JP2010182966A - ワークの中心位置合わせ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェーハの中心位置を回転ステージの実際の回転中心位置に正確に合わせることが可能なワークの中心位置合わせ装置を提供する。
【解決手段】ジグを用いて予め求められているアライメント用ステージ回転中心位置にウェーハ中心位置を合致させ得るようにウェーハを回転ステージ上に載せた状態で、アライメント用ステージ回転中心位置に対するウェーハの偏り量を測定するウェーハ偏り量測定手段５２と、ウェーハの偏り量に基づいてアライメント用ステージ回転中心位置の補正量を算出するステージ回転中心位置補正量算出手段５３と、アライメント用ステージ回転中心位置の補正量に基づいてアライメント用ステージ回転中心位置を補正するステージ回転中心位置補正手段５４とを備えたウェーハ中心位置合わせ装置とした。
【選択図】図４

Description

本発明は、ウェーハ等のほぼ円周形状をなす外形状を有するワークの中心位置を回転ステージの回転中心位置に合わせるワークの中心位置合わせ装置に関するものである。

従来から、ウェーハ等のワークを回転ステージに載せた状態で回転させながらエッジ処理を行う装置が開発されている。このような装置によってワークのエッジ処理（例えばレーザ等を用いてエッジにおける下向傾斜面（ベベル）に付着した埃等を取り除く処理や、ブラシ等を用いてエッジを擦る処理等）を行うに際しては、カメラ等を利用した画像処理によりワークの中心位置を求め、その中心位置と回転ステージの回転中心位置とを一致させることが非常に重要であるとされている。これは、外形状が円周形状もしくはほぼ円周形状であるワークを回転ステージ上に載せた状態で回転ステージと共に回転させながらエッジ処理を行うため、ワークの中心位置が回転ステージの回転中心位置と一致していない場合には、エッジ処理を行うためのツール（ブラシや切削工具等）と回転中のワークのエッジとの距離が不均等となり、ツールによるエッジ処理を的確に行うことができないからである。

そこで、例えば特許文献１に開示されているように、カメラでワークのエッジを撮影し、その撮影画像に基づいて回転ステージの回転中心位置に対するワークの偏り量を算出し、その算出した値に応じてワークを移動させて当該ワークの中心位置を回転ステージの回転中心位置に合わせるようにした位置合わせ装置が知られている。なお、特許文献１記載の位置合わせ装置は、ワークに対してレーザ光によってマーキングするレーザマーキング装置に適用されることを想定したものである。

ワークの中心位置を回転ステージの回転中心位置に合わせる際、ＸＹステージによりウェーハを水平面内において互いに直交するＸ方向とＹ方向へ移動させる処理手順を経るが、ウェーハを移動させる場合の基準となるものは、ＸＹステージで決まるＸＹステージ座標系（Ｘ，Ｙ）である。ＸＹステージ座標系は、水平面において直交するｍｍ単位の実座標系として規定されているものである。各カメラにより撮影されたウェーハのエッジは、カメラの撮影画像に基づいて得られるカメラ座標系から、カメラ毎に予めキャリブレーションされた変換パラメータ（例えばアフィン変換）によってＸＹステージ座標系に変換され、ウェーハの中心位置がＸＹステージ座標系で求まる。

そして、カメラ座標系とＸＹステージ座標系とを対応付けるキャリブレーションは、例えば模擬ウェーハ等のジグを用いて行われ、さらに、このジグを用いて、ＸＹステージ座標系における回転ステージの中心位置をも予め求めておき、このＸＹステージ座標系における回転ステージの中心位置にワークの中心位置を合致させるようにしている。このような態様において、ジグを用いて求められた回転ステージの回転中心位置が正確であれば、ＸＹステージ座標系におけるワークの中心位置をＸＹステージ座標系における回転ステージの回転中心位置に合わせるようにＸＹステージを作動させてワークを移動させた状態において、ワークの中心位置と回転ステージの回転中心位置とが正確に一致し、ワークを回転ステージと共に回転させた場合に、カメラによって撮影されるウェーハのエッジが表示画面内で移動する（ぶれる）ことはない。

