JP2000164680A

JP2000164680A - ウェハ位置調整装置

Info

Publication number: JP2000164680A
Application number: JP26876799A
Authority: JP
Inventors: Yasutada Miura; 靖忠三浦; Shunsuke Kurata; 俊輔倉田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1998-09-22
Filing date: 1999-09-22
Publication date: 2000-06-16

Abstract

(57)【要約】【課題】非接触でウェハ中心を検出できるとともに、小
型で製造コストを低減できるウェハ位置調整装置を提供
する。【解決手段】ウェハ位置調整装置は、光ビームを対物レ
ンズ４１を介して対象物に投光し対象物から戻ってくる
光ビームに基づいて前記対象物に対する焦点合わせを行
うオートフォーカスユニット４２を有するウェハ検査用
の顕微鏡に備えられる。本装置では、テーブル１に載置
されたウェハ２と前記対物レンズ４１との相対的な位置
関係を変化させながら、前記対物レンズ４１からの光ビ
ームの光量変化を検知することにより、前記ウェハ２の
周縁部の４点の位置が求められ、求められた前記ウェハ
２の周縁部の４点の位置に基づいてウェハ２の中心位置
が算出される。そして、算出された前記中心位置に基づ
いて前記ウェハ２が位置調整される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェハの位
置検出を行うウェハ位置調整装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体ウェハの欠陥などを検査
するウェハ検査装置は、ウェハ検査をする前に検査用保
持テーブルに供給されたウェハについて、ウェハ中心の
位置合わせを行なうようにしている。

【０００３】しかして、従来、この種のウェハ検査装置
としては、保持テーブルに載置されたウェハに対してピ
ン等の芯出し手段でウェハ周縁部を押しながら、もしく
はチャック手段でウェハ周縁部を押さえながら、ウェハ
を保持テーブルの回転中心方向に移動させ、ウェハ中心
を保持テーブルの回転中心に一致させたのち、該ウェハ
を回転させるとともに、回転するウェハの周縁部が光軸
を横切るように設けられる投光部、受光部からなる光電
センサからの出力によりウェハのオリエンテーションフ
ラットあるいはノッチを検出し、検出されたオリエンテ
ーションフラットあるいはノッチが所定の位置に配置さ
れるように位置決めするものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したよ
うにウェハの周縁部に接触する芯出し手段やチャック手
段を用いると、ウェハへの衝撃やウェハと保持テーブル
との擦れ等により、ウェハが傷ついたり汚れたりするお
それがある。また、ウェハ周縁部が光軸を横切るように
設けられる投光部、受光部としての光電センサは、ウェ
ハのオリエンテーションフラットあるいはノッチを検出
するための専用の構成として用意されるため、装置の構
成が複雑になるとともに、コスト面でも高価なものにな
ってしまう。

【０００５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、非接触でウェハ中心を検出できるとともに、小型で
製造コストを低減できるウェハ位置調整装置を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明のウェハ位置調整装置は以下の
如く構成されている。（１）本発明のウェハ位置調整装置は、光ビームを対物
レンズを介して対象物に投光し、対象物から戻ってくる
光ビームに基づいて前記対象物に対する焦点合わせを行
う合焦手段を有するウェハ検査用の光学機器に備えられ
るウェハ位置調整装置において、ウェハを載置するため
のテーブルと、前記ウェハと前記対物レンズとの相対的
な位置関係を変化させる移動手段と、前記対物レンズか
らの光ビームの光量変化を検知する手段と、前記移動手
段の動作中における前記検知手段の検知結果に基づいて
前記ウェハの周縁部の少なくともオリエンテーションフ
ラットまたはノッチが含まれない３点のエッジ位置を求
め、これらに基づいてウェハの中心位置を算出する手段
と、前記算出手段により算出された前記中心位置に基づ
いて前記ウェハを位置調整する手段とを具備している。

【０００７】（２）本発明のウェハ位置調整装置は、上
記（１）に記載の装置であり、かつ前記光学機器は顕微
鏡であり、前記合焦手段はオートフォーカスユニットで
ある。

【０００８】（３）本発明のウェハ位置調整装置は、上
記（１）に記載の装置であり、かつ前記検知手段は、前
記対物レンズからの光ビームを受光するための少なくと
も４つの受光部を有する。

