JP2004096078A

JP2004096078A - アライメント装置

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Publication number: JP2004096078A
Application number: JP2003158364A
Authority: JP
Inventors: Shunsuke Kurata; 倉田　俊輔; Yoshihisa Taniguchi; 谷口　芳久
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2003-06-03
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2023-06-03
Also published as: JP4334917B2

Abstract

【課題】アライメントに要する時間を短縮することができるアライメント装置を提供する。
【解決手段】設備装置の保持ステージ３５上に対象物５を保持し、回転ステージ３４を回転させて対象物５の外周縁の位置に応じた検出信号を投光素子と受光素子５３により取得し、この検出信号に基づいて対象物５のアライメント基準位置に対するずれを求め、このずれを無くすようにＸＹθステージ２１を移動制御して対象物５を基準位置にアライメントする。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、収納容器に収納されている半導体ウエハなどの対象物を搬送ロボットにより取り出して検査装置などの設備装置に受け渡す際に、半導体ウエハを所定の姿勢にアライメントするアライメント装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハのアライメント装置としては、例えば特許文献１に開示された技術がある。当該公報は、半導体ウエハを搬送用ロボットによりウエハキャリアから取り出してプリアライメント装置に渡す。プリアライメント装置は、半導体ウエハのフラットに光ビームを照射してその一部を光電変換することにより、フラットとＸ又はＹ軸との回転方向の位置関係を検出する。この後、プリアライメント装置は、検出されたフラットとＸ又はＹ軸との回転方向の位置関係に基づいて半導体ウエハの回転方向の位置決めを行う。位置決めされた半導体ウエハは、再び搬送用ロボットによりプリアライメント装置から取り出され、加工装置のステージ上に載置される。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２１５８７６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報は、プリアライメント装置と加工装置とを別体に設けている。このため、半導体ウエハは、搬送用ロボットによりウエハキャリアからプリアライメント装置に搬送し、半導体ウエハの位置決めの後にプリアライメント装置から加工装置に搬送しなければならない。このために各搬送を行うために時間を要し、半導体ウエハに対して加工を行うまでに時間がかかる。
【０００５】
半導体ウエハの製造分野では、製造・加工のタクトタイムを短縮したい要求がある。このため、半導体ウエハのアライメントに要する時間を短くしたい。
【０００６】
又、半導体ウエハは、半導体ウエハの位置決めの後に、搬送用ロボットによりプリアライメント装置から加工装置に搬送されるために、半導体ウエハの位置決めにずれが生じる可能性がある。
【０００７】
そこで本発明は、アライメントに要する時間を短縮できるアライメント装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、対象物に対して加工又は検査を行う設備装置に設けられ、搬送ロボットにより渡された対象物を保持し、かつ対象物をＸＹ方向への移動動作と回転方向への回転動作とを行うステージと、ステージの回転動作により回転している対象物の外周縁を検出するセンサと、センサにより検出された外周縁の位置情報に基づいて対象物のアライメント基準位置に対するずれを求め、このずれを補正するようにステージを移動制御して対象物をアライメント基準位置にアライメントするアライメント制御部とを具備したアライメント装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
