載置されたウェハ11は、画像位置検出センサー60で、マーク11Aの位置が検出される。画像位置検出センサー60は、不図示の固定部に固定されている。ウェハホルダステージ54でウェハ11をXY面内に移動し、画像位置センサー60でマーク11AのXY座標を検出し、データ処理部21に記憶する。   The position of the mark 11 </ b> A is detected by the image position detection sensor 60 on the wafer 11 placed on the wafer holder 56. The image position detection sensor 60 is fixed to a fixing unit (not shown). The wafer 11 is moved in the XY plane by the wafer holder stage 54, and the XY coordinates of the mark 11 A are detected by the image position sensor 60 and stored in the data processing unit 21.

次に、ロータリエンコーダ14のリニアリティー検出、および補正処理に関し図4に示すフローチャートを参照しつつ説明する。   Next, the linearity detection and correction processing of the rotary encoder 14 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

図4は、ロータリエンコーダ14のリニアリティー検出、近似関数生成に関するフローである。以下、ステップ毎に説明する。   FIG. 4 is a flow relating to linearity detection and approximate function generation of the rotary encoder 14. Hereinafter, each step will be described.

ステップ(S1):初期値設定
ターンテーブル13上にウェハ11を積載する際にウェハのノッチの位置を変えて計測しなければならない。ターンテーブル13の1周分(360度)を積載する際のノッチ角度ピッチ(θpitch:以後、θpと記す)で割った数をMとする。この計測回数M回をウェハ11の1回転分の計測動作とし、この計測動作の繰返し数をNとする。この繰返し数N個分のノッチの位置決め角度(以下ノッチターゲット角度:θtと呼ぶ)を初期設定する。
Step (S1): Initial value setting When loading the wafer 11 on the turntable 13, it is necessary to change the position of the notch of the wafer for measurement. Let M be the number divided by the notch angle pitch (θpitch: hereinafter referred to as θp) when loading one turn (360 degrees) of the turntable 13. The number of measurement M times is defined as a measurement operation for one rotation of the wafer 11, and the number of repetitions of this measurement operation is N. The notch positioning angle (hereinafter referred to as notch target angle: θt) for N repetitions is initially set.

ノッチ角度ピッチθpは、ターンテーブル13の1周の間で変化させても良いが、ここでは説明を簡単にするために固定値とする。例えばノッチ角度ピッチθpを45度とするとノッチの搭載位置は、モータ原点0度、45度、90度、135度、180度、225度、270度、315度の8種類となり、この8点のノッチ位置からノッチターゲット角度θtへ回転移動したウェハ11上のマーク11A、11Bの位置を画像位置検出センサー60で計測する。   The notch angle pitch θp may be changed during one turn of the turntable 13, but here is a fixed value for the sake of simplicity. For example, if the notch angle pitch θp is 45 degrees, there are eight types of notch mounting positions: motor origin 0 degree, 45 degrees, 90 degrees, 135 degrees, 180 degrees, 225 degrees, 270 degrees, and 315 degrees. The positions of the marks 11A and 11B on the wafer 11 that have been rotationally moved from the notch position to the notch target angle θt are measured by the image position detection sensor 60.

第1実施の形態では、N=2とし、N=1の場合のθt=−90度、N=2の場合のθt=+90度とする。実施の形態では、装置の原点をターンテーブル中心としモータ原点角度をX軸とする。ウェハ外形計測センサである透過型ラインセンサー112の検出位置はX軸上とする。ターンテーブル13からウェハホルダステージ54へのウェハ搬送方向をY軸とする。   In the first embodiment, N = 2, θt = −90 degrees when N = 1, and θt = + 90 degrees when N = 2. In the embodiment, the origin of the apparatus is the turntable center, and the motor origin angle is the X axis. The detection position of the transmission line sensor 112 which is a wafer outer shape measurement sensor is on the X axis. The wafer transfer direction from the turntable 13 to the wafer holder stage 54 is taken as the Y axis.

ステップ(S2):ウェハ搭載
ウェハ11をロボット自動搬送51あるいは人による手動搬送で回転モータ12のターンテーブル13上に積載する。ウェハ11はノッチを有するウェハ上の2箇所にマーク11A、11Bが形成されている。
Step (S2): Wafer mounting The wafer 11 is loaded on the turntable 13 of the rotary motor 12 by automatic robot transfer 51 or manual transfer by a person. The wafer 11 has marks 11A and 11B formed at two locations on the wafer having notches.

ステップ(S3):初回のウェハ外形計測とノッチ位置決め
ウェハ外形データは回転モータ12に内蔵されているロータリエンコーダ14の値に対応する透過型ラインセンサー112からの出力を一対のデータとして計測データ読み込み部25で記憶される。図5は、ウェハ外検出結果の一例を示す。一周に亘るエッジとノッチ位置とが検出されている。ノッチ位置は、回転角約3.14radに検出されている。
Step (S3): Initial wafer outer shape measurement and notch positioning Wafer outer shape data is a measurement data reading unit using the output from the transmission line sensor 112 corresponding to the value of the rotary encoder 14 built in the rotary motor 12 as a pair of data. 25. FIG. 5 shows an example of the detection result outside the wafer. Edges and notch positions over one round are detected. The notch position is detected at a rotation angle of about 3.14 rad.

