JP2004014736A - ウエハプリアライメント装置および方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ウェハが所定の計測位置になったのを簡単に判断してセンサコントローラに計測指令を出力し、計測を開始させることができるようにする。
【解決手段】ウエハ回転手段２と、回転検出手段３と、ウエハの周縁部に投光する投光手段９と、直線状に配置されたＣＣＤリニアセンサ２６と、ウエハのエッジ位置を検出してオリフラ位置とノッチ位置、中心位置の少なくとも一つを求める信号処理手段１０、１７と、を備え、回転検出手段の信号を受信して回転位置情報に変換するアップダウンカウンタ２１ａと、間隔角度回転したときの回転位置情報を格納する計測角度設定レジスタ２１ｂと、計測角度設定レジスタの設定値とアップダウンカウンタのカウント値とを比較するコンパレータ２１Ｃとを備える。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置で使われ、略円形の半導体ウエハの位置やオリエンテーションフラット、ノッチなどの位置を検出したり、位置決めをするプリアライメント装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプリアライメントセンサ装置の構成を図４を用いて説明する。図において、テーブル４はモータ２の上側の軸先端に固定されて回転出来るようになっており、テーブル４上にウエハ１を載せると、その外周部の下側に設けた光源７と、上方に設けた受光部であるＣＣＤリニアセンサ５の間を遮ることができるようになっている。２６はプリアライメントセンサであり、光源７とレンズ８、ＣＣＤリニアセンサ５、ＣＣＤリニアセンサ実装基板６、側面の形状がコの字形をしてこれらを固定したフレームとで構成されている。光源７の光はレンズ８で平行にされてＣＣＤリニアセンサ５で受光される。１０はセンサコントローラであり、ＣＣＤリニアセンサ駆動部１１、ウエハエッジ検出部１２、発光駆動部１３、メモリ１４、ＣＰＵ１５、データ授受部１６から構成されている。システムコントローラ１７は、メモリ１８と、ＣＰＵ１９、データ授受部２０、エンコーダ信号処理部２１、モータ指令器２２、ウエハ有無センサ信号部２３、ウエハ搬送制御部２４から構成されている。発光駆動部１３は光源７に電流を与えて発光させる。ＣＣＤリニアセンサ駆動部１１は、直線状に配置され順番の決まった多数の画素からなるＣＣＤリニアセンサ５に、前記画素の蓄積電荷を電気信号に変換する際のタイミング信号であるリードアウトゲートパルス（ＲＯＧ）信号と転送パルス信号を送り、前記転送パルス信号に従ってスキャン開始端にある１番目の画素から順に蓄積電荷を読み出し、全画素の蓄積電荷を検出信号として順次出力し、その検出信号等をウエハエッジ検出部１２が受けて位置を検出する。その検出情報はデータ授受部１６を介して外部に出力される。
【０００３】
システムコントローラ１７のモータ指令器２２はモータ２に回転指令信号を出力してモータ２を回転させる。ウエハ有無センサ２５は光学式又は接触式又は静電容量式のセンサであってプリアライメントセンサ２６とは別に設けられており、ウエハ有無センサ信号処理部２３がウエハ有無センサ２５を機能させてその前面にウエハが有るか無いかを検出する。エンコーダ信号処理部２１はモータ２に連結されたエンコーダ３の回転信号を得てモータ２の回転量を検出する。
このような構成のもとで、システムコントローラ１７とセンサコントローラ１０は次のように動作する。システムコントローラ１７はテーブル４にウエハが存在しないとき、図示しないウエハ搬送システムがテーブル４にウエハを搬送した後、テーブル４を回転させ、エンコーダ３の信号をエンコーダ信号処理部２１で計測する。そして所定の回転位置になったとき、データ授受部２０を介してセンサコントローラ１０に計測指令を出力し、計測を開始させる。
【０００４】