特開平１１−３１７４３９号公報

しかしながら、ジグを用いてキャリブレーションを行う場合、ジグ自体の製作加工誤差や、ジグを測定する際の測定誤差があるため、ＸＹステージ座標系における回転ステージの回転中心位置が正確に求められるとはいえない。そのため、たとえウェーハの中心位置を正確に求め、そのウェーハの中心位置をＸＹステージ座標系における回転ステージの回転中心位置に一致させたとしても、ウェーハの中心位置が回転ステージの実際の回転中心位置とは一致せず、回転ステージと共にウェーハを回転させた場合に、カメラによって撮影されるウェーハのエッジがぶれるという問題があった。そして、このようにウェーハの中心位置が実際の回転ステージの回転中心位置と一致していない状態で回転させたウェーハに対して所定のエッジ処理を適切に行うことは極めて困難であった。

本発明は、このような問題に着目してなされたものであって、主たる目的は、ジグによって求められた回転ステージの回転中心位置を補正して、円周形状若しくは概ね円周形状の外形状を有するワークの中心位置を実際の回転ステージの中心位置に正確に合わせることが可能なワークの中心位置合わせ装置を提供することにある。

すなわち本発明のワークの位置合わせ装置は、円周形状またはほぼ円周形状の外形状を有するワークを載せて回転可能な回転ステージと、当該ワークの中心位置を測定するワーク中心位置測定手段とを備え、ワーク中心位置測定手段により測定されたワーク中心位置を回転ステージの回転中心位置に合致させ得るものであって、予め求められている回転ステージの回転中心位置であるアライメント用ステージ回転中心位置にワークの中心位置を合致させ得るようにワークを回転ステージ上に載せた状態における当該回転ステージの実際の回転中心位置に対するワークの偏り量を測定するワーク偏り量測定手段と、ワーク偏り量測定手段により測定したワークの偏り量に基づいてアライメント用ステージ回転中心位置の補正量を算出するステージ回転中心位置補正量算出手段と、ステージ回転中心位置補正量算出手段により算出した補正量に基づいてアライメント用ステージ回転中心位置を補正するステージ回転中心位置補正手段とを備えたものであることを特徴とする。

ここで、本発明におけるワークは、「円周形状またはほぼ円周形状の外形状を有する」ものであればよく、エッジに切り欠きやスリット等のノッチを形成した概ね円周状の外形を有しているとみなせるワークも包含するものである。また、ワークとしては、ウェーハやＣＤ、ＤＶＤ等の記録用ディスク、ダイヤフラムや鏡板等の機械部品が挙げられる。

このようなワークの位置合わせ装置であれば、ワーク偏り量測定手段によりアライメント用ステージ回転中心位置に対するワークの偏り量を測定するとともに、ステージ回転中心位置補正量算出手段によりワークの偏り量に基づいてアライメント用ステージ回転中心位置の補正量を算出し、さらに、ステージ回転中心位置補正手段により補正量に基づいてアライメント用ステージ回転中心位置を補正するように構成しているため、予め求められた回転ステージの回転中心位置であるアライメント用ステージ回転中心位置を実際の回転ステージの回転中心位置に合致またはほぼ合致させるように補正することができ、ワークの中心位置を回転ステージの実際の回転中心位置に高精度で合致させることが可能となる。そして、このようなワークの位置合わせ装置によってワークの中心位置を回転ステージの実際の回転中心位置に正確に合わせた状態で、回転ステージと共にワークを回転させてワークのエッジ処理を行う場合、エッジ処理を行うためのブラシや切削工具等のツールと、回転中のワークのエッジとの距離が均等またはほぼ均等となり、ワークのエッジ処理を高い精度で効率良く行うことができる。

また、本発明に係るワークの位置合わせ装置には、回転ステージ上に配置したワークを回転ステージの少なくとも面方向に移動させる移動機構をさらに設け、ステージ回転中心位置補正手段により補正したアライメント用ステージ中心位置とワークの中心位置とを合致させるようにワークを移動機構によって回転ステージの面方向に移動させる構成とすることができる。この場合には、回転ステージの実際の回転中心位置にワークの中心位置を合わせる処理を移動機構によって好適に行うことができる。