1回転分データを計測したのち、データ処理部21へデータを転送し、データを記録すると共にウェハ外形データ(図5参照)から、ノッチ角度及び偏芯を算出する。   After measuring the data for one rotation, the data is transferred to the data processing unit 21, the data is recorded, and the notch angle and the eccentricity are calculated from the wafer outline data (see FIG. 5).

ステップ(S4):偏芯補正とノッチ初期位置合わせ
ウェハ11の偏芯座標から、ウェハ偏芯をY方向に向けるように回転モータを制御する。その後、ウェハ搬送機構部(Y軸)53にウェハ11を載せ替え、ウェハ搬送機構部(Y軸)53を移動し、Y方向偏芯分を補正する。偏芯補正後、ターンテーブル13上へウェハ11を戻しノッチ位置を0度に位置決めする。再度ターンテーブル13からウェハ搬送機構部(Y軸)53にウェハ11を載せ替えた後、回転モータ12の原点復帰を行い、ノッチ位置とエンコーダ原点を0度に合わせる。
Step (S4): Eccentricity correction and notch initial alignment From the eccentricity coordinates of the wafer 11, the rotation motor is controlled so that the wafer eccentricity is directed in the Y direction. Thereafter, the wafer 11 is transferred to the wafer transfer mechanism (Y axis) 53, the wafer transfer mechanism (Y axis) 53 is moved, and the eccentricity in the Y direction is corrected. After the eccentricity correction, the wafer 11 is returned onto the turntable 13 and the notch position is positioned at 0 degree. After the wafer 11 is transferred from the turntable 13 to the wafer transfer mechanism (Y axis) 53 again, the origin of the rotary motor 12 is returned, and the notch position and the encoder origin are set to 0 degrees.

なお、ステップS3、S4は、ロータリエンコーダ14のリニアリティーを計測する上で計測誤差を少なくするための処理であるので、ロータリエンコーダ14の回転角度変動の許容度が大きい場合は省略できる。   Note that steps S3 and S4 are processes for reducing the measurement error in measuring the linearity of the rotary encoder 14, and therefore can be omitted when the tolerance of the rotation angle fluctuation of the rotary encoder 14 is large.

ステップ(S5):繰返しのウェハ外形計測とノッチ位置決め
ウェハ外形データは回転モータ12のロータリエンコーダ14の値に対応する透過型ラインセンサー112の出力を一対のデータとして計測データ読み込み部25に記憶される。その1回転分のデータを計測したら、データ処理部21へ記憶データを転送し、ウェハ外形データから、ノッチ角度及び偏芯量を算出しノッチターゲット角度θtへノッチ位置決め回転を行う。N=1ではノッチターゲット角度θtは−90度に設定する。
Step (S5): Repeated wafer outer shape measurement and notch positioning Wafer outer shape data is stored in the measurement data reading unit 25 as a pair of output data of the transmission line sensor 112 corresponding to the value of the rotary encoder 14 of the rotary motor 12. . When the data for one rotation is measured, the stored data is transferred to the data processing unit 21, the notch angle and the eccentricity are calculated from the wafer outer shape data, and the notch positioning rotation is performed to the notch target angle θt. When N = 1, the notch target angle θt is set to −90 degrees.

ステップ(S6):ウェハをウェハホルダステージへの搬送(図2参照)
ここで、ウェハホルダステージ54はマーク11A、11Bを観測可能なステージである。回転モータ昇降機構部52で回転モータ12を下降させ、ターンテーブル13に吸着されているウェハ11をウェハ搬送機構部(Y軸)53のアーム53aへ搬送する。ターンテーブル13でのウェハ吸着はウェハ搬送機構部(Y軸)53のアーム53aへのウェハ11吸着を確認した後に吸着オフしウェハ搬送機構部(Y軸)53のアーム53aへの搬送が完了する。回転モータ昇降機構部52は下方退避位置へ移動しウェハ搬送機構部(Y軸)53のウェハホルダステージ54側への駆動が可能となる。
Step (S6): Transfer wafer to wafer holder stage (see FIG. 2)
Here, the wafer holder stage 54 is a stage capable of observing the marks 11A and 11B. The rotary motor 12 is lowered by the rotary motor lifting mechanism 52, and the wafer 11 attracted by the turntable 13 is transferred to the arm 53 a of the wafer transfer mechanism (Y axis) 53. Wafer suction on the turntable 13 is stopped after the suction of the wafer 11 to the arm 53a of the wafer transfer mechanism (Y axis) 53 is confirmed, and transfer to the arm 53a of the wafer transfer mechanism (Y axis) 53 is completed. . The rotary motor elevating mechanism 52 moves to the lower retracted position, and the wafer transfer mechanism (Y axis) 53 can be driven to the wafer holder stage 54 side.

ウェハ搬送機構部(Y軸)53はウェハホルダステージ54との受け渡し位置までY方向に駆動される。ウェハ搬送機構部(Y軸)53停止後にウェハ搬送機構部(Z軸)55が上方向に駆動される。ウェハ搬送機構部(Z軸)55の吸着ピンを吸着オン状態にする。受け渡し位置まで上昇させたら吸着ピンの吸着状態を監視しながら、吸着力が発生するまで上方向へ微動させる。吸着ピン側の吸着力が所定の閾値を超えたらウェハ搬送機構部(Y軸)53側のアーム53aの吸着をオフする。吸着ピンはさらに上昇し、上方待機位置までウェハ11を持ち上げる。その後ウェハ搬送機構部(Y軸)53を退避させる。   The wafer transfer mechanism (Y axis) 53 is driven in the Y direction to the delivery position with the wafer holder stage 54. After the wafer transfer mechanism (Y axis) 53 stops, the wafer transfer mechanism (Z axis) 55 is driven upward. The suction pins of the wafer transfer mechanism (Z-axis) 55 are turned on. When it is raised to the delivery position, it is finely moved upward until the suction force is generated while monitoring the suction state of the suction pin. When the suction force on the suction pin side exceeds a predetermined threshold value, the suction of the arm 53a on the wafer transfer mechanism (Y axis) 53 side is turned off. The suction pins are further raised to lift the wafer 11 to the upper standby position. Thereafter, the wafer transfer mechanism (Y axis) 53 is retracted.