センサコントローラ１０はその計測指令出力を受けると、ＣＣＤリニアセンサ５が出力するウエハエッジ信号をウエハエッジ検出部１２が受け取り、データ授受部１６を介してウエハエッジ検出値をシステムコントローラ１７に出力する。システムコントローラ１７は受け取ったそのウエハエッジ検出値と計測回転位置とをメモり１８に格納し、ウエハ１が１回転以上するまで、同じような動作を繰り返してウエハ１周分の外周データをメモリ１８に記録する。このメモリ１８に記録されたウエハ１周分の外周データをもとにＣＰＵ１９によってウェハ１の中心位置や、オリフラまたはノッチ位置が求められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが従来技術によると、テーブル４を回転させてエンコーダ３の信号をエンコーダ信号処理部２１で計測し、所定の回転位置になったかどうかを判断するためには、システムコントローラ１７が計測ポイントと同じ数の計測位置情報をメモリ１８に格納する必要があり、ＣＰＵ１９が格納された計測位置情報とエンコーダ３から得られる回転位置情報とを常に監視して比較しなければならない。また、テーブル４の回転ムラ等の原因により、所定の計測位置でエンコーダ３の信号を計測した値が変化してしまい、何度も同じ計測位置で計測してしまうという事態に陥りやすい。このため、小型化やローコスト化、システムの効率化、測定の高速化などをすることができず、ウエハの大口径化とスループットの向上を図る上で大きな問題点となっていた。
そこで本発明は、エンコーダ信号処理部２１に機能を追加することにより、ウェハ１が簡単に所定の計測位置になったのを判断してセンサコントローラ１０に計測指令を出力し、計測を開始させることができる装置と方法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】
上記問題を解決するため、本願発明は、垂直方向の回転軸を持つテーブル上に略円形のウエハを保持して回転させることができるウエハ回転手段と、そのウエハ回転手段の回転位置を検出して電気信号に変換する回転検出手段と、前記ウエハ回転手段に保持されたウエハの周縁部に投光する投光手段と、直線状に配置され順番の決まった多数の画素からなり、転送パルス信号に従って１番目の画素から順に蓄積電荷を読み出し、全画素の蓄積電荷を電気信号として順次出力するＣＣＤリニアセンサと、そのＣＣＤリニアセンサの信号と前記回転検出手段の信号を受けると、前記ウエハの外周に亘る複数の任意の点で繰り返し前記ウエハのエッジ位置を検出してメモリに格納し、その検出値を元に前記ウエハのオリフラ位置とノッチ位置、中心位置の少なくとも一つを求める信号処理手段と、を備えたウエハプリアライメント装置において、前記回転検出手段の信号を受信して回転位置情報に変換するアップダウンカウンタと、前記検出検出手段の１回転あたりのカウント数を１回転中に計測する計測ポイント数で除算した角度値情報を格納する計測角度設定レジスタと、前記計測角度設定レジスタに設定した設定値と前記アップダウンカウンタのカウント値とを比較するコンパレータとを備えたことを特徴とするものである。
このようになっているため、ウェハが所定の計測位置になったのを簡単に判断することができて、センサコントローラに計測指令を出力し、計測を開始させることができるのである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施例であるウエハプリアライメント装置の構成を示すブロック図、図３は本発明のエンコーダ処理部を説明するタイムチャートである。
図１において、２９はウエハ位置決め機構であり、モータ２と、モータ２で回転されて被測定物のウエハ１を保持するテーブル４と、モータ２に連結されてモータ２の回転位置を検出するエンコーダ３から構成されている。２６はプリアライメントセンサであり、側面からみた形状がコの字状のフレームと、フレームの下部に設けられた光源７、光源７の光を平行にするレンズ８、平行にされた光を受光するＣＣＤリニアセンサ５とから構成されている。ＣＣＤリニアセンサ５は直線状に配置され順番の決まった多数の画素からなり、１番目の画素から順にスキャンして光源７からの入射光に略比例した蓄積電荷を読み出し、全画素の蓄積電荷を電気信号として順次出力する。