図１はアライメント装置を適用したウエハ検査装置の構成図である。ウエハ検査装置は、ローダ装置１と検査装置２とからなる。ローダ装置１は、ウエハキャリア３ａ、３ｂと搬送ロボット４とからなる。各ウエハキャリア３ａ、３ｂは、複数の半導体ウエハ５を所定のピッチで上下方向に収納する。各半導体ウエハ５のうち未検査の半導体ウエハ５は例えばウエハキャリア３ａに収納され、検査済みの半導体ウエハ５はウエハキャリア３ｂに収納される。
【００１１】
搬送ロボット４は、ウエハキャリア３ａ内に収納されている未検査の半導体ウエハ５を取り出して検査装置２に渡し、検査装置２で検査済みの半導体ウエハ５を受け取ってウエハキャリア３ｂ内に収納する。
【００１２】
搬送ロボット４は、３つの連結アーム（以下、多関節アームと称する）６〜８を連結して多関節アームを構成する。ハンド９は、多関節アーム６〜８の先端側に連結される。複数の吸着孔９ａがハンド９に設けられている。ハンド９は、半導体ウエハ５を吸着保持する。ハンド９は、多関節アーム６〜８の伸縮動作により前進、後退する。多関節アーム６〜８の元側は、回転軸１０に対して軸方向を中心に矢印Ａ方向に回転可能である。
【００１３】
搬送ロボット４は、移動機構１１によって矢印Ｂ方向に移動可能に設けられている。
【００１４】
検査装置２は、顕微鏡６１により拡大した半導体ウエハ５の表面の像を取り込み、半導体ウエハ５の表面上の欠陥部の種類や大きさなどを取得する。
【００１５】
旋回アーム２０及びＸＹθステージ２１が検査装置２の架台２２上に設けられている。旋回アーム２０は、検査装置２における正面側Ｆから見た左側に設けられている。ＸＹθステージ２１は、検査装置２における正面側Ｆから見た右側に設けられている。
【００１６】
旋回アーム２０の設置位置は、搬送ロボット４とＸＹθステージ２１との間の半導体ウエハ５の搬送路上である。旋回アーム２０は、半導体ウエハ５を複数枚、例えば２枚保持するバッファ保持部として作用する。
【００１７】
旋回アーム２０は、回転軸２３と、回転軸２３に対して等角度（例えば１２０度）毎に設けられた３本の搬送アーム２４〜２６とを有する。各搬送アーム２４〜２６の先端には、それぞれ略Ｌ字形状に形成されたハンドを一体に設けている。各搬送アーム２４〜２６には、それぞれ複数の吸着孔（ウエハチャック）２７が形成されている。各吸着孔２７は、吸引ポンプ等の吸引装置に連結されている。
【００１８】
旋回アーム２０は、回転軸２３を昇降可能に設けることにより、３本の搬送アーム２４〜２６を一体的に昇降させる。
【００１９】
旋回アーム２０は、回転軸２３を中心に例えば図面上左回り（矢印Ｈ方向）に回転する。これにより、３本の搬送アーム２４〜２６は、それぞれウエハ受け渡しポジションＰ_１と、マクロ検査ポジションＰ_２と、ミクロ検査受渡しポジションＰ_３とに循環移動する。
【００２０】
ウエハ受け渡しポジションＰ_１は、搬送ロボット４と旋回アーム２０との間で半導体ウエハ５の受け渡しを行なう。
【００２１】
マクロ検査ポジションＰ_２は、半導体ウエハ５に対するマクロ検査を行う。マクロ検査は、半導体ウエハ５を照明してその散乱光を観察して目視により半導体ウエハ５上の膜むら、大きな欠陥部分などを検出する。
【００２２】
ミクロ検査受渡しポジションＰ_３は、各搬送アーム２４〜２６のうちいずれか１つの搬送アームとＸＹθステージ２１との間で半導体ウエハ５の受け渡しを行なう。
【００２３】
ＸＹθステージ２１は、Ｘ軸スライダ３０と、Ｘ軸ステージ３１と、Ｙ軸ステージ３２と、保持ステージ３３とからなる。Ｘ軸ステージ３１は、Ｘ軸スライダ３０上をＸ軸方向に移動可能に設けられている。Ｙ軸ステージ３２は、Ｘ軸ステージ３１上をＹ軸方向に移動可能に設けられている。
【００２４】
保持ステージ３３は、回転ステージ３４と吸着保持ステージ３５とを有する。回転ステージ３４は、昇降可能でかつ回転可能に設けられている。回転ステージ３４は、半導体ウエハ５を吸着保持する。
【００２５】
吸着保持ステージ３５は、回転ステージ３４の外周に設けられ、半導体ウエハ５を吸着保持するために環状（いわゆるドーナッツ形状）に形成されている。
【００２６】
回転ステージ３４と吸着保持ステージ３５とは、同心円上に設けられている。回転ステージ３４は例えばφ８０ｍｍ程度に形成され、吸着保持ステージ３５は例えばφ３００ｍｍ程度に形成されている。
【００２７】
図２及び図３はＸＹθステージ２１を横方向から見た構成図である。吸着保持ステージ３５は、Ｙ軸ステージ３２上に支持体３６を介して支持されている。回転ステージ３４は、モータ３７の回転軸に設けられている。回転ステージ３４及びモータ３７は、一体的にＺ方向に昇降可能に設けられている。
【００２８】