ウェハ搬送機構部(Z軸)55の吸着ピンをウェハ吸着状態で保持しつつ下降させる。ウェハホルダ56を吸着オン状態にし、吸着ピンを受け渡し位置まで下降させる。ウェハホルダ56の吸着力が所定の閾値を超えたら吸着ピン側の吸着をオフする。吸着ピンはさらに下降し、下方待機位置にて動作終了する。なお、吸着力の確認は真空圧の確認でも構わない。或いは、真空圧確認を無視した時間管理の搬送でも構わない。   The suction pins of the wafer transfer mechanism (Z axis) 55 are lowered while being held in the wafer suction state. The wafer holder 56 is set to the suction-on state, and the suction pins are lowered to the delivery position. When the suction force of the wafer holder 56 exceeds a predetermined threshold, the suction on the suction pin side is turned off. The suction pin is further lowered and the operation ends at the lower standby position. The suction force may be confirmed by confirming the vacuum pressure. Alternatively, time-controlled conveyance that ignores the vacuum pressure confirmation may be used.

以上の動作シーケンスでマーク11A、11Bを観測できる状態にウェハ11を位置決めできた。   With the above operation sequence, the wafer 11 could be positioned so that the marks 11A and 11B could be observed.

ステップ(S7):マーク角度算出
ウェハ11上のマーク11A、11Bはノッチに対する位置が事前に分っているので、マーク11Aが画像位置検出センサ60で観測できる位置にウェハホルダステージ54を用いて移動させる。画像位置検出センサ60で2箇所のマーク11A、11Bの位置を計測し、図12に示すマーク角度を計算する。そしてこのマーク角度をウェハ11の回転成分の変動を算出するデータとする。ここで、マーク角度とは、図12に示すように、マーク11Aの中心とマーク11Bの中心とを結ぶ線分が、前述したX軸となす角度を示している。すなわち、回転成分の変動がゼロの場合、マーク11Aの中心とマーク11Bの中心とを結ぶ線はY軸に一致し、マーク角度は90度となる。
Step (S7): Mark angle calculation Since the positions of the marks 11A and 11B on the wafer 11 with respect to the notch are known in advance, the mark 11A is moved to a position where it can be observed by the image position detection sensor 60 using the wafer holder stage 54. Let The positions of the two marks 11A and 11B are measured by the image position detection sensor 60, and the mark angles shown in FIG. 12 are calculated. The mark angle is used as data for calculating the fluctuation of the rotation component of the wafer 11. Here, as shown in FIG. 12, the mark angle indicates an angle formed by a line segment connecting the center of the mark 11A and the center of the mark 11B with the X axis described above. That is, when the fluctuation of the rotation component is zero, the line connecting the center of the mark 11A and the center of the mark 11B coincides with the Y axis, and the mark angle is 90 degrees.

ステップ(S8):ウェハの逆搬送とターンテーブル回転
マーク11A、11Bの位置の計測終了後、ウェハ11をウェハ搬送機構部(Y軸)53を介して逆搬送しターンテーブル13上へ戻す。その際、ターンテーブル13をノッチ角度ピッチθp分回転させた状態でウェハ11をターンテーブル13へ受け渡す。その後、ステップ(S5)へ戻って外形計測ルーチンを実行する。更に、ステップ(S5〜S8)を所定回数(この場合は8回)繰り返しN=1(ノッチターゲット角度θt=−90度)におけるマーク11Aの位置データ取得が終了する。
Step (S8): Reverse wafer transfer and turntable rotation After measurement of the positions of the marks 11A and 11B is completed, the wafer 11 is reversely transferred via the wafer transfer mechanism (Y axis) 53 and returned to the turntable 13. At this time, the wafer 11 is delivered to the turntable 13 with the turntable 13 rotated by the notch angle pitch θp. Then, it returns to step (S5) and performs an external shape measurement routine. Further, the steps (S5 to S8) are repeated a predetermined number of times (in this case, 8 times), and the position data acquisition of the mark 11A at N = 1 (notch target angle θt = −90 degrees) is completed.

その後、N=2としてステップ(S5〜S8)を同様に繰り返しノッチターゲット角度θt=+90度におけるマーク11A、11Bのデータ取得を行う。   Thereafter, N = 2 is performed, and the steps (S5 to S8) are repeated in the same manner to acquire data of the marks 11A and 11B at the notch target angle θt = + 90 degrees.

以上で、ウェハ11のノッチ位置を所定角度回転しながらマーク11A、11Bの位置データの取得を終了する。このようにして取得されたデータから計算された結果の一例を図7のグラフで示す。図7の横軸はノッチ角度θn、縦軸は計測されたマーク11Aとマーク11Bのなす角度を示している。   This completes the acquisition of the position data of the marks 11A and 11B while rotating the notch position of the wafer 11 by a predetermined angle. An example of the result calculated from the data thus obtained is shown in the graph of FIG. In FIG. 7, the horizontal axis indicates the notch angle θn, and the vertical axis indicates the angle formed by the measured marks 11A and 11B.