【０００９】（４）本発明のウェハ位置調整装置は、上
記（３）に記載の装置であり、かつ前記少なくとも３つ
の受光部の各々は、前記ウェハに対して前記対物レンズ
とは異なる側に設置され、且つ、前記ウェハの周縁部に
対して接触しない程度に接近した位置に設置される。

【００１０】（５）本発明のウェハ位置調整装置は、上
記（１）に記載の装置であり、かつ前記検知手段は、前
記ウェハからの反射光ビームを受光するための受光部を
前記合焦手段の中に有する。

【００１１】上記手段を講じた結果、それぞれ以下のよ
うな作用を奏する。（１）本発明のウェハ位置調整装置によれば、前記ウェ
ハとその合焦手段の対物レンズとの相対的な位置関係を
変化させながら、前記対物レンズからの光ビームの光量
変化を検知しているので、ウェハを全く触れない非接触
の状態で、ウェハの周縁部の少なくともオリエンテーシ
ョンフラットまたはノッチが含まれない３点のエッジ位
置を求め、ウェハの中心位置を算出し、ウェハを位置調
整することができる。また、光ビームを対物レンズを介
して対象物に投光し、対象物から戻ってくる光ビームに
基づいて前記対象物に対する焦点合わせを行う合焦手段
を利用しているので、ウェハ位置調整用の光ビームを得
るための新たな構成要素を追加する必要がない。

【００１２】（２）本発明のウェハ位置調整装置によれ
ば、オートフォーカスユニットを備えた顕微鏡に適用す
ることが可能である。

【００１３】（３）本発明のウェハ位置調整装置によれ
ば、前記対物レンズからの光ビームを受光するための少
なくとも４つの受光部を有しているので、光ビームの光
量変化を高精度に検出でき、ウェハのエッジ位置を正確
に求めることができる。

【００１４】（４）本発明のウェハ位置調整装置によれ
ば、前記少なくとも４つの受光部の各々を、前記ウェハ
に対して前記対物レンズとは異なる側に設置し、且つ、
前記ウェハの周縁部に対して接触しない程度に接近した
位置に設置しているので、上記（３）の作用に加え、ウ
ェハのエッジから回り込む光による影響を防止すること
ができる。

【００１５】（５）本発明のウェハ位置調整装置によれ
ば、前記合焦手段の中に設けられた受光部を利用してい
るので、前記検知手段の受光部として、新たな構成要素
を追加する必要がない。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００１７】（第１の実施の形態）図１、図２は、本発
明が適用されるウェハ位置調整装置の概略構成を示すも
ので、図１は、側面図、図２は、平面図である。この場
合のウェハ位置調整装置は、レーザ光を用いてウェハ面
に対して自動焦点合わせを行なうオートフォーカス（Ａ
Ｆ）ユニットを搭載した光学機器（ウェハ検査用顕微
鏡）に適用されるものである。すなわち、本実施の形態
では、ウェハ検査用顕微鏡にあらかじめ搭載されたＡＦ
ユニットを、ウェハの位置検出に利用する。

【００１８】図１において、１はウェハ２を保持する回
転テーブルである。この回転テーブル１は、ＸＹステー
ジ３上に設けられ、このＸＹステージ３とともにＸＹ方
向に移動可能となっている。

【００１９】ウェハ２の表面に対向して、光電センサの
一部を構成する投光部４が配置されている。この投光部
４は、ＡＦユニット４２からのレーザ光を出射する顕微
鏡側の対物レンズ４１を備えており、この対物レンズ４
１から出射されるレーザ光をウェハ２の表面にスポット
状に投光するようになっている。本実施の形態では、対
物レンズ４１は、ウェハ２の表面から離れた所定の位置
に固定されているものとする。

【００２０】本実施の形態で使用されるウェハ検査用顕
微鏡本体には、対物レンズ４１及び落射照明用投光管１
１７を有する投光部４、ＡＦユニット４２、鏡筒１１８
などが備えられている。