さらに、本発明に係るワークの位置合わせ装置に好適に用いることができるワーク中心位置測定手段としては、ワークのエッジ上における異なる２点以上の位置を測定することによりワークの中心位置を測定するものが挙げられる。この場合、ワーク中心位置測定手段が、カメラを用いた画像処理によってワークのエッジ上における異なる２点以上の位置を測定するものである場合、１つのカメラでワークのエッジ上における異なる２点以上の位置を撮影して得た画像に基づいてワークの中心位置を測定する態様、または複数のカメラでそれぞれワークのエッジ上における異なる点を撮影して得た画像に基づいてワークの中心位置を測定する態様、或いは複数のカメラ毎にワークのエッジ上における異なる２点以上の位置を撮影して得た画像に基づいてワークの中心位置を測定する態様、これら何れの態様であっても構わない。

本発明によれば、ジグを用いて求められた回転ステージの回転中心位置を補正して、ワークの中心位置と回転ステージの実際の回転中心位置とを正確に合わせることができる。したがって、回転ステージと共に回転するワークに対するエッジ処理を高い精度で行うことができる。

本発明の一実施形態に係るワークの中心位置合わせ装置を適用したＢＴＭ装置の全体概略図。 同実施形態に係るワークの中心位置合わせ装置の構成原理図。 同実施形態における画像処理用カメラが取り込んだ画像が表示される表示画面を示す図。 同実施形態における制御部内における機能ブロック図。 同実施形態におけるキャリブレーション工程で用いるジグの平面図。 図５におけるＺ領域の拡大図。 同実施形態において回転ステージを正方向にα度回転させた状態で画像処理用カメラによって取り込んだ画像が表示される表示画面を示す図。 同実施形態において回転ステージを正方向にα＋９０度回転させた状態で画像処理用カメラによって取り込んだ画像が表示される表示画面を示す図。 同実施形態において回転ステージを正方向にα＋１８０度回転させた状態で画像処理用カメラによって取り込んだ画像が表示される表示画面を示す図。 同実施形態において回転ステージを正方向にα＋２７０度回転させた状態で画像処理用カメラによって取り込んだ画像が表示される表示画面を示す図。 同実施形態に係るワークの中心位置合わせ装置の処理手順を示す図。 同実施形態における第２次アライメント工程の処理手順を示す図。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

本実施形態に係るワークの中心位置合わせ装置１（アライメント装置とも称される。以下、説明の便宜上、「本装置」と記載する場合がある）は、ワークたるウェーハＷの中心位置を回転ステージ２の回転中心位置に合わせるものであり、図１及び図２に示すように、ウェーハＷを載せて回転可能な回転ステージ２と、この回転ステージ２の上方に所定の等角度間隔で設けられウェーハＷのエッジ位置を撮像可能な複数（図示例では３個）の画像処理用カメラ３と、回転ステージ２の下方に設けられて回転ステージ２上に配置したウェーハＷを回転ステージ２における上面に設定された載置面２１（後述）の面方向（Ｘ方向、Ｙ方向）及び高さ方向（Ｚ方向）に移動させるＸＹＺステージ４（本発明における「移動機構」に相当）とを備えたものである。なお、本実施形態に係るワークの中心位置合わせ装置１は、レーザを用いてウェーハＷのエッジにおける下向傾斜面（ベベル）に付着した埃等を取り除く装置Ｍに適用され、ウェーハＷのエッジ処置を行う前に、ウェーハＷの中心位置を回転ステージ２の回転中心位置に合わせるものである。図１には、回転ステージ２のエッジ近傍にブラシＭ１１を保持したブラシ保持部Ｍ１を模式的に示している。

回転ステージ２は、円盤状をなし、ウェーハＷが載置可能な載置面２１に厚み方向に貫通させた貫通孔２２を開口させている。本実施形態では、貫通孔２２を等角度間隔で複数（図示例では載置面２１の中心点を基準点として１２０度ピッチで３つ）形成している。回転ステージ２は、起立姿勢で配される回転軸２３に支持され、モータ等の駆動部２４が作動することによって正逆方向に回転し得るものである（図２参照）。