続いて、取得したデータに基づき、ロータリエンコーダ14のリニアリティーを検討する。図6は、ロータリエンコーダ14のリニアリティー変動をモデル的に示した図である。理想的な回転角θiに対し実際の回転角θmは1回転中に図示のような変動を示す。そのため、少なからず回転角度誤差が発生することになる。そのリニアリティー変動の近似関数を以下の3次のフーリエ級数展開で表す。
f(θ)=(a0/2)+a1×cosθ+b1×sinθ+a2×cos2θ
+b2×sin2θ+a3×cos3θ+b3×sin3θ -------(1)
フーリエ級数は一般的な周期関数に用いられる関数で、(1)式のそれぞれの係数a1〜a3、b1〜b3を求めれば近似関数が導出できる。
Subsequently, the linearity of the rotary encoder 14 is examined based on the acquired data. FIG. 6 is a diagram schematically showing the linearity fluctuation of the rotary encoder 14. The actual rotation angle θm changes as shown in the figure during one rotation with respect to the ideal rotation angle θi. For this reason, a rotation angle error is generated not a little. The approximate function of the linearity fluctuation is expressed by the following third-order Fourier series expansion.
f (θ) = (a0 / 2) + a1 × cos θ + b1 × sin θ + a2 × cos 2θ
+ B2 × sin 2θ + a3 × cos 3θ + b3 × sin 3θ ------- (1)
The Fourier series is a function used for a general periodic function, and an approximate function can be derived by obtaining the coefficients a1 to a3 and b1 to b3 of the equation (1).

但し、この係数の中でa0は補正値算出の際に計算上は相殺されるので、特に導出の必要はない。   However, a0 of these coefficients is not necessary to be derived because it is offset in calculation when calculating the correction value.

上記係数を求めるにはノッチターゲット角度−90度とノッチターゲット角度+90度で取得した1回転分のノッチ角度とそれに対応したマーク角度データが必要となる。図7は、ノッチ角度ピッチθp=30度で計測したデータをグラフにプロットして示したものである。   In order to obtain the coefficient, the notch angle for one rotation acquired at the notch target angle −90 degrees and the notch target angle +90 degrees and the mark angle data corresponding to the notch angle are required. FIG. 7 is a graph plotting data measured at the notch angle pitch θp = 30 degrees.

(ステップS1〜S8で取得したデータ)
次に、図7に示す、ノッチターゲット角度−90度の計測データとノッチターゲット角度+90度の計測データの合成を行う。装置における画像位置検出センサー60の位置の都合によりマーク11Aとマーク11Bのなす角度は、Y軸に沿った形になりマーク角度変動が90度(π/2(rad))中心に振れるが、ここではそのオフセットをゼロにする計算処理も入れて説明する。計算の流れを、図8の表1、図9の表2、および図10の表3を例にして示す。
(Data acquired in steps S1 to S8)
Next, the measurement data with the notch target angle −90 degrees and the measurement data with the notch target angle +90 degrees shown in FIG. 7 are synthesized. Depending on the position of the image position detection sensor 60 in the apparatus, the angle formed by the mark 11A and the mark 11B is along the Y-axis, and the mark angle fluctuation is 90 degrees (π / 2 (rad)). Now, the calculation process for setting the offset to zero will be described. An example of the calculation flow is shown in Table 1 of FIG. 8, Table 2 of FIG. 9, and Table 3 of FIG.

図8の表1の右端のD1〜D8のデータは、ノッチターゲット角度−90度とノッチターゲット角度+90度の各ノッチ角度に対するマーク角度データである。図中の(2)はノッチターゲット角度−90度のマーク角度データの平均値、(3)はノッチターゲット角度+90度のマーク角度データの平均値である。
(8)=(6)+(7) (合成波形の計算)
(6)の各データ=ターゲット−90計測データ−(2)値:オフセットの除去
(7)の各データ=ターゲット+90計測データ−(3)値:オフセットの除去
(5)は、(4)の角度(度)から(rad)への単位変換値、をそれぞれ示している。
The data of D1 to D8 at the right end of Table 1 in FIG. 8 is mark angle data for each notch angle of notch target angle −90 degrees and notch target angle +90 degrees. In the figure, (2) is an average value of mark angle data with a notch target angle of −90 degrees, and (3) is an average value of mark angle data with a notch target angle of +90 degrees.
(8) = (6) + (7) (Calculation of composite waveform)
Each data of (6) = target−90 measurement data− (2) value: removal of offset Each data of (7) = target + 90 measurement data− (3) value: removal of offset (5) is the same as that of (4) Unit conversion values from angles (degrees) to (rad) are shown.

ここで得られた合成波形データを用いて、図9に示す表2でフーリエ級数展開近似式の係数算出を説明する。   The calculation of the coefficients of the Fourier series expansion approximation formula will be described with reference to Table 2 shown in FIG. 9 using the synthesized waveform data obtained here.