図４は回転ステージ３４及び吸着保持ステージ３５の断面図である。土手４１が回転ステージ３４の外周縁に形成されている。各土手４２、４３が吸着保持ステージ３５の外周縁、内周縁にそれぞれ形成されている。各土手４１〜４３は、互いに同一高さに形成されている。
【００２９】
多数のピン４４が回転ステージ３４の底面に形成されている。多数のピン４５が吸着保持ステージ３５の底面に形成されている。各ピン４４、４５は、各土手４１〜４３の高さと同一高さに形成されている。
【００３０】
土手４２は、３００ｍｍ径の半導体ウエハ５を吸着保持するために、３００ｍｍ径の半導体ウエハ５の外周形状と同一形状に形成されている。土手４２と内周縁の土手４３とにより環状の全面吸着パットが形成されている。
【００３１】
円形状の凸状部４６が吸着保持ステージ３５の各土手４２、４３との間に形成されている。凸状部４６は、２００ｍｍ径の半導体ウエハ５を吸着保持するために、２００ｍｍ径の半導体ウエハ５の外周形状と同一形状に形成されている。凸状部４６も各土手４２、４３と同一高さに形成されている。凸状部４６と内周縁の土手４３とにより環状の全面吸着パットが形成されている。
【００３２】
多数の吸着孔が回転ステージ３４及び吸着保持ステージ３５に形成されている。各吸着孔は、それぞれ吸引装置に連通する。
【００３３】
半導体ウエハ５の検査時、３００ｍｍ径の半導体ウエハ５が吸着保持ステージ３５上に載置されると、半導体ウエハ５と各土手４２、４３、４６とによって吸着保持ステージ３５上に密閉空間が形成される。密閉空間は、吸引装置の吸引動作により負圧になる。これにより、半導体ウエハ５は、吸着保持ステージ３５上に確実に全面吸着保持される。半導体ウエハ５は、各土手４２、４３、４６及び多数のピン４５により水平に保持される。
【００３４】
半導体ウエハ５の検査時、２００ｍｍ径の半導体ウエハ５が吸着保持ステージ３５上に載置されると、半導体ウエハ５と土手４３及び凸状部４６とによって吸着保持ステージ３５上に密閉空間が形成される。密閉空間は、吸引装置の吸引動作により負圧になる。これにより、半導体ウエハ５は、吸着保持ステージ３５上に確実に全面吸着保持される。半導体ウエハ５は、土手４３、凸状部４６及び多数のピン４５により水平に保持される。
【００３５】
切欠き部４７が吸着保持ステージ３５の外周部に形成されている。切欠き部４７は、３００ｍｍ径の半導体ウエハ５のウエハエッジを検出するために形成されている。
【００３６】
孔４８が吸着保持ステージ３５における２００ｍｍ径の半導体ウエハ５のウエハエッジ位置に対応する位置に形成されている。孔４８は、２００ｍｍ径の半導体ウエハ５のウエハエッジを検出するために形成されている。
【００３７】
切欠き部４７及び孔４８は、回転ステージ３４及び吸着保持ステージ３５の半径方向上に形成されている。なお、各土手４９、５０が切欠き部４７及び孔４８の外周にそれぞれ形成されている。各土手４９、５０は、他の例えば土手４３と同一高さに形成されている。
【００３８】
センサ５１が図２及び図３に示すように検査装置２上のアライメント位置に設けられている。センサ５１は、投光素子５２と受光素子５３とを対向して固定している。投光素子５２は、例えば一定の光量の光５２ａを投光する。投光素子５２は、例えば発光タイオードである。受光素子５３は、投光素子５２から投光され、半導体ウエハ５のウエハエッジによって遮られずに入射した光量に応じた検出信号を出力する。受光素子５３は、例えばフォトタイオードである。
【００３９】
図２は回転ステージ３４上に３００ｍｍ径の半導体ウエハ５を吸着する。半導体ウエハ５のアライメント時、回転ステージ３４は、吸着保持ステージ３５の高さ位置よりも所定高さだけ上昇する。切欠き部４７は、Ｘ軸ステージ３１及びＹ軸ステージ３２によるＸＹ軸方向への移動によって投光素子５２と受光素子５３との検出領域に位置決めされる。投光素子５２と受光素子５３との検出領域は、投光素子５２から投光される光５２ａの通過領域である。
【００４０】
図３は回転ステージ３４上に２００ｍｍ径の半導体ウエハ５を吸着する。半導体ウエハ５のアライメント時、回転ステージ３４は、吸着保持ステージ３５の高さ位置よりも所定高さだけ上昇する。孔４８は、Ｘ軸ステージ３１及びＹ軸ステージ３２によるＸＹ軸方向への移動によって投光素子５２と受光素子５３との検出領域に位置決めされる。
【００４１】
図５はセンサ５１から出力される検出信号の一例を示す。検出信号は、投光素子５２から投光された光５２ａのうち半導体ウエハ５のウエハエッジによって遮られずに受光素子５３に入射した光量に応じた信号レベル変化を示す。
【００４２】