画像処理用カメラ３は、例えばＣＣＤカメラによってウェーハＷのエッジを撮像し、その画像を図３に示すような表示画面Ｄに表示させるものである。

ＸＹＺステージ４は、回転ステージ２に形成した各貫通孔２２からそれぞれ載置面２１よりも上方又は下方に突没し得る複数（図示例では３つ）のリフターピン４１と、これら複数のリフターピン４１を支持し且つ各リフターピン４１を貫通孔２２内で回転ステージ２の面方向（Ｘ方向、Ｙ方向）及び高さ方向（Ｚ方向）に同期して移動させるＸＹＺステージ本体４２とを備え、ＸＹＺステージ本体４２の移動に伴って貫通孔２２内で移動する各リフターピン４１により、これらリフターピン４１上に載置したウェーハＷを回転ステージ２の面方向（Ｘ方向、Ｙ方向）及び高さ方向（Ｚ方向）に水平姿勢を維持したまま移動させるものである。

本装置１は、これら回転ステージ２、画像処理用カメラ３、ＸＹＺステージ４の作動を制御する制御部５を備えている。この制御部５は、ウェーハＷの回転中心位置と回転ステージ２の回転中心位置との位置合わせに係る制御や処理を行うものである。この制御部５は、演算機能、通信機能等を備えた汎用のパーソナルコンピュータ等からなる制御装置６内に設けられ、当該制御装置６に備えられた内部メモリやＨＤＤなど外部記憶装置に記憶されたプログラムに従って、ＣＰＵや通信インタフェース、その他制御装置６の各構成部品や各要素を作動させることによって、図４に示すように、ウェーハ中心位置測定手段５１（本発明における「ワーク中心位置測定手段」に相当）と、ウェーハ偏り量測定手段５２（本発明における「ワーク偏り量測定手段」に相当）と、ステージ回転中心位置補正量算出手段５３と、ステージ回転中心位置補正手段５４としての機能を少なくとも有するものである。なお、画像処理用カメラ３によって取り込んだ画像が表示される表示画面Ｄは、制御装置６の構成要素であってもよく、或いは、制御装置６に有線又は無線で通信可能に接続された別体のものであってもよい。

ウェーハ中心位置測定手段５１は、ウェーハＷのエッジ上における異なる２点以上の位置を測定することによりウェーハＷの回転中心位置を測定するものである。本実施形態では、ウェーハＷのエッジ上における異なる２点以上の位置を画像処理用カメラ３によってカメラ座標系として検出するとともに、カメラ座標系として検出したウェーハＷのエッジ上における異なる２点以上の位置を後述するキャリブレーションデータに基づいてそれぞれＸＹステージ座標系に変換し、所定の演算処理によってＸＹステージ座標系におけるウェーハＷの中心位置を測定するものである。なお、ＸＹステージ座標系は、回転ステージ２の回転中心位置に一致し得る位置を原点とし、直交するｍｍ単位の実座標系として規定されたものである。

ウェーハ偏り量測定手段５２は、図５に示すジグ７を用いて予め求められている回転ステージ２の回転中心位置であるアライメント用ステージ回転中心位置にウェーハＷの中心位置を合致させ得るようにウェーハＷを回転ステージ２上に載せた状態におけるこの回転ステージ２の実際の回転中心位置に対するウェーハＷの偏り量を測定するものである。このウェーハ偏り量測定手段５２は、回転ステージ２を正方向にα度回転させた際のウェーハＷのエッジ位置Ｘ１、回転ステージ２を正方向にα＋９０度回転させた際のエッジ位置Ｙ１、回転ステージ２を正方向にα＋１８０度回転させた際のエッジ位置Ｘ２、回転ステージ２を正方向にα＋２７０度回転させたときのエッジ位置Ｙ２をそれぞれ検出することによってウェーハＷの偏り量を測定するものである。