表2の(5)、(8)を用いて、各ノッチ角度に対応する係数計算を以下のように行う。
表2において、
(11)列のノッチ角(5)に対応する各数値(K01〜K08)は、(8)と同じ。
(12)列のノッチ角(5)に対応する各数値(KC11〜KC18)は、(8)×cos((5))
(13)列のノッチ角(5)に対応する各数値(KC21〜KC28)は、(8)×cos(2×(5))
(14)列のノッチ角(5)に対応する各数値(KC31〜KC38)は、(8)×cos(3×(5))
(15)列のノッチ角(5)に対応する各数値(KS11〜KS18)は、(8)×sin((5))
(16)列のノッチ角(5)に対応する各数値(KS21〜KS28)は、(8)×sin(2×(5))
(17)列のノッチ角(5)に対応する各数値(KS31〜KS38)は、(8)×sin(3×(5))
Using (5) and (8) in Table 2, coefficient calculation corresponding to each notch angle is performed as follows.
In Table 2,
(11) Each numerical value (K01 to K08) corresponding to the notch angle (5) of the row is the same as (8).
(12) Each numerical value (KC11 to KC18) corresponding to the notch angle (5) of the row is (8) × cos ((5))
(13) Each numerical value (KC21 to KC28) corresponding to the notch angle (5) of the row is (8) × cos (2 × (5))
(14) Each numerical value (KC31 to KC38) corresponding to the notch angle (5) of the row is (8) × cos (3 × (5))
(15) Each numerical value (KS11 to KS18) corresponding to the notch angle (5) of the row is (8) × sin ((5))
(16) Each numerical value (KS21 to KS28) corresponding to the notch angle (5) of the row is (8) × sin (2 × (5))
(17) Each numerical value (KS31 to KS38) corresponding to the notch angle (5) of the row is (8) × sin (3 × (5))

(11)平均〜(17)平均と書かれた数値は、それぞれの各ノッチ角に対応する上記(11)〜(17)列の値の平均値を示す。それぞれの平均値を用いて最終的な(1)式の係数は図11に示す表3の計算式で示される。この例ではノッチ角度ピッチθpは45度であるが、このピッチを小さくすると対応するノッチ角(5)に対応するデータ数は増え近似関数の精度は増す。図7の実線f(θn)が、このようにして求められたフーリエ級数展開に基づく近似曲線である。   The numerical values written as (11) average to (17) average indicate the average value of the values in the above-mentioned (11) to (17) columns corresponding to the respective notch angles. Using the respective average values, the final coefficient of the formula (1) is shown by the calculation formula of Table 3 shown in FIG. In this example, the notch angle pitch θp is 45 degrees. However, if this pitch is reduced, the number of data corresponding to the corresponding notch angle (5) increases and the accuracy of the approximation function increases. A solid line f (θn) in FIG. 7 is an approximate curve based on the Fourier series expansion thus obtained.

次に、ウェハ11のノッチ位置決めシーケンスについて以下に説明する。まず、補正動作を説明する。本補正シーケンスはウェハ11のノッチ位置決め動作に組み込まれる形となっている。   Next, the notch positioning sequence of the wafer 11 will be described below. First, the correction operation will be described. This correction sequence is incorporated in the notch positioning operation of the wafer 11.

補正角度θhは(1)式の近似関数f(θ)を用いて次式で示される。
θh=f(θn+θrs)−f(θn)
ここでθnは、ノッチ位置を表す。θrsは透過型ラインセンサー112位置からターゲット角度(ティーチングウェハでなく一般のウェハが対象)までの相対角度を表す。ロータリエンコーダ14の近似関数(1)式をロータリエンコーダ14の座標で表現する。
The correction angle θh is expressed by the following equation using the approximate function f (θ) of equation (1).
θh = f (θn + θrs) −f (θn)
Here, θn represents the notch position. θrs represents a relative angle from the position of the transmission line sensor 112 to a target angle (a general wafer, not a teaching wafer). The approximate function (1) of the rotary encoder 14 is expressed by the coordinates of the rotary encoder 14.

ロータリエンコーダ14の一周分のパルスカウントをNepとすると
θ=2×π×(N/Nep)として
f(N)=(a0/2)+a1×cos(2×π×(N/Nep))
+b1×sin(2×π×(N/Nep))
+a2×cos(4×π×(N/Nep))
+b2×sin(4×π×(N/Nep))
+a3×cos(6×π×(N/Nep))
+b3×sin(6×π×(N/Nep)) (18)
Assuming that the pulse count for one round of the rotary encoder 14 is Nep, θ = 2 × π × (N / Nep) f (N) = (a0 / 2) + a1 × cos (2 × π × (N / Nep))
+ B1 × sin (2 × π × (N / Nep))
+ A2 × cos (4 × π × (N / Nep))
+ B2 × sin (4 × π × (N / Nep))
+ A3 × cos (6 × π × (N / Nep))
+ B3 × sin (6 × π × (N / Nep)) (18)

従って、ノッチ角度θnに対応するロータリエンコーダ14値Nn、相対角度θrsに対応するロータリエンコーダ値Nrsとすると
θh=f(Nn+Nrs)−f(Nn)
と表せる。ここで計算されるθhの単位は(rad)となる。
Accordingly, assuming that the rotary encoder 14 value Nn corresponding to the notch angle θn and the rotary encoder value Nrs corresponding to the relative angle θrs, θh = f (Nn + Nrs) −f (Nn)
It can be expressed. The unit of θh calculated here is (rad).

ウェハの角度位置決めの際にターゲットへの回転角度に上記の補正値を加える。補正値込みのターゲットまでの移動角度分を回転モータ12で駆動し、ノッチ位置(或いはオリフラ位置)の角度決めが終了する。   The above correction value is added to the rotation angle to the target when the angle of the wafer is positioned. The angle of movement of the correction value-included target to the target is driven by the rotary motor 12, and the angle determination of the notch position (or orientation flat position) is completed.