信号レベル変化について説明する。回転ステージ３４上に吸着されている半導体ウエハ５は、アライメントの基準位置に対してずれることが多い。アライメントの基準位置は、半導体ウエハ５の中心位置とノッチ（又はオリフラ）の方向とである。半導体ウエハ５がアライメントの基準位置からずれた状態で回転すると、半導体ウエハ５は偏心した状態で回転する。
【００４３】
そうすると、投光素子５２と受光素子５３との検出領域において半導体ウエハ５のウエハエッジ位置は、半導体ウエハ５の偏心量に応じて振れる。これによって受光素子５３への入射光量は変化する。なお、半導体ウエハ５のノッチの部分では、受光素子５３への入射光量が増え、検出信号の信号レベルは高くなる。
【００４４】
アライメント制御部５４は、センサ５１から出力された検出信号を入力し、検出信号の信号レベル及び回転ステージ３４の回転角度に基づいて半導体ウエハ５のウエハエッジの位置情報を求める。ウエハエッジ位置情報は、半導体ウエハ５の中心位置とノッチの方向とである。
【００４５】
アライメント制御部５４は、半導体ウエハ５のアライメント基準位置とウエハエッジ位置情報とを比較し、半導体ウエハ５のアライメント基準位置に対する位置ずれを例えばＸ方向に何ｍｍ、Ｙ方向に何ｍｍで演算する。半導体ウエハ５のアライメント基準位置は、オペレータによってアライメント制御部５４に設定される。
【００４６】
アライメント制御部５４は、半導体ウエハ５のアライメント基準位置に対する位置ずれデータに従ってＸＹθステージ２１のＸ軸ステージ３１、Ｙ軸ステージ３２をそれぞれＸ軸、Ｙ軸方向に移動制御し、回転ステージ３４をθ方向に回転制御する。
【００４７】
図２及び図３に示すように検査部６０がＸＹθステージ２１の上方に設けられている。検査部６０は、顕微鏡６１を有する。顕微鏡６１は、対物レンズ６２及び接眼レンズ６３を有する。顕微鏡６１には、ＣＣＤ等の撮像装置が取付け可能である。撮像装置は、顕微鏡６１により拡大された半導体ウエハ５の像を撮像する。半導体ウエハ５の拡大画像は、モニタ装置６４に表示される。
【００４８】
操作部６５が検査装置２の正面側Ｆに設けられている。操作部６５は、半導体ウエハ５に対する検査の操作と、半導体ウエハ５の検査結果をインプットする操作と、検査装置２全体の動作に関するデータなどの各種データをインプットする操作とを行う。
【００４９】
次に、上記の如く構成された装置の動作について説明する。
【００５０】
搬送ロボット４は、多関節アーム６〜８及びハンド９を矢印Ｃ方向に伸ばしてウエハキャリア３ａ内の未検査の半導体ウエハ５を吸着保持し、多関節アーム６〜８及びハンド９を縮めながらウエハ受け渡しポジションＰ_１に移動して停止する。
【００５１】
次に、搬送ロボット４は、多関節アーム６〜８及びハンド９を矢印Ｄ方向に伸ばして吸着保持している半導体ウエハ５を搬送アーム２４の上方に移動する。
【００５２】
次に、旋回アーム２０は、回転軸２３の上昇により３本の搬送アーム２４〜２６を一体的に昇降させる。これにより、搬送アーム２４は、ハンド９上に保持されいる半導体ウエハ５を受け取る。これと共に搬送アーム２４は、各吸着孔２７の吸着の開始により半導体ウエハ５を吸着保持する。
【００５３】
このとき、既に何枚かの半導体ウエハ５が旋回アーム２０上に保持されていれば、マクロ検査ポジションＰ_２において半導体ウエハ５は、搬送アーム２５上に吸着保持されてマクロ検査される。
【００５４】
ミクロ検査受渡しポジションＰ_３において半導体ウエハ５は、搬送アーム２６から保持ステージ３３上に渡される。半導体ウエハ５は、検査部６０においてミクロ検査される。ミクロ検査の終了した半導体ウエハ５は、保持ステージ３３上から搬送アーム３４上に渡される。
【００５５】
マクロ検査及びミクロ検査が終了すると、旋回アーム２０は、回転軸２３を中心に例えば図面上左回り（矢印Ｈ方向）に回転する。これにより、３本の搬送アーム２４〜２６は、それぞれウエハ受け渡しポジションＰ_１と、マクロ検査ポジションＰ_２と、ミクロ検査受渡しポジションＰ_３とに循環移動する。搬送アーム２４はマクロ検査ポジションＰ_２に移動する。搬送アーム２５はミクロ検査受渡しポジションＰ_３に移動する。搬送アーム２６はウエハ受け渡しポジションＰ_１に移動する。
【００５６】
ミクロ検査受渡しポジションＰ_３おける半導体ウエハ５の受渡し、及び半導体ウエハ５のアライメント動作について説明する。
【００５７】
ＸＹθテーブル２１は、回転ステージ３４を吸着保持ステージ３５の高さ位置よりも上昇させる。
【００５８】