【００２１】ＡＦユニット４２内の半導体レーザ１０１
から出射されたレーザビームは、コリメートレンズ１０
２により平行光となり、偏向ビームスプリッタ１０３で
反射され、１／４波長板１０４を透過した後、ダイクロ
イックミラー１０５に反射され、対物レンズ４１を介し
て出射される。

【００２２】また、対物レンズ４１に入射されてくる反
射光は、再びダイクロイックミラー１０５、１／４波長
板１０４を経由して、偏向ビームスプリッタ１０３およ
び結像レンズ１０８を通過し、ビームスプリッタ１０９
により二方向に振り分けられる。振り分けられた一方の
光線は結像レンズ１０８の集光点Ｐより距離Ｌだけ後方
に配置された第１の絞り１１０を介して第１の受光素子
１１１に照射される。また、他方の光線は結像レンズ１
０４の集光点Ｑより距離Ｌだけ前方に配置された第２の
絞り１１２を介して第２の受光素子１１３に照射され
る。

【００２３】第１の受光素子１１１および第２の受光素
子１１３は、それぞれ受光した光量に対応した電気信号
を生成して信号処理系１１４へ送出する。信号処理系１
１４は、入力した各信号に対して所定の演算を行い、目
標値と実値との誤差を示す信号を発生する。この信号は
図示しない駆動系へ送られるようになっている。

【００２４】一方、ＸＹステージ３に保持されているウ
ェハ２近傍のＸＹステージ３上には、上述した投光部４
とともにレーザ光を検知する検知手段として透過型の受
光素子５、ここでは、４個の光電センサが配置されてい
る。なお、受光部５は、ウェハ２に接触しない程度の間
隔を持たせていることが望ましく、特に、２〜３ｍｍの
間隔が好ましい。このようにすることで、ウェハ２と受
光部５とは接触せず、かつウェハ２のエッジから回り込
む光による影響を防止することができる。

【００２５】これら受光部５は、集光レンズ５１とフォ
トダイオード５２を有するもので、対物レンズ４１から
のレーザ光を集光レンズ５１により集光して、フォトダ
イオード５２で受光し、この時の受光量に応じた電気信
号をセンサ信号として出力するものである。

【００２６】また、受光部５は、回転テーブル１のほぼ
中心にウェハ２の中心がある場合に、図２に示すように
ＸＹステージ３のＸ軸方向に並ぶ２つの受光部５を結ぶ
直線が同ＸＹステージ３のＸ軸と平行に位置するように
配置されるとともに、Ｙ軸方向に並ぶ２つの受光部５を
結ぶ直線が同ＸＹステージ３のＹ軸と平行に位置するよ
うに配置され、また、この状態で、各受光部５は、それ
ぞれの受光面の同一面積がウェハ２周縁部により遮られ
るようになっている。

【００２７】そして受光部５のフォトダイオード５２に
は、ＯＰアンプ回路６を介してシュミットトリガ回路７
が接続されている。このシュミットトリガ回路７は、受
光部５の出力の立上がりおよび立下がりに応じて波形整
形されたパルス信号を出力するようになっている。

【００２８】シュミットトリガ回路７には、ラッチ回路
８が接続されており、このラッチ回路８には、さらにカ
ウンタ回路９を介してロータリーエンコーダ１０が接続
されている。

【００２９】ここで、ロータリーエンコーダ１０は、Ｘ
Ｙステージ３の図示しないＸ軸駆動モータ軸に取り付け
られ、ＸＹステージ３のＸ軸方向のステージ位置を検出
するものである。カウンタ回路９は、ロータリーエンコ
ーダ１０により検出されるＸ軸方向のステージ位置に応
じたカウント値を出力するものである。そして、ラッチ
回路８は、シュミットトリガ回路７で波形整形された受
光部５の出力の立ち下がりや立ち上がりのタイミングで
カウンタ回路９のカウント値をラッチして記憶するもの
である。

【００３０】演算回路１１は、ラッチ回路８にて記憶さ
れたカウント値に基づいてウェハ２周縁部の４点を算出
し、これに基づいてウェハ２の中心位置を算出する。

【００３１】制御部１２は、演算回路１１にて算出され
たウェハ中心座標に基づいて、ステージの駆動によりウ
ェハ２の位置調整を行う。

【００３２】以上のように構成された実施の形態の動作
について説明する。

【００３３】まず、ウェハ２は、図示しないウェハカセ
ットから搬送機または搬送ロボットによって取り出さ
れ、その後、外観検査などの顕微鏡観察を行なうため、
顕微鏡に搭載されたＸＹステージ３上の回転テーブル１
に載置される。