以上の計測、および処理を行うことにより、ロータリエンコーダ14のリニアリティー補正を行うことができる。これにより、製品貼り合わせ時のウェハ11の位置決めをより高精度に行うことが可能になる。   By performing the above measurement and processing, the linearity correction of the rotary encoder 14 can be performed. Thereby, it becomes possible to position the wafer 11 at the time of product bonding with higher accuracy.

このように第1実施の形態では、回転モータ12に内蔵されたロータリエンコーダ14の回転角度変動を、ウェハ11に形成されたマーク11A、11Bのなすマーク角度の回転変動から、上述した近似関数を導出し、導出された近似関数に基づき、実際のウェハの位置決め精度を向上させることが可能となる。   As described above, in the first embodiment, the rotation angle variation of the rotary encoder 14 built in the rotary motor 12 is calculated from the rotation variation of the mark angle formed by the marks 11 </ b> A and 11 </ b> B formed on the wafer 11. It is possible to improve the positioning accuracy of the actual wafer based on the derived approximate function.

(第2実施の形態)
図11は、第2実施の形態にかかるウェハ位置決め装置のウェハ外形検出装置の概略構成図である。第1実施の形態では、ウェハ11のマーク11A、11Bの検出をウェハホルダステージ54で行っていたが、第2実施の形態では、画像位置検出センサーとこれをウェハの半径方向に制御するサーボ機構をウェハ外形検出装置10側に配置して、回転モータ12のターンテーブル13上でマーク11A、11Bの検出を可能にしている。第1実施の形態と同様の構成、作用には同じ符号を付し説明を省略する。また、ウェハ貼り合わせ装置1の構成、作用も第1実施の形態と同様であり説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a wafer outline detecting device of the wafer positioning device according to the second embodiment. In the first embodiment, the marks 11A and 11B on the wafer 11 are detected by the wafer holder stage 54. However, in the second embodiment, an image position detection sensor and a servo mechanism for controlling this in the radial direction of the wafer. Is arranged on the wafer outer shape detection device 10 side, and the marks 11A and 11B can be detected on the turntable 13 of the rotary motor 12. The same configurations and operations as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Further, the configuration and operation of the wafer bonding apparatus 1 are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

図11において、ウェハ外形検出装置10では、ウェハ11が、回転モータ12の回転軸に固定されたターンテーブル13に載置される。ウェハ11には、所定の位置にマーク11A、11Bが形成されている。回転モータ12には、回転モータ12の回転位置(回転角度)を検出するためのロータリーエンコーダ14が内蔵されている。   In FIG. 11, in the wafer contour detection device 10, the wafer 11 is placed on a turntable 13 fixed to the rotation shaft of the rotary motor 12. Marks 11A and 11B are formed on the wafer 11 at predetermined positions. The rotary motor 12 has a built-in rotary encoder 14 for detecting the rotational position (rotation angle) of the rotary motor 12.

ウェハ11の上方には、ウェハ11のマーク11A、11Bを検出するための画像位置検出センサー15と、この画像位置検出センサー15を支持し、画像位置検出センサー15をウェハ11の半径方向に移動させるサーボ機構16が配置されている。サーボ機構16は、リニアエンコーダ17を内蔵するリニアモータ18から構成され、画像位置検出センサー15をウェハ11の半径方向に移動させる。   Above the wafer 11, an image position detection sensor 15 for detecting the marks 11A and 11B on the wafer 11 and the image position detection sensor 15 are supported, and the image position detection sensor 15 is moved in the radial direction of the wafer 11. A servo mechanism 16 is arranged. The servo mechanism 16 is composed of a linear motor 18 incorporating a linear encoder 17, and moves the image position detection sensor 15 in the radial direction of the wafer 11.

また、回転モータ12、画像位置検出センサー15、リニアモータ18等を制御すると共に、各信号を処理するための後述する各種制御部からなる制御装置20を有している。   In addition, the control device 20 includes various control units (to be described later) for controlling the rotary motor 12, the image position detection sensor 15, the linear motor 18, and the like and processing each signal.

リニアモータ18は、画像位置検出センサー15をウェハ11の半径方向に駆動可能にする機構であり、3相コイルと磁石を利用して電磁駆動力を発生する可動部と固定部を有し、固定部に対し電磁駆動力によって可動部が駆動される構造を有する。画像位置検出センサー15は可動部に固定されている。また、案内機構も内蔵され、位置決め分解能も数μm程度の能力をもつ。   The linear motor 18 is a mechanism that enables the image position detection sensor 15 to be driven in the radial direction of the wafer 11. The linear motor 18 has a movable part and a fixed part that generate an electromagnetic driving force using a three-phase coil and a magnet, and is fixed. The movable part is driven by an electromagnetic driving force with respect to the part. The image position detection sensor 15 is fixed to the movable part. It also has a built-in guide mechanism and has a positioning resolution of several μm.

なお、ウェハ11のマーク検出に必要な分解能は、サンプリングデータ数にもよるが、10μm程度が必要であるので数μmの位置決め能力のある駆動形態であれば単相VCM駆動や電磁駆動力以外の空圧駆動力をもった空圧アクチュエータなどを用いても良い。   Note that the resolution necessary for mark detection of the wafer 11 depends on the number of sampling data, but about 10 μm is required. Therefore, any driving mode having a positioning ability of several μm can be used other than single-phase VCM driving or electromagnetic driving force. A pneumatic actuator or the like having a pneumatic driving force may be used.