次に、ＸＹθテーブル２１は、回転ステージ３４を上昇させた状態で、Ｘ軸ステージ３１及びＹ軸ステージ３２を移動動作し、回転ステージ３４をミクロ検査受渡しポジションＰ_３に移動させて待機する。
【００５９】
旋回アーム２０は、３本の搬送アーム２４〜２６を循環移動させることにより、マクロ検査の終了した半導体ウエハ５を保持する搬送アーム２５をミクロ検査受渡しポジションＰ_３に停止させる。これにより、搬送アーム２５の略Ｌ字形状内の受渡し位置（ミクロ検査受渡しポジションＰ_３）に回転ステージ３４が位置するようになる。
【００６０】
この後、旋回アーム２０は、３本の搬送アーム２４〜２６を下降させる。これにより、搬送アーム２５上の半導体ウエハ５は、回転ステージ３４の中心部分上に受け渡される。このとき搬送アーム２５の吸着動作が解除され、回転ステージ３４の吸着動作が開始される。
【００６１】
次に、ＸＹθテーブル２１は、半導体ウエハ５を吸着保持しいる回転ステージ３４を上昇させた状態で、Ｘ軸ステージ３１及びＹ軸ステージ３２を移動動作する。この移動によりＸＹθテーブル２１は、半導体ウエハ５を吸着保持している回転ステージ３４をアライメント位置に移動する。
【００６２】
アライメント位置において、３００ｍｍ径の半導体ウエハ５の場合、図２に示すように回転ステージ３４は、切欠き部４７を投光素子５２及び受光素子５３の光軸上に一致させる位置に移動する。切欠き部４７を通る投光素子５２及び受光素子５３の光軸上には、３００ｍｍ径の半導体ウエハ５のウエハエッジが配置される。
【００６３】
この配置状態で回転ステージ３４が等速度で回転すると、投光素子５２から投光された光５２ａは、回転する半導体ウエハ５のウエハエッジで一部が遮光され、切欠き部４７を通って受光素子５３に入射する。受光素子５３は、図５に示すように受光した光５２ａの受光量に応じたレベル変化の検出信号を出力する。
【００６４】
一方、２００ｍｍ径の半導体ウエハ５の場合、図３に示すように回転ステージ３４は、孔４８を投光素子５２及び受光素子５３の光軸上に一致させる位置に移動する。孔４８を通る投光素子５２及び受光素子５３の光軸上には、２００ｍｍ径の半導体ウエハ５のウエハエッジが配置される。
【００６５】
以下、上記同様に、半導体ウエハ５が所定の姿勢に対してずれて偏心した状態で回転すると、受光素子５３は、図５に示すように受光した光５２ａの受光量に応じたレベル変化の検出信号を出力する。
【００６６】
アライメント制御部５４は、センサ５１から出力された検出信号の信号レベル及び回転ステージ３４の回転角度に基づいて半導体ウエハ５のアライメント基準位置に対する位置ずれを求め、この位置ずれに従ってＸＹθステージ２１を移動制御する。
【００６７】
この結果、半導体ウエハ５は、アライメント基準位置に位置決めされる。
【００６８】
次に、半導体ウエハ５を吸着保持している回転ステージ３４は、吸着保持ステージ３５の高さ位置よりも下降し、半導体ウエハ５に対する吸着動作を解除する。
【００６９】
これと共に吸着吸着保持ステージ３５は、半導体ウエハ５に対する吸着動作を開始する。これにより、半導体ウエハ５は、吸着保持ステージ３５上に全面吸着される。
【００７０】
次に、撮像装置は、顕微鏡６１を通して拡大された半導体ウエハ５の像を撮像する。半導体ウエハ５の画像は、モニタ装置６４に表示される。これにより、半導体ウエハ５に対するミクロ検査が行われる。なお、顕微鏡６１の対物レンズ６２の半導体ウエハ５に対するフォーカスは、吸着保持ステージ３５を上下動させることによって調整される。
【００７１】
ミクロ検査が終了すると、吸着保持ステージ３５は半導体ウエハ５に対する吸着動作を停止する。これと共に、回転ステージ３４は、上昇して吸着動作を開始し、半導体ウエハ５を吸着保持する。
【００７２】
次に、ＸＹθステージ２１は、Ｘ軸ステージ３１及びＹ軸ステージ３２を移動動作して半導体ウエハ５をミクロ検査受渡しポジションＰ_３に移動させる。
【００７３】
このとき、搬送アーム２５は、回転ステージ３４上の半導体ウエハ５の高さ位置よりも下方にある。旋回アーム２０は、上昇して半導体ウエハ５を搬送アーム２５上に載せる。
【００７４】
再び、旋回アーム２０は、３本の搬送アーム２４〜２６をそれぞれミクロ検査受渡しポジションＰ_３と、ウエハ受け渡しポジションＰ_１と、マクロ検査ポジションＰ_２とに循環移動する。
【００７５】
このように上記一実施の形態によれば、搬送用ロボットによりプリアライメント装置と検査装置との間に半導体ウエハ５をそれぞれ搬送する必要がなくなるので、これら搬送に要する時間分だけ半導体ウエハ５に対するミクロ検査の時間を短縮できる。これにより、半導体ウエハ５の製造分野において要求される製造のタクトタイムの短縮、これに伴う半導体ウエハ５の欠陥検査時間の短縮の要求を満足できる。