【００３４】次いで、投光部４を構成する顕微鏡の対物
レンズ４１の位置を固定したまま、ウェハ２を載置した
ＸＹステージ３を移動させる。換言すれば、ＸＹステー
ジ３を移動させることにより、対物レンズ４１から出射
されるレーザビームをウェハ２に対して走査する。

【００３５】具体的には、まず、ウェハ２に対する対物
レンズ４１の相対位置が図２の左上に位置される受光部
５の近傍Ａ１から右上に位置される受光部５の近傍Ａ２
までＸ軸方向に移動するよう、ＸＹステージ３を移動さ
せる。

【００３６】この場合、ＡＦユニット４２から発せられ
たレーザ光は、対物レンズ４１を通ってウェハ２に対し
垂直方向の光となって照射されている。ここで、対物レ
ンズ４１が図２の左上に位置される受光部５の近傍Ａ１
にある時は、レーザ光は、受光部５のフォトダイオード
５２に達しておらず、図３（ａ）に示すようにフォトダ
イオード５２からのセンサ信号は、Ｌレベルとなってい
る。

【００３７】そして、対物レンズ４１が受光部５上に達
し、レーザ光が、受光部５のフォトダイオード５２に達
すると、図３（ａ）のＢ１に示すようにフォトダイオー
ド５２のセンサ信号は、Ｈレベルに変化され、その後、
レーザ光が、ウェハ２周縁部で遮られるようになると、
フォトダイオード５２のセンサ信号は、再びＬレベルに
変化される。この場合、図中のＢ１における矢印で示さ
れるエッジでウェハ２周縁部の位置が検出されることに
なる。

【００３８】さらに、対物レンズ４１が図２の右上に位
置される受光部５上に達し、レーザ光がウェハ２周縁部
で遮られることがなくなり、受光部５のフォトダイオー
ド５２にレーザ光が達し、図３（ａ）のＢ２に示すよう
にフォトダイオード５２のセンサ信号は、再びＨレベル
に変化され、その後、レーザ光が、受光部５上から外
れ、受光部５の近傍Ａ２まで達すると、フォトダイオー
ド５２のセンサ信号は、再びＬレベルに変化される。こ
の場合、図中のＢ２における矢印で示されるエッジでウ
ェハ２周縁部の位置が検出されることになる。

【００３９】そして、このようなＸＹステージ３の移動
にともなう図３（ａ）に示すセンサ信号の変化から、図
中Ｂ１のＨレベルの始めの立下がりと、図中Ｂ２のＨレ
ベルの立上がりの信号を使って、カウンタ回路９のカウ
ント値をラッチ回路８でラッチする。つまり、レーザ光
がウェハ２周縁部で遮られた時のロータリーエンコーダ
１０により検出されるステージ位置に応じたカウント値
と、レーザ光がウェハ２周縁部で遮られなくなる時のロ
ータリーエンコーダ１０により検出されるステージ位置
に応じたカウント値をラッチ回路８に記憶する。

【００４０】次に、ウェハ２に対する対物レンズ４１の
相対位置が図２の右下に位置される受光部５の近傍Ａ３
までＹ軸方向に移動し、次いで、図２の左下に位置され
る受光部５の近傍Ａ４までＸ軸方向に移動するよう、Ｘ
Ｙステージ３を移動させる。

【００４１】この場合のフォトダイオード５２のセンサ
信号も、上述したのと同様にして、図３（ｂ）のＢ３と
Ｂ４でＨレベルとなり、この時も、センサ信号の変化か
ら、図中Ｂ３のＨレベルの始めの立下がりと、図中Ｂ４
のＨレベルの立上がりの信号を使って、カウンタ回路９
のカウント値をラッチ回路８でラッチする。つまり、こ
の場合も、レーザ光が、ウェハ２周縁部で遮られた時の
ロータリーエンコーダ１０により検出されるステージ位
置に応じたカウント値と、レーザ光が、ウェハ２周縁部
で遮られなくなる時のロータリーエンコーダ１０により
検出されるステージ位置に応じたカウント値をラッチ回
路８に記憶する。カウント値は演算回路１１に送られる
ようになっている。