画像位置検出センサーコントローラ17は、画像位置検出センサー15の位置を検出し、検出結果を計測データ読み込み部25に送信する。位置データは、計測データ読み込み部25からデータ処理部21に送られ、ロータリエンコーダ14の回転角度変動の解析に使用される。   The image position detection sensor controller 17 detects the position of the image position detection sensor 15 and transmits the detection result to the measurement data reading unit 25. The position data is sent from the measurement data reading unit 25 to the data processing unit 21 and used for analysis of the rotation angle variation of the rotary encoder 14.

制御装置20内のリニアモータドライバ22は、リニアモータ18を駆動するためのコントロールドライバであって、位置指令を送信すると所定位置へ位置決め可能となる。また推力指令を送信すると所定推力で可動子を駆動することが可能となる。リニアモータ18の駆動条件などの様々なパラメータが設定可能で、パラメータに応じたリニアモータ駆動を可能にしている。   The linear motor driver 22 in the control device 20 is a control driver for driving the linear motor 18 and can be positioned at a predetermined position when a position command is transmitted. When the thrust command is transmitted, the mover can be driven with a predetermined thrust. Various parameters such as driving conditions of the linear motor 18 can be set, and linear motor driving according to the parameters is enabled.

このような構成のウェハ外形検出装置10において、図4に示すステップでロータリエンコーダ14のリニアリティーデータ取得、近似関数生成、および近似関数を用いたロータリエンコーダ14の角度補正を行う。なお、図4に示す各ステップは、ウェハをウェハホルダに搬送する処理を除いて第1実施の形態と同様であり説明を省略する。   In the wafer outer shape detection apparatus 10 having such a configuration, linearity data acquisition of the rotary encoder 14, generation of an approximate function, and angle correction of the rotary encoder 14 using the approximate function are performed in the steps shown in FIG. Note that each step shown in FIG. 4 is the same as that of the first embodiment except for the process of transporting the wafer to the wafer holder, and a description thereof will be omitted.

本実施の形態では、第1実施の形態に比べ、ウェハの搬送がウェハ搬送機構部(Y軸)53のみで行われ、ウェハホルダステージ54への搬送動作が不要となるため短時間でマーク11A、11Bの位置データ取得から補正データを生成することができる。   In the present embodiment, compared with the first embodiment, the wafer is transported only by the wafer transport mechanism (Y axis) 53, and the transport operation to the wafer holder stage 54 is not required, so that the mark 11A can be obtained in a short time. , 11B position data acquisition can generate correction data.

以上、実施の形態にかかるウェハ位置決め装置によれば、回転モータを装置に組み込んだ状態及び、使用環境でロータリエンコーダのリニアリティ変動データを所得でき、その結果を基に補正を行うので、ウェハの回転位置決め精度が損なわれない。また、絶対基準の工具等も必要でなく容易に補正を実現できる。また、回転モータ破損時はモータ単独交換後に再度ロータリエンコーダのリニアリティ変動データを所得できるため、回転モータドライバの交換は必要なくなる。   As described above, according to the wafer positioning apparatus according to the embodiment, the linearity fluctuation data of the rotary encoder can be obtained in the state in which the rotary motor is incorporated in the apparatus and the use environment, and the correction is performed based on the result. Positioning accuracy is not impaired. Further, an absolute reference tool or the like is not necessary, and correction can be easily realized. Further, when the rotary motor is broken, the linearity fluctuation data of the rotary encoder can be obtained again after exchanging the motor alone, so that it is not necessary to replace the rotary motor driver.

この結果、ウェハ貼り合わせ装置における位置決め精度が格段に向上し、2体のウェハを張り合わせる際の位置決め不良による半導体製造工程の歩留まり低下を防止することが可能となる。   As a result, the positioning accuracy in the wafer bonding apparatus is remarkably improved, and it is possible to prevent a decrease in the yield of the semiconductor manufacturing process due to a positioning failure when bonding two wafers.

なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。   The above-described embodiment is merely an example, and is not limited to the above-described configuration and shape, and can be appropriately modified and changed within the scope of the present invention.

1 ウェハ貼り合わせ装置
2 搬送ロボット
10 ウェハ外形検出装置
11 ティーチングウェハ(ウェハ)
12 回転モータ
13 ターンテーブル
14 ロータリエンコーダ
15 画像位置検出センサー
16 サーボ機構
17 画像位置検出センサーコントローラ
18 リニアモータ
20 制御装置
21 データ処理部(CPU)
22 リニアモータドライバ
23 回転モータドライバ
25 計測データ読み取り部
50 ウェハ位置決め装置
51 ウェハ投入ロボット
52 回転モータ昇降機構部
53 ウェハ搬送機構部(Y軸)
54 ウェハホルダステージ
55 ウェハ搬送機構部(Z軸)
56 ウェハホルダ
57 ウェハホルダ投入ロボット
90 ウェハ貼り合わせ部
112 透過型ラインセンサー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wafer bonding apparatus 2 Transfer robot 10 Wafer external shape detection apparatus 11 Teaching wafer (wafer)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Rotation motor 13 Turntable 14 Rotary encoder 15 Image position detection sensor 16 Servo mechanism 17 Image position detection sensor controller 18 Linear motor 20 Control apparatus 21 Data processing part (CPU)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 22 Linear motor driver 23 Rotation motor driver 25 Measurement data reading part 50 Wafer positioning device 51 Wafer insertion robot 52 Rotation motor raising / lowering mechanism part 53 Wafer conveyance mechanism part (Y axis)
54 Wafer holder stage 55 Wafer transfer mechanism (Z axis)
56 Wafer Holder 57 Wafer Holder Loading Robot 90 Wafer Bonding Unit 112 Transmission Line Sensor