【０００８】
１０はセンサコントローラであり、ＣＣＤリニアセンサ５を駆動するＣＣＤリニアセンサ駆動部１１と、ＣＣＤリニアセンサ５の１画素から最終画素までスキャンして信号が変化する点のウエハエッジ信号を検出するウエハエッジ検出部１２、光源７の投光をＯＮ／ＯＦＦ制御する発光駆動部１３、メモリ１４、ＣＰＵ１５、外部と信号の授受を行うデータ授受部１６から構成されている。
１７はシステムコントローラであり、モータ４を回転させるモータ指令器２２と、エンコーダ信号処理部２１、計測角度設定値とウエハエッジ検出値を記憶するメモリ１８、ＣＰＵ１９、センサコントローラ１０と信号の授受を行うデータ授受部２０とから構成されている。
【０００９】
エンコーダ信号処理部２１は、前記回転検出手段の１回転あたりのカウント数を１回転中に計測する計測ポイント数で除算した角度値情報を設定する計測角度設定レジスタ２１ｂ、エンコーダ３の回転位置信号を受信して正回転時にはアップカウントし逆回転時にはダウンカウントするアップダウンカウンタ２１ａ、計測角度設定レジスタ２１ｂの角度値情報とアップダウンカウンタ２１ａで得られたカウント値とが等しいと判断すれば、計測指令を出力し、同時にカウント値をゼロクリアするコンパレータ２１ｃとから構成される。
ＣＰＵ１９はメモリ１８に記憶してある計測角度設定値とウエハエッジ検出値からウエハのオリフラとノッチ位置、中心位置の少なくとも一つを算出すると、図示しないウエハ搬送システムに指令を送ってウエハ１をテーブル４上から搬送先へ搬送させる。これらのウエハ位置決め機構２９とプリアライメントセンサ２６、センサコントローラ１０、システムコントローラ１７とでウエハプリアライメント装置をなしている。
【００１０】
このような構成のもとで、本発明のウエハプリアライメント装置は次のように動作する。
まず、システムコントローラ１７は回転検出手段の１回転あたりのカウント数を１回転中に計測する計測ポイント数で除算した角度値情報を計測角度設定レジスタ２１ｂに設定する。
テーブル４にウエハが存在しないときは、図示しないウエハ搬送システムがテーブル４にウエハを搬送した後、テーブル４を回転させる。
エンコーダ信号処理部２１において、アップダウンカウンタ２１ａは回転位置信号を受信し、テーブル４が正回転する時はアップカウントし、逆回転する時はダウンカウントしてカウンタ値が増減し、回転位置情報が得られる。コンパレータ２１ｃは計測角度設定レジスタ２１ｂの設定値とアップダウンカウンタ２１ａのカウント値とが等しいと判断したのち計測指令を出力し、同時にカウント値をゼロクリアする。
【００１１】
センサコントローラ１０がその計測指令出力を受けると、ＣＣＤリニアセンサ５が出力するウエハエッジ信号をウエハエッジ検出部１２が受け取り、データ授受部１６を介してウエハエッジ検出値をシステムコントローラ１７に出力する。システムコントローラ１７は受け取ったそのウエハエッジ検出値を順次メモり１８に格納し、ウエハ１が１回転以上するまで、同じような動作を繰り返してウエハ１周分の外周データをメモリ１８に記録する。このメモリ１８に記録されたウエハ１周分の外周データをもとにＣＰＵ１９が公知の演算をして、ウェハ１の中心位置やオリフラまたはノッチ位置が求められる。
【００１２】
ここで例えばエンコーダ信号処理部２１のアップダウンカウンタ２１ａが０から２５５までアップダウンカウントできるカウンタであって、計測角度設定レジスタ２１ｂに設定値５を設定したときのタイムチャートを図３ａ、図３ｂに示す。
計測角度設定レジスタ２１ｂの設定値とアップダウンカウンタ２１ａのカウンタ値とが等しいと判断したのち、計測指令を出力すると同時にカウンタ値をゼロクリアすれば、図３ｂに示したように、テーブル４の回転ムラ等の原因によってテーブル４が正回転から一瞬だけ逆回転しても同じ計測ポイントで計測指令が出力されるというような問題は解消される。
【００１３】