【００４２】そして、このようにして求められたウェハ
２のエッジのＸ軸方向の位置座標に対して、それぞれの
Ｙ軸の座標は既知なので、レーザ光を遮ったウェハ２の
エッジのＸＹ座標が４点得られる。

【００４３】次に、これら４点のＸＹ座標のデータから
ウェハ２の中心位置を求めるには、４点のＸＹ座標のデ
ータからオリエンテーションフラットまたはノッチが含
まれない任意の３点分のデータを選び、これら３点の座
標値を円の方程式に代入することによりウェハ２の中心
座標を求めることができる。

【００４４】ここで、４点のＸＹ座標データに、オリエ
ンテーションフラットまたはノッチの影響が含まれてい
なければ、ウェハ中心座標は任意の３点を選んだ４通り
の中心座標がすべて同じになるので、どのウェハ中心座
標を用いてもよい。しかし、４点のＸＹ座標データのい
ずれかにオリエンテーションフラットまたはノッチの影
響が含まれていれば、４通りのウェハ中心座標の内、３
通りがオリエンテーションフラットまたはノッチによる
偽りのウェハ中心座標となる。この場合は、オリエンテ
ーションフラットまたはノッチを含むＸＹ座標データを
検出し、このＸＹ座標データを除く３点のＸＹ座標デー
タからウェハ２の中心座標を求める。

【００４５】このように、第１の実施の形態では、レー
ザ光をウェハ２面に投光させる投光部４とウェハ２を介
して透過されるレーザ光の光量変化を受光する４個の受
光部５を設け、ＸＹステージ３によるウェハ２の移動に
ともない各受光部５で受光されるレーザ光の光量の変化
からウェハ周縁部の４点のエッジを検出してウェハの中
心位置を求めるようにしているので、ウェハに全く触れ
ない非接触の状態でウェハ中心を検出でき、ウェハ面に
傷を付けたり、汚したりすることなく、ウェハ中心の位
置合わせを行うことができる。

【００４６】また、投光部４としてＡＦユニットのレー
ザ光を利用し、レーザ光を得るための新たな構成要素を
追加していないので、構成を簡単にでき、装置を小型化
できるとともに、製造コストを低減することができる。

【００４７】さらに、４つの受光部５で検出されたウェ
ハのエッジの位置データのうち、オリエンテーションフ
ラットまたはノッチの影響のない位置データに基づいて
ウェハ中心位置を求めているので、ウェハ中心を正確に
求めることができる。

【００４８】さらに、投光部４と受光部５からなる透過
型の光電センサを用いることによりウェハ表面の状態に
依存することなくウェハエッジを検出することができ
る。

【００４９】さらに、投光部４と受光部５を分離したこ
とで、このような光電センサに邪魔されず、しかもウェ
ハ２の観察できない領域を作ることなく、ウェハ位置検
出装置を、ＡＦユニット４２を有するウェハ検査用顕微
鏡などの光学機器のＸＹステージ３上に搭載することが
できる。

【００５０】なお、第１の実施の形態では、光電センサ
をウェハ２の位置検出のみに用いたが、４個のうちいず
れか１つの光電センサ（受光部５）を使って、オリエン
テーションフラットまたはノッチを検出することも可能
である。この場合、上述した中心位置の検出が行われた
状態で、投光部４に対していずれかに光電センサ（受光
部５）を対応させ、ウェハ２を回転動作させる。この場
合、ノッチ部２０１やオリエンテーションフラット２０
２の形状は、規格で定められている。そして、受光部５
のフォトダイオード５２より出力されるウェハ２のノッ
チ部２０１に対応するセンサ信号を考えると、対物レン
ズ４１からのレーザ光のスポットに対しウェハ２周縁部
が一部掛る部分では、Ｌレベルで一定に保たれるが、ノ
ッチ部２０１によりウェハ２周縁から外れる瞬間から増
大（Ｈレベル）する。このことから、フォトダイオード
５２のセンサ信号が最大（Ｈレベル）になるウェハ２周
縁部を探すことで、ノッチ部２０１の位置を検出するこ
ともできる。この場合、オリエンテーションフラットま
たはノッチを検出するための専用の投光部を用意しても
よい。