詳述すると、このウェーハ偏り量測定手段５２では、図７〜図１０に示すように、回転ステージ２を正方向にα度回転させた状態において、画像処理用カメラ３によって取り込んだ画像が表示される表示画面Ｄ１（図７参照）の下辺におけるウェーハＷが写っていない側の端部からウェーハＷのエッジまでの距離（Ｘａ）を測定するとともに、同じ表示画面Ｄ１の上辺におけるウェーハＷが写っていない側の端部からウェーハＷのエッジまでの距離(Ｘｂ)を測定して、これらの値（Ｘａ、Ｘｂ）を平均した値を算出してＸ１とする後述するＸ２、Ｙ１、Ｙ２についてもこれとほぼ同様の手順によってウェーハ偏り量測定手段５２により求められる。すなわち、ウェーハ偏り量測定手段５２では、回転ステージ２を正方向にα＋９０度回転させた状態において、画像処理用カメラ３によって取り込んだ画像が表示される表示画面Ｄ２（図８参照）の下辺におけるウェーハＷが写っていない側の端部からウェーハＷのエッジまでの距離（Ｙａ）を測定するとともに、同じ表示画面Ｄ２の上辺におけるウェーハＷが写っていない側の端部からウェーハＷのエッジまでの距離(Ｙｂ)を測定して、これらの値（Ｙａ、Ｙｂ）を平均した値を算出してＹ１とする。また、回転ステージ２を正方向にα＋１８０度回転させた状態において、画像処理用カメラ３によって取り込んだ画像が表示される表示画面Ｄ３（図９参照）の下辺におけるウェーハＷが写っていない側の端部からウェーハＷのエッジまでの距離（Ｘｃ）を測定するとともに、同じ表示画面Ｄ３の上辺におけるウェーハＷが写っていない側の端部からウェーハＷのエッジまでの距離(Ｘｄ)を測定して、これらの値（Ｘｃ、Ｘｄ）を平均した値を算出してＸ２とする。さらに、回転ステージ２を正方向にα＋２７０度回転させた状態において、画像処理用カメラ３によって取り込んだ画像が表示される表示画面Ｄ４（図１０参照）の下辺におけるウェーハＷが写っていない側の端部からウェーハＷのエッジまでの距離（Ｙｃ）を測定するとともに、同じ表示画面Ｄ４の上辺におけるウェーハＷが写っていない側の端部からウェーハＷのエッジまでの距離(Ｙｄ)を測定して、これらの値（Ｙｃ、Ｙｄ）を平均した値を算出してＹ２とする。なお、上述した表示画面Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４は共通の表示画面Ｄであるが、説明の便宜上、符号を異ならせている。

ステージ回転中心位置補正量算出手段５３は、ウェーハ偏り量測定手段５２により測定したウェーハＷの偏り量に基づいてアライメント用ステージ回転中心位置の補正量を算出するものである。このステージ回転中心位置補正量算出手段５３は、ウェーハ偏り量測定手段５２により測定したウェーハＷの偏り量Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から以下の［式１］［式２］でアライメント用ステージ回転中心位置の補正量（△Ｘ，△Ｙ）を算出するものである。
△Ｘ＝０．０２×（Ｘ２―Ｘ１）…［式１］
△Ｙ＝０．０２×（Ｙ２―Ｙ１）…［式２］
ここで、０．０２という数値は補正量算出の際の表示画面上の距離と実際のステージ座標系での距離の換算係数であり、カメラ座標と実際のステージ座標のキャリブレーション結果により変化する場合もある。

ステージ回転中心位置補正手段５４は、ステージ回転中心位置補正量算出手段５３により算出した補正量に基づいてアライメント用ステージ回転中心位置を補正するものである。このステージ回転中心位置補正手段５４は、ステージ回転中心位置補正量算出手段５３により算出した補正量（△Ｘ，△Ｙ）を、ＸＹステージ座標系で求められているアライメント用ステージ回転中心位置（Ｘ，Ｙ）にそれぞれ加算することによってアライメント用ステージ回転中心位置を補正するものである。

次に、図１１及び図１２を参照しながら本実施形態に係るワークの中心位置合わせ装置１の操作手順及び作用について説明する。

本装置１は、アライメント処理を行う前に、予め図５及び図６に示すジグ７（模擬ウェーハ７）を用いて、画像処理用カメラ３によって得られるカメラ座標系と、ＸＹステージの座標系であるＸＹステージ座標系とを対応付けるキャリブレーションを行う（キャリブレーション工程Ｓ１、図１１参照）。模擬ウェーハ７は、外形状がエッジ処理対象物であるウェーハＷと同一形状であり、ＸＹステージ座標系において重心座標が規定されているマーク７１（例えば小さい穴）をエッジの近傍に等角度間隔（図示例では４５度間隔）で形成したものである。これら複数のマーク７１は模擬ウェーハ７自体の外周と同心円の円周上（同図において二点鎖線で示す仮想円周上）に形成されたものである。本実施形態では、模擬ウェーハ７自体の半径より１ｍｍ小さい半径の円周上にマーク７１を形成している。