【００７６】
又、プリアライメント装置を別途設けることがないので、ウエハ検査装置は、プリアライメント装置を設けるスペース分だけ小型化を図れる。
【００７７】
半導体ウエハ５のアライメントは、検査装置２の回転ステージ３４を兼用するので、アライメントの直後に検査装置２において半導体ウエハ５に対するミクロ検査ができる。従って、アライメント後に半導体ウエハ５を搬送することがないので、高精度にアライメントした半導体ウエハ５の姿勢を保った状態でミクロ検査ができる。
【００７８】
ウエハキャリア３ａ内において複数の半導体ウエハ５は、それぞれ位置決めされずにばらばらな位置に収納されている。ウエハキャリア３ａ内から取り出した半導体ウエハ５を各搬送アーム２４〜２６によりミクロ検査受渡しポジションＰ_３に循環移動すれば、各半導体ウエハ５は、アライメント基準位置に対して位置ずれし、位置ずれ量も大きくなる。
【００７９】
このような場合、投光素子５２と受光素子５３とによる半導体ウエハ５のウエハエッジの検出領域を広くすれば、半導体ウエハ５の位置ずれ量が大きくなってもセンサ５１は、半導体ウエハ５のウエハエッジの振れを検出できる。これにより、半導体ウエハ５のアライメント基準位置に対する中心位置のずれ、ノッチの方向のずれを正確に求めることができる。これにより、半導体ウエハ５の高精度なアライメントができる。
【００８０】
半導体ウエハ５の位置ずれが大きい場合、例えば搬送ロボット４又は旋回アーム２０で半導体ウエハ５のプリアライメントを行って回転ステージ３４に渡す方法がある。この方法を採らなくても、投光素子５２と受光素子５３とによる検出領域を広げれば、プリアライメントを行わずに半導体ウエハ５のアライメントができる。
【００８１】
旋回アーム２０は、３本の搬送アーム２４〜２６をウエハ受け渡しポジションＰ_１と、マクロ検査ポジションＰ_２と、ミクロ検査受渡しポジションＰ_３とに循環移動するので、検査装置２から循環移動の上流側において１枚の半導体ウエハ５を保持するバッファ保持部として機能させることができる。これにより、検査装置２は、半導体ウエハ５に対するミクロ検査を終了すると、次の半導体ウエハ５を１本の搬送アーム２４、２５又は２６から直ぐに受け取ることができ、各半導体ウエハ５のミクロ検査の時間間隔を短縮できる。
【００８２】
旋回アーム２０は、複数枚の半導体ウエハ５をバッファ保持するだけでなく、ミクロ検査の前にマクロ検査ポジションＰ_２において各半導体ウエハ５を順次マクロ検査できる。
【００８３】
切欠き部４７及び孔４８を吸着保持ステージ３５に形成したので、３００ｍｍ径と２００ｍｍ径との各半導体ウエハ５のアライメントに対応できる。なお、孔４８を複数形成すれば、複数の径サイズの半導体ウエハ５のアライメントを行うことができる。
【００８４】
なお、本発明は、上記一実施の形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
【００８５】
例えば、図６に示すように切欠き部４７及び孔４８から保持ステージ３３の中心を介して対向する位置に切欠き部６０及び孔６１を形成する。切欠き部６０及び孔６１には、半導体ウエハ５のウエハエッジを検出するセンサ５１を別途設ける。
【００８６】
このように２組のセンサ５１を設ければ、アライメント時に回転ステージ３４は、１８０度だけ回転すればよい。これにより、半導体ウエハ５の検査時間をさらに短縮できる。なお、センサ５１を２組だけでなく、複数組設ければ、アライメント時の回転ステージ３４の回転角度を小さくでき、半導体ウエハ５の検査時間をさらに短くできる。
【００８７】
センサ５１は、スリット光を出射する光源と、ラインセンサとを組み合わせてもよい。この場合、スリット光は、半導体ウエハ５のウエハエッジに対して垂直方向に照射する。ラインセンサは、半導体ウエハ５の偏心により振れるウエハエッジ位置に応じたスリット光の入射位置の変化を検出する。アライメント制御部５４は、センサ５１から出力されたスリット光の入射位置に応じた検出信号を入力し、この検出信号及び回転ステージ３４の回転角度に基づいて半導体ウエハ５のアライメント基準位置に対する中心位置のずれ、ノッチ又はオリフラの方向のずれを演算して求める。
【００８８】
センサ５１は、光を半導体ウエハ５のウエハエッジに投光し、ウエハエッジからの反射光を受光する反射型を用いてもよい。
【００８９】