【００５１】また、受光部５を構成する集光レンズ５１
の径の大きさは、ＸＹステージ３に搭載された回転テー
ブル１にウェハ２を搭載する際の受け渡しの安全性など
を考慮して、多少大きい方が望ましい。

【００５２】（第２の実施の形態）図４は、本発明の第
２の実施の形態の概略構成を示す斜視図である。

【００５３】この場合、２２はＸＹステージで、このＸ
Ｙステージ２２は、Ｘ軸方向に移動可能なＸステージ２
４とＹ軸方向に移動可能なＹステージ２３とを重ね合わ
せた構造であり、これらステージ２４、２３には、それ
ぞれＸパルスモータ２５及びＹパルスモータ２６が接続
されている。これらＸパルスモータ２５及びＹパルスモ
ータ２６は、ボールネジによってＸステージ２４および
Ｙステージ２３をそれぞれ直交する方向に駆動するよう
に構成されており、基準位置に対するＸステージ２４及
びＹステージ２３の移動量（パルス数など）を把握でき
るようになっている。これら移動量は演算回路３８に送
られる。

【００５４】また、Ｘステージ２４には、回転テーブル
２７が設けられている。この回転テーブル２７上にはウ
ェハ２１が載置され、ノッチの位置が合わせられるよう
になっている。

【００５５】ＡＦユニット４０は、レーザ光源としての
半導体レーザ３３から出射された光をＰＢＳ３０で反射
し、結像レンズ２９、ＤＭ２８より対物レンズ３６を介
してウェハ２１面に集光させ、このウェハ２１より反射
した光を、上述した経路を逆に進めて、結像レンズ３１
を介して２分割ＰＤ３２上に結像させるようになってい
る。

【００５６】ＸＹステージ２２には、図５に示すように
演算回路３８が接続されている。この演算回路３８は、
ＡＦユニット４０の２分割ＰＤ（フォトダイオード）３
２の出力に基づいてウェハ２１のエッジを検出するエッ
ジ検出回路３９の出力と、Ｘパルスモータ２５およびＹ
パルスモータ２６から得られるＸステージ２４及びＹス
テージ２３の移動量とから、ウェハ２１の中心位置を算
出する。

【００５７】制御部３７は、演算回路３８にて算出され
たウェハ中心座標に基づいて、ステージの駆動によりウ
ェハ２１の位置調整を行う。

【００５８】次に、このように構成した実施の形態の動
作を説明する。

【００５９】この場合も、第１の実施の形態で述べたの
と同様にＡＦユニット４０の対物レンズ３６からのレー
ザ光に対してＸステージ２４及びＹステージ２３をＸＹ
軸方向にそれぞれ独立して動作することにより、図６に
示すようにＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の順にウェハ２１に
対する対物レンズ４１の相対位置が移動するようにす
る。

【００６０】そして、このうちＣ１からＣ２までの移動
にともなうウェハ２１面からの反射光の立上がり点Ｄ１
と立下がり点Ｄ２およびＣ３からＣ４までの移動にとも
なうウェハ２１面からの反射光の立上がり点Ｄ３と立下
がり点Ｄ４が、それぞれ２分割ＰＤ３２の出力よりエッ
ジ検出回路３９で検出され、ウェハ２１のエッジＤ１〜
Ｄ４の座標データが求められる。この場合、これらの各
エッジＤ１〜Ｄ４の座標データは、ウェハ２１に対する
対物レンズ４１の相対位置をＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の
順に移動させるＸステージ２４及びＹステージ２３のそ
れぞれのＸパルスモータ２５、Ｙパルスモータ２６の駆
動パルスの１パルス当たりの移動量に基づいて求められ
る。

【００６１】ここで、求められた座標がそれぞれＤ１
（ａ，１）、Ｄ２（ｂ，１）、Ｄ３（ｃ，−１）、Ｄ４
（ｄ，−１）であったとすると、これら座標データは、
演算回路３８に送られ、ウェハ２１の中心を求めるため
の演算が行なわれる。