次に第２の実施例について図に基づいて説明する。図２は本発明の第２実施例であるウエハプリアライメント装置の構成を示すブロック図である。
図において、第１の実施例との構成上の違いは、アップダウンカウンタ２１ａ、計測角度設定レジスタ２１ｂ、コンパレータ２１ｃから構成されるエンコーダ信号処理部２１がシステムコントローラ１７に搭載されるのではなくセンサコントローラ１０に搭載されている点にある。
このような構成のもとで、本発明のウエハプリアライメント装置は次のように動作する。まず、システムコントローラ１７は、回転検出手段の１回転あたりのカウント数を１回転中に計測する計測ポイント数で除算した角度値情報をデータ授受部２０を介して計測角度設定レジスタ２１ｂに設定する。テーブル４にウエハが存在しないときは、図示しないウエハ搬送システムがテーブル４にウエハを搬送した後、テーブル４を回転させる。
【００１４】
センサコントローラ１０に搭載されているエンコーダ信号処理部２１は次のように動作する。アップダウンカウンタ２１ａが回転位置信号を受信すると、テーブル４が正回転時にはアップカウントし、逆回転時にはダウンカウントしてカウント値が増減し、回転位置情報が得られる。コンパレータ２１ｃが計測角度設定レジスタ２１ｂの設定値とアップダウンカウンタ２１ａのカウント値とが等しいと判断したのち、計測指令を出力すると同時にアップダウンカウンタ２１ａが連続して入力するエンコーダ３の信号に対応するためカウンタ値をゼロクリアする。
ウエハエッジ検出部１２はその計測指令出力を入力すると、ＣＣＤリニアセンサ５が出力するウエハエッジ信号を受け取り、データ授受部１６を介してウエハエッジ検出値をシステムコントローラ１７に出力する。
システムコントローラ１７は受け取ったそのウエハエッジ検出値を順次メモリ１８に格納し、ウエハ１が１回転以上するまで、同じような動作を繰り返してウエハ１周分の外周データをメモリ１８に記録する。このメモリ１８に記録されたウエハ１周分の外周データをもとにＣＰＵ１９によってウェハ１の中心位置や、オリフラまたはノッチ位置が求められる。
【００１５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、エンコーダ３の信号をエンコーダ信号処理部２１で計測し、所定の回転位置になったのを判断するために、所定の計測位置を計測ポイントの数だけメモリ１８に格納し、ＣＰＵ１９で格納されたその計測位置とエンコーダ３から得られる回転位置とを常に監視し比較するのではなく、エンコーダ信号処理部２１を、計測ポイント間の間隔角度に対応した回転位置情報を設定できる計測角度設定レジスタ２１ｂ、エンコーダ３の回転位置信号を処理し、正回転の時はアップカウントし、逆回転の時はダウンカウントするアップダウンカウンタ２１ａ、計測角度設定レジスタ２１ｂの設定値とアップダウンカウンタ２１ａで得られた回転位置情報とが等しいこと判断したのち計測指令を出力し、同時に前記アップダウンカウンタが連続して入力される回転検出手段の信号に対応するため前記カウント値をゼロクリアできるコンパレータ２１ｃとからなる構成としたので、簡単なハードウエアで構成でき、ＣＰＵの処理の負荷を軽減できて、メモリを少容量化することができるという効果がある。
計測指令を出力すると同時にカウント値をゼロクリアするので、テーブル４の回転ムラ等の原因により、所定の計測位置でエンコーダ３の信号を計測した値が変化し何度も同じ計測位置で計測することもなく、システムの効率化ができ、
エンコーダ信号処理部２１をシステムコントローラ１７やセンサコントローラ１０のどちらでも搭載出来るようになって、システム構成を自由に構成できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の構成を示すブロック図
【図２】本発明の第２実施例の構成を示すブロック図
【図３】本発明のエンコーダ処理部を説明するタイムチャート
【図４】従来のウエハプリアライメント装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１　ウエハ