キャリブレーション工程Ｓ１では、先ず、ＸＹＺステージ４の各リフターピン４１を、上端部を回転ステージ２の載置面２１よりも上方に突出させた上昇位置（Ｔ）に位置付け（図２参照）、これらリフターピン４１に模擬ウェーハ７を載せ、複数の画像処理用カメラ３でマーク７１を撮影する。そして、本装置１は、マーク７１の重心位置を画像処理用カメラ３によってカメラ座標系として検出し、さらにＸＹＺステージ４をＸＹ方向に一定距離移動させて、画像処理用カメラ３におけるカメラの視野範囲内でマーク７１の位置を一定量複数方向にずらしながら、複数のポイントでカメラ座標系におけるマーク７１の重心位置とＸＹステージ座標系におけるマーク７１の重心位置との組を複数得て、これら複数の組に基づいて、カメラ座標系とＸＹステージ座標系とを相互に対応付けるキャリブレーション処理を行う。これにより、画像処理用カメラ３で撮影したウェーハＷのエッジ位置は、画像処理用カメラ３ごとにキャリブレーションした変換パラメータ（本実施形態ではアフィン変換）によりカメラ座標系からＸＹステージ座標系に変換され、ＸＹステージ座標系で得ることができるようになる。模擬ウェーハ７の移動量と方向、及びカメラ座標系とステージ座標系との変換データは、制御装置６内の所定の記憶領域（内部メモリ等）にキャリブレーションデータとして記録される。

次いで、本装置１は、キャリブレーション工程Ｓ１の後、ＸＹステージ座標系における回転ステージ２の回転中心位置である「アライメント用ステージ回転中心位置」を決定する（アライメント用ステージ回転中心位置決定工程Ｓ２、図１１参照）。本実施形態では、キャリブレーション工程Ｓ１で利用した模擬ウェーハ７を用いてアライメント用ステージ回転中心位置を決定するようにしている。具体的には、ＸＹＺステージ４を作動させてリフターピン４１をその上端部が回転ステージ２における載置面２１よりも下方となる下降位置（Ｕ）に位置付け（図２参照）、模擬ウェーハ７を回転ステージ２上の図示しないジグブロック（かさ上げ台）に載せる。そして、回転ステージ２と共に模擬ウェーハ７を複数回一定角度ずつ回転移動させ、各移動ポイントで画像処理用カメラ３により各マーク７１の重心位置をカメラ座標系で求め、これらカメラ座標系におけるマーク７１の重心位置から前述したキャリブレーションデータによってＸＹステージ座標系におけるマーク７１の重心位置を求める。これらＸＹステージ座標系におけるマーク７１の重心位置は、回転ステージ２の回転動作に伴って移動したものであるため、回転ステージ２の回転中心を中心とする円周上にマーク７１があるということになる。したがって、本装置１では、ＸＹステージ座標系におけるマーク７１の重心位置を３点以上測定することによりＸＹステージ座標系における回転ステージ２の回転中心位置（アライメント用ステージ回転中心位置）を決定することができる。ＸＹステージ座標系における回転ステージ２の回転中心位置（Ｘ，Ｙ）は、制御装置６内の所定の記憶領域（内部メモリ等）に記録される。

本装置１は、アライメント用ステージ回転中心位置決定工程Ｓ２の後、引き続いてウェーハＷの中心位置を検出する（ウェーハ中心位置検出工程Ｓ３、図１１参照）。具体的には、ＸＹＺステージ４を作動させてリフターピン４１を上昇位置（Ｔ）に位置付け、手動またはローダーアーム等の搬送装置によりウェーハＷをリフターピン４１に載せて、各画像処理用カメラ３でウェーハＷのエッジを撮像し、その画像から得られる複数のカメラ座標系を前述したキャリブレーションデータによってＸＹステージ座標系にそれぞれ変換する。これにより、複数のＸＹステージ座標系におけるウェーハＷのエッジ位置が判明し、これら複数のＸＹステージ座標系におけるウェーハＷのエッジ位置からウェーハＷの中心位置を求めることができる。