【００６２】なお、以下の演算では、点Ｄ１〜Ｄ４にオ
リエンテーションフラットまたはノッチが掛かっていな
い場合を想定している。

【００６３】いま、ウェハ２１の周縁の方程式は、

【００６４】

【数１】

【００６５】で表される。ここで、ウェハ２１のエッジ
Ｄ１〜Ｄ４の座標は、上式のウェハ２１の周縁の方程式
を満足するので、それぞれ上式に代入すると、

【００６６】

【数２】

【００６７】となり、これら連立方程式を解くと、

【００６８】

【数３】

【００６９】となる。

【００７０】従って、図５に示すようにウェハ２１がＸ
Ｙステージ２２の回転テーブル２７上に搬送手段または
手置きにより載置された時のウェハ２１の中心位置を
０′（ｘ′，ｙ′）とすると、回転テーブル２７の回転
中心軸４９と観察測定軸４８とが一致した時の図示破線
で示すウェハ２１の中心０（０，０）との差、すなわち
理想的な位置からのウェハ２１の中心位置のずれ量は、

【００７１】

【数４】

【００７２】で表すことができる。

【００７３】この場合、ウェハ２１のノッチがウェハ２
１のエッジＤ１〜Ｄ４のいずれかに重なり、この状態が
検出されることがあっても、ノッチ以外を検出した残り
３点により、上述したと同様にウェハ２１の中心位置の
ずれ量を算出することができる。

【００７４】なお、上述では、光電センサをウェハ２１
の中心位置のずれ量検出に用いている例で述べたが、ノ
ッチ位置を検出することに適用することも可能である。
この場合、ウェハ２１の中心位置の補正が行われた状態
で、回転テーブル２７を回転動作させる。

【００７５】ところで、通常ウェハ２１の図７に示すノ
ッチ部２１１の形状は規格で定めらている。そして、Ａ
Ｆユニット４０の２分割ＰＤ３２で得られるウェハ２１
のノッチ部２１１に対応する出力を考えると、ウェハ２
１で反射される光量は、ノッチ部２１１によりウェハ２
１周縁から外れる瞬間からゼロになる。このことから、
ＡＦユニット４０によるウェハ２１周縁部での合焦動作
により周縁部でのエッジ信号を捕らえながら、周縁部か
らの反射光がゼロになる場所を探すことで、ノッチ部２
１１の位置を検出できることもできる。

【００７６】つまり、具体的には、回転テーブル２７の
駆動用パルスモータへ出力される駆動パルスの１パルス
の移動量は既知なので、図７に示す位置１ＬＬ，１Ｌ，
１Ｃ，１Ｒ，１ＲＲに対応した１ｈ，１ｇ，１ｆ，１
ｅ，１ｄのレーザ光から得られるエッジ信号の状態から
ノッチ部２１１の位置を検出できることになる。

【００７７】従って、このようにしても、第１の実施の
形態と同様な効果が期待でき、さらには、ウェハ２１面
での反射光量を検知する検知手段は、ＡＦユニット４０
の２分割ＰＤ３２を用い、この２分割ＰＤ３２を共用し
てウェハ２１面での反射光を受光しているので、つま
り、検知手段を１個で構成できるので、さらに構成を簡
単にでき、装置を小型化できるとともに、製造コストを
低減することができる。

【００７８】また、第１の実施の形態と比べると、受光
部をＸＹステージ側に設ける構成を取っていないので、
スペースを有効活用することもできる。

【００７９】また、図５の構成では、ＸＹステージ２２
及びパスルモータ２５（２６）を回転テーブル２７側に
設けることにより、ＡＦユニット４０を固定させた状態
でＸＹステージ２２（及びウェハ２１）を移動させるよ
うにしたが、代わりに図８に示すように、ＸＹステージ
２２′及びパスルモータ２５′（２６′）をＡＦユニッ
ト４０側に設けることにより、ウェハ２１を固定させた
状態でＡＦユニット４０を移動させるようにしてもよ
い。また、Ｘ軸ステージ，Ｙ軸ステージをそれぞれ、回
転テーブル２７側とＡＦユニット４０側とに別々に分け
て設けるようにしてもよい。