２　モータ
３　エンコーダ
４　テーブル
５　ＣＣＤリニアセンサ
６　ＣＣＤリニアセンサ実装基板
７　光源
８　レンズ
９　照射光
１０、１０ｂ、１０ｃ　センサコントローラ
１１　ＣＣＤリニアセンサ駆動部
１２　ウエハエッジ検出部
１３　発光駆動部
１４、１８　メモリ
１５、１９　ＣＰＵ
１６、２０　データ授受部
１７　システムコントローラ
２１　エンコーダ信号処理部
２１ａ　アップダウンカウンタ
２１ｂ　計測角度設定レジスタ
２１ｃ　コンパレータ
２２　モータ指令器
２３　ウエハ有無センサ信号処理部
２４　ウエハ搬送制御部
２５　ウエハ有無センサ
２６　プリアライメントセンサ
２９　ウエハ位置決め機構

Claims (2)

  1. 垂直方向の回転軸を持つテーブル上に略円形のウエハを保持して回転させることができるウエハ回転手段と、
    そのウエハ回転手段の回転位置を検出して電気信号に変換する回転検出手段と、前記ウエハ回転手段に保持されたウエハの周縁部に投光する投光手段と、
    直線状に配置され順番の決まった多数の画素からなり、転送パルス信号に従って１番目の画素から順に蓄積電荷を読み出し、全画素の蓄積電荷を電気信号として順次出力するＣＣＤリニアセンサと、
    そのＣＣＤリニアセンサの信号と前記回転検出手段の信号を受けると、前記ウエハの外周に亘る複数の任意の点で繰り返し前記ウエハのエッジ位置を検出してメモリに格納し、その検出値を元に前記ウエハのオリフラ位置とノッチ位置、中心位置の少なくとも一つを求める信号処理手段と、
    を備えたウエハプリアライメント装置において、
    前記回転検出手段の信号を受信してカウントするアップダウンカウンタと、
    前記回転検出手段の１回転あたりのカウント数を１回転中に計測する計測ポイント数で除算した角度値情報を格納する計測角度設定レジスタと、
    前記計測角度設定レジスタに設定した前記角度値情報と前記アップダウンカウンタのカウント値とを比較するコンパレータと
    を備えたことを特徴とするウエハプリアライメント装置。
  2. 垂直方向の回転軸を持つテーブル上に略円形のウエハを保持して回転させることができるウエハ回転手段と、
    そのウエハ回転手段の回転位置を検出して電気信号に変換する回転検出手段と、前記ウエハ回転手段に保持されたウエハの周縁部に投光する投光手段と、
    直線状に配置され順番の決まった多数の画素からなり、転送パルス信号に従って１番目の画素から順に蓄積電荷を読み出し、全画素の蓄積電荷を電気信号として順次出力するＣＣＤリニアセンサと、
    そのＣＣＤリニアセンサの信号と前記回転検出手段の信号を受けると、前記ウエハの外周に亘る複数の任意の点で繰り返し前記ウエハのエッジ位置を検出してメモリに格納し、その検出値を元に前記ウエハのオリフラ位置とノッチ位置、中心位置の少なくとも一つを求める信号処理手段と、
    を備えたウエハプリアライメント装置において、
    前記回転検出手段の１回転あたりのカウント数を１回転中に計測する計測ポイント数で除算した角度値情報を計測角度設定レジスタに設定し、
    前記ウエハ回転手段が正回転する時はアップカウントし、前記ウエハ回転手段が逆回転する時はダウンカウントするアップダウンカウンタに前記回転検出手段の信号を入力し、
    前記ウエハ回転手段が回転しカウント値が増減して回転位置情報が得られて、コンパレータが計測角度設定レジスタの設定値と前記アップダウンカウンタで得られた回転位置情報とが等しいと判断すれば、
    計測指令を出力すると同時に前記カウント値をゼロクリアし、
    前記ウエハの外周に亘る前記計測ポイントで繰り返して前記ウエハのエッジ位置を検出し、
    その検出値をメモリに格納し、
    その検出値を元に前記ウエハのオリフラ位置とノッチ位置、中心位置の少なくとも一つを求める
    ことを特徴とするウエハプリアライメント方法
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