センサ５１の取付け位置は、基板移動範囲Ｅ内であればどこでもよい。センサ５１の取付け位置は、検査装置２において例えばアライメント位置からミクロ検査位置への最短距離になるところがよい。
【００９０】
又、センサ５１の取付け位置は、Ｙ軸ステージ３２上に設けてもよい。この場合、Ｙ軸ステージ３２の移動によって半導体ウエハ５をマクロ検査ポジションＰ_２から検査装置２に移動するまでの間に回転ステージ３４を回転させる。この間に半導体ウエハ５のウエハエッジ位置の位置情報を得ることができる。半導体ウエハ５の検査時間がさらに短くできる。
【００９１】
旋回アーム２０は、２本の搬送アームにしてもよい。
【００９２】
旋回アーム２０をなくし、半導体ウエハ５を搬送ロボット４からダイレクトに回転ステージ３４上に受け渡してもよい。この場合、搬送ロボット４のハンド９は、例えばＬ字形状又はコ字形状のものを使用すれば、回転ステージ３４との間で半導体ウエハ５の受け渡しが可能である。
【００９３】
半導体ウエハ５をダイレクトに回転ステージ３４上に受け渡しすれば、ＸＹθステージ２１の移動距離を短くでき、この分だけ半導体ウエハ５の検査時間を短くできる。
【００９４】
保持ステージ３３は、回転ステージ３４のみの構成にしてもよい。この場合、回転ステージ３４は、例えばφ８０ｍｍのものを使用する。センサ５１の取付け位置は、基板移動範囲Ｅ内であればどこでもよい。半導体ウエハ５が例えば３００ｍｍ径又は２００ｍｍ径であれば、回転ステージ３４を移動して半導体ウエハ５のウエハエッジをセンサ５１の検出領域に移動させればよい。
【００９５】
本発明装置は、半導体ウエハ５を線幅等の計測装置、パターン検査装置、ステッパなどの各種設備装置において、半導体ウエハ５をアライメントする場合に適用することができる。本発明装置は、半導体ウエハ５に限らず、各種対象物をアライメントする場合に適用できる。
【００９６】
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【００９７】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、アライメントに要する時間を短縮できるアライメント装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるアライメント装置の一実施の形態を適用したウエハ検査装置の構成図。
【図２】本発明に係わるアライメント装置の一実施の形態における３００ｍｍ径の半導体ウエハに対する投光素子及び受光素子の位置関係を示す図。
【図３】本発明に係わるアライメント装置の一実施の形態における２００ｍｍ径の半導体ウエハに対する投光素子及び受光素子の位置関係を示す図。
【図４】本発明に係わるアライメント装置の一実施の形態における回転ステージ及び吸着保持の断面図。
【図５】本発明に係わるアライメント装置の一実施の形態におけるセンサから出力される検出信号の一例を示す図。
【図６】本発明に係わるアライメント装置のセンサ配置の変形例を示す図。
【符号の説明】
１：ローダ装置、２：検査装置、３ａ，３ｂ：ウエハキャリア、４：搬送ロボット、５：半導体ウエハ、６〜８：連結アーム（多関節アーム）、９：ハンド、９ａ：吸着孔、１０：回転軸、１１：移動機構、２０：旋回アーム、２１：ＸＹθステージ、２２：架台、２３：回転軸、２４〜２６：搬送アーム、２７：吸着孔（ウエハチャック）、３０：Ｘ軸スライダ、３１：Ｘ軸ステージ、３３：保持ステージ、３４：回転ステージ、３５：吸着保持ステージ、３６：支持体、３７：モータ、４１，４２，４３，４９，５０：土手、４４，４５：ピン、４６：凸状部、４７：切欠き部、４８：孔、５１：センサ、５２：投光素子、５３：受光素子、５４：アライメント制御部、６０：検査部、６１：顕微鏡、６２：対物レンズ、６３：接眼レンズ、６４：モニタ装置、６５：操作部。

Claims

対象物に対して加工又は検査を行う設備装置に設けられ、搬送ロボットにより渡された前記対象物を保持し、かつ前記対象物をＸＹ方向への移動動作と回転方向への回転動作とを行うステージと、
前記ステージの回転動作により回転している前記対象物の外周縁を検出するセンサと、
前記センサにより検出された前記外周縁の位置情報に基づいて前記対象物のアライメント基準位置に対するずれを求め、このずれを補正するように前記ステージを移動制御して前記対象物を前記アライメント基準位置にアライメントするアライメント制御部と、
を具備したことを特徴とするアライメント装置。
前記ステージは、前記対象物を保持する保持ステージと、
前記保持ステージを互いに直交する各方向にそれぞれ移動させるＸＹステージと、