【００８０】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、合焦
手段のレーザ光をウェハ面に投光し、ウェハ面によるレ
ーザ光の光量変化を検知しつつ、ウェハ移動手段を制御
してウェハを直交する２方向に、該ウェハを移動させ、
ウェハ周縁部の少なくともオリエンテーションフラット
またはノッチを含まない３点のエッジを検知し、これら
エッジを基にウェハをウェハ移動手段で位置合わせでき
るので、ウェハを全く触れない非接触の状態でウェハの
中心を求めて位置合わせすることができる。

【００８１】また、ＡＦユニットのレーザ光を利用した
構成であるので、レーザ光を得るための新たな構成要素
を省略することができる。

【００８２】さらに、ウェハ面からのレーザ光の光量を
１個の検知手段で検知できるので、さらに構成を簡単に
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す
図。

【図２】第１の実施の形態の動作を説明するための図。

【図３】第１の実施の形態の動作を説明するための図。

【図４】本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す
図。

【図５】第２の実施の形態の概略構成を示す図。

【図６】第２の実施の形態の動作を説明するための図。

【図７】第２の実施の形態の動作を説明するための図。

【図８】図５に示す構成の変形例を示す図。

【符号の説明】

１…回転テーブル２…ウェハ３…ＸＹステージ４…投光部５…受光部５１…集光レンズ５２…フォトダイオード６…ＯＰアンプ回路７…シュミットトリガ回路８…ラッチ回路９…カウンタ回路１０…ロータリーエンコーダ２０１…ノッチ部２１…ウェハ２１１…ノッチ部２２…ＸＹステージ２３…Ｙステージ２４…Ｘステージ２５…Ｘパルスモータ２６…Ｙパルスモータ２７…回転ステージ２８…ＤＭ２９…結像レンズ３０…ＰＳＢ３１…結像レンズ３２…２分割ＰＤ３３…半導体レーザ３６…対物レンズ３８…演算回路３９…エッジ検出回路４０…ＡＦユニット４１…対物レンズ４８…観察側定軸４９…回転中心軸１０１…半導体レーザ１０２…コリメートレンズ１０３…偏向ビームスプリッタ１０４…１／４波長板１０５…ダイクロイックミラー１０８…結像レンズ１０９…ビームスプリッタ１１０…第１の絞り１１１…第１の受光素子１１２…第２の絞り１１３…第２の受光素子１１４…信号処理系１１７…落射照明用投光管１１８…鏡筒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ビームを対物レンズを介して対象物に
投光し、対象物から戻ってくる光ビームに基づいて前記
対象物に対する焦点合わせを行う合焦手段を有するウェ
ハ検査用の光学機器に備えられるウェハ位置調整装置に
おいて、ウェハを載置するためのテーブルと、前記ウェハと前記対物レンズとの相対的な位置関係を変
化させる移動手段と、前記対物レンズからの光ビームの光量変化を検知する手
段と、前記移動手段の動作中における前記検知手段の検知結果
に基づいて前記ウェハの周縁部の少なくともオリエンテ
ーションフラットまたはノッチが含まれない３点のエッ
ジ位置を求め、これらに基づいてウェハの中心位置を算
出する手段と、前記算出手段により算出された前記中心位置に基づいて
前記ウェハを位置調整する手段とを具備したことを特徴
とするウェハ位置調整装置。
【請求項２】前記光学機器は顕微鏡であり、前記合焦
手段はオートフォーカスユニットであることを特徴とす
る請求項１記載のウェハ位置調整装置。
【請求項３】前記検知手段は、前記対物レンズからの
光ビームを受光するための少なくとも４つの受光部を有
することを特徴とする請求項１記載のウェハ位置調整装
置。
【請求項４】前記少なくとも４つの受光部の各々は、
前記ウェハに対して前記対物レンズとは異なる側に設置
され、且つ、前記ウェハの周縁部に対して接触しない程
度に接近した位置に設置されることを特徴とする請求項
３記載のウェハ位置調整装置。
【請求項５】前記検知手段は、前記ウェハからの反射
光ビームを受光するための受光部を前記合焦手段の中に
有することを特徴とする請求項１記載のウェハ位置調整
装置。