Claims (8)

積層された複数のウェハを有する積層ウェハと他のウェハとを貼り合わせるウェハ貼り合わせ装置であって、
前記積層ウェハのうちの最上面ウェハの外形から前記最上面ウェハの所定位置を検出する外形検出手段と、
前記外形検出手段の検出結果に基づいて、ウェハホルダに対して前記最上面ウェハを位置決めする位置決め装置と、
前記ウェハホルダに保持された前記積層ウェハの前記最上面ウェハと前記他のウェハとを接合する接合装置と、
前記積層ウェハが保持された前記ウェハホルダを前記位置決め装置から前記接合装置に搬送する搬送手段と、を備え、
前記位置決め装置は、ウェハを回転させる回転駆動部と、
前記回転駆動部に搭載された回転位置検出手段と、
前記ウェハ上に形成されたマークの位置を計測するマーク位置検出手段と、
前記ウェハを前記回転駆動部で回転した時の前記回転位置検出手段の回転角度変動を、前記マーク位置検出手段によって計測される前記マークの位置変動から導出される近似周期関数として記憶し、ウェハアライメント時に、前記回転位置検出手段の回転角度補正量を前記近似関数から算出し、前記回転角度補正量に基づき前記回転位置検出手段の回転角度を補正する制御手段と、を備えていることを特徴とするウェハ貼り合わせ装置。
A wafer bonding apparatus for bonding a laminated wafer having a plurality of laminated wafers and another wafer,
Outer shape detecting means for detecting a predetermined position of the uppermost wafer from the outer shape of the uppermost wafer of the laminated wafers
A positioning device for positioning the uppermost wafer with respect to a wafer holder based on the detection result of the outer shape detection means;
A bonding apparatus for bonding the top wafer and the other wafer of the laminated wafer held by the wafer holder;
Transport means for transporting the wafer holder holding the laminated wafer from the positioning device to the bonding device;
The positioning device includes a rotation driving unit that rotates the wafer,
A rotational position detecting means mounted on the rotary drive unit,
Mark position detecting means for measuring the position of the mark formed on the wafer;
Rotational angle variation of the rotational position detecting means when the wafer is rotated by the rotational drive unit is stored as an approximate periodic function derived from the position variation of the mark measured by the mark position detecting means , and wafer alignment And a control unit that calculates a rotation angle correction amount of the rotation position detection unit from the approximate function and corrects a rotation angle of the rotation position detection unit based on the rotation angle correction amount. Wafer bonding equipment.
前記ウェハの前記所定位置は、前記ウェハに形成されたノッチ位置を含むことを特徴とする請求項1に記載のウェハ貼り合わせ装置。The wafer bonding apparatus according to claim 1, wherein the predetermined position of the wafer includes a notch position formed in the wafer. 前記ウェハの前記所定位置は、前記ウェハに形成されたオリフラ位置を含むことを特徴とする請求項1に記載のウェハ貼り合わせ装置。The wafer bonding apparatus according to claim 1, wherein the predetermined position of the wafer includes an orientation flat position formed on the wafer. 前記外形検出手段は、透過型ラインセンサーを含むことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のウェハ貼り合わせ装置。The wafer bonding apparatus according to claim 1, wherein the outer shape detection unit includes a transmission line sensor. 前記制御手段は、前記ウェハの前記所定位置を初期角度位置から所定回転角度位置に前記回転駆動部により回転したのちに、前記マーク位置検出手段により前記マークの位置を検出し、The control means detects the position of the mark by the mark position detection means after the predetermined position of the wafer is rotated from the initial angle position to the predetermined rotation angle position by the rotation driving unit.
前記所定回転角度位置は、前記外形検出手段の基準角度位置からの相対角度で制御されることを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載のウェハ貼り合わせ装置。5. The wafer bonding apparatus according to claim 1, wherein the predetermined rotation angle position is controlled by a relative angle from a reference angle position of the outer shape detection unit.
前記マーク位置検出手段による前記マーク位置の検出は、前記ウェハが前記ウェハホルダに保持された状態または前記回転駆動部に保持された状態でなされることを特徴とする請求項1から5の何れか一項に記載のウェハ貼り合わせ装置。6. The detection of the mark position by the mark position detection means is performed in a state where the wafer is held by the wafer holder or a state where the wafer is held by the rotation driving unit. The wafer bonding apparatus according to item. 前記基準角度位置からの相対角度は、略90度、および略−90度からなることを特徴とする請求項5または6に記載のウェハ貼り合わせ装置。The wafer bonding apparatus according to claim 5 or 6, wherein a relative angle from the reference angle position is approximately 90 degrees and approximately -90 degrees. 前記回転位置検出手段は、ロータリエンコーダを含むことを特徴とする請求項1から7の何れか一項に記載のウェハ貼り合わせ装置。The wafer bonding apparatus according to claim 1, wherein the rotational position detection unit includes a rotary encoder.
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