を有することを特徴とする請求項１記載のアライメント装置。
前記保持ステージは、内周に昇降可能に設けられ、前記対象物を吸着保持して回転可能な回転ステージと、
前記回転ステージの外周に設けられ、前記対象物を全面吸着して保持する吸着保持ステージと、
を有することを特徴とする請求項２記載のアライメント装置。
前記保持ステージは、前記センサにより前記対象物のサイズに応じた外周縁を検出するための切欠き部、又は前記切欠き部と孔部とを形成することを特徴とする請求項２記載のアライメント装置。
前記センサは、光を投光する投光素子と、
前記投光素子から投光され、前記対象物の前記外周縁によって遮られずに入射した光量に応じたレベルの信号を出力する受光素子と、
を有することを特徴とする請求項１記載のアライメント装置。
前記センサは、前記対象物のサイズに応じて複数設けたことを特徴とする請求項１記載のアライメント装置。
前記ステージは、前記対象物を回転可能に保持する保持ステージと、前記保持ステージを互いに直交する各方向にそれぞれ移動させるＸＹステージとを有し、
前記センサは、前記ＸＹステージ上に設けられ、前記保持ステージにより回転する前記対象物の外周縁を検出することを特徴とする請求項１記載のアライメント装置。
前記ステージは、前記対象物の受渡しポジションと前記設備装置中の前記加工又は前記検査を行う所定のポジションとの間に移動可能であり、
前記センサは、前記ステージが前記受渡しポジションで前記対象物を受け取ってから前記所定のポジションに移動する間に前記対象物の外周縁を検出することを特徴とする請求項７記載のアライメント装置。
前記アライメント制御部は、前記センサにより検出された前記外周縁の位置情報に基づいて前記対象物の中心位置及び配置方向を求め、アライメント基準位置に対する前記対象物の中心位置すれ量及び配置方向のずれ量を求め、前記ずれ量に従って前記ステージをＸＹ方向及び回転方向に駆動制御することを特徴とする請求項１記載のアライメント装置。
前記搬送ロボットと前記ステージとの間の前記対象物の搬送路上に設けられ、前記対象物を複数保持するバッファ保持部を備えたことを特徴とする請求項１記載のアライメント装置。
前記バッファ保持部は、少なくとも２本の搬送アームを有する旋回アームであることを特徴とする請求項１０記載のアライメント装置。
前記バッファ保持部は、回転軸と、前記回転軸に対して等角度毎に設けられた３本の搬送アームとを有する旋回アームであることを特徴とする請求項１０記載のアライメント装置。
前記旋回アームは、前記各搬送アームをそれぞれ対象物受け渡しポジションと、マクロ検査ポジションと、ミクロ検査受渡しポジションとに循環移動することを特徴とする請求項１２記載のアライメント装置。
前記設備装置は、半導体ウエハの検査装置であることを特徴とする請求項１記載のアライメント装置。
前記対象物は、半導体ウエハであることを特徴とする請求項１記載のアライメント装置。
半導体ウエハのミクロ検査を行うウエハ検査装置に設けられ、搬送ロボットにより渡された前記半導体ウエハを全面吸着により保持し、かつ前記半導体ウエハをＸＹ方向への移動動作とθ方向への回転動作とを行うＸＹθステージと、
前記ＸＹθステージは、前記半導体ウエハのサイズに応じた各ウエハエッジに対応する位置に切欠き部と孔部とを形成し、
前記搬送ロボットと前記ＸＹθステージとの間の前記半導体ウエハの搬送路上に設けられ、３枚の前記各半導体ウエハを保持する３本の搬送アームを有する旋回アームと、
前記旋回アームは、前記各搬送アームをそれぞれ前記半導体ウエハの受け渡しポジションと、マクロ検査ポジションと、ミクロ検査受渡しポジションとに循環移動し、
前記切欠き部と前記孔部とに対応する各位置にそれぞれ設けられ、前記ＸＹθステージの回転動作により回転している前記半導体ウエハのウエハエッジを検出する各センサと、
前記各センサは、光を投光する投光素子と、前記投光素子から投光され、前記半導体ウエハのウエハエッジによって遮られずに入射した光量に応じたレベルの信号を出力する受光素子とを有し、
前記各センサのうちいずれか一方により検出された前記半導体ウエハのウエハエッジの位置情報に基づいて前記半導体ウエハのアライメント基準位置に対する中心位置ずれと、前記半導体ウエハのノッチ又はオリフラの方向のずれ量とを求め、前記中心位置ずれと前記ノッチ又はオリフラの方向のずれ量とを無くすように前記ＸＹθステージを前記ＸＹ方向及び前記θ方向に移動制御して前記半導体ウエハを前記アライメント基準位置にアライメントするアライメント制御部と、を具備したことを特徴とするアライメント装置。