そして、このウェーハＷの中心位置をＸＹステージ座標系における回転ステージ２の中心位置（アライメント用ステージ回転中心位置）に一致させるようにＸＹＺステージ４によってウェーハＷを移動させることによりアライメント処理を行うことができる（第１次アライメント工程Ｓ４、図１１参照）。

しかしながら、模擬ウェーハ７の製作誤差やキャリブレーションの演算誤差により、アライメント用ステージ回転中心位置に誤差が生じていれば、第１次アライメント工程Ｓ４においてウェーハＷの中心位置がアライメント用ステージ回転中心位置と一致するようにウェーハＷを移動させた場合であっても、ウェーハＷを回転ステージ２と共に回転させると、ウェーハＷは偏心して回転してしまうことになる。

この状態を、画像処理用カメラ３で撮影すると、角度に応じてカメラの視野の中（表示画面Ｄ内）でウェーハＷのエッジが左右に移動することになる。そこで、本実施形態に係るアライメント装置１は、アライメント用ステージ回転中心位置を補正して、ウェーハＷの中心位置を回転ステージ２の実際の回転中心位置に合わせることができるように構成している。以下に、アライメント用ステージ回転中心位置を補正して、ウェーハＷの中心位置を補正したアライメント用ステージ回転中心位置に合わせる処理（第２次アライメント工程Ｓ５、図１１及び図１２参照）の手順を説明する。

先ず、手動またはローダーアーム等の搬送装置によりウェーハＷをその中心位置がＸＹステージ座標系における回転ステージ２の中心位置と合うように載せる（ウェーハ載置工程Ｓ５１、図１２参照）。この際、画像処理用カメラ３の視野にノッチが入らないようにする。

ウェーハＷの中心位置をアライメント用ステージ回転中心位置に一致させるようにＸＹＺステージ４によってウェーハＷを移動させた後、例えばオペレータが図示しない操作画面上のアライメント実行ボタン（実行キー）を押す操作を行うことにより、アライメント指令信号が制御部５に入力され、制御部５のうちウェーハ偏り量測定手段５２によりウェーハＷの偏り量を測定する（ウェーハ偏り量測定工程Ｓ５２、図１２参照）。なお、ウェーハＷの中心位置がアライメント用ステージ回転中心位置に合うようにウェーハＷをセットした状態で、画像処理用カメラ３の視野にウェーハＷのノッチが入る場合や、ウェーハＷの中心位置とＸＹステージ座標系における回転ステージ２の中心位置とが予め決められている許容範囲を超えてずれている場合には、表示画面Ｄまたは表示画面Ｄとは別体のディスプレイにエラーである旨を出力（表示）させたり、或いはサウンド装置により警報音を出力させる等して、エラーが発生していることをオペレータが容易に把握できるようにし、このようなエラーが生じた場合には、手動またはローダーアーム等の搬送装置、或いはＸＹＺステージ４により回転ステージ２に対するウェーハＷの載置位置を修正するようにしておけばよい。

ウェーハ偏り量測定手段５２によりウェーハＷの偏り量を測定する手順は、先ず、回転ステージ２をα度正方向に回転させて、画像処理用カメラ３でウェーハＷのエッジ画像を取り込んで表示画面Ｄに表示させる。なお、αは予め設定された任意のパラメータに基づく回転角度である。オペレータは、表示画面ＤにウェーハＷのエッジが映し出されていることを確認（目視）した後、回転ステージ２をさらにα度回転させる旨の操作を行う。当該操作に基づいて、本装置（中心位置合わせ装置１）は、ウェーハ偏り量測定手段５２により、回転ステージ２を正方向にα度（例えば１５度）回転させて、その状態において、画像処理用カメラ３が取り込んだ画像に基づき、表示画面Ｄ１の下辺におけるウェーハＷが写っていない側の端部からウェーハＷのエッジまでの距離（Ｘａ）を測定するとともに、表示画面Ｄ１の上辺におけるウェーハＷが写っていない側の端部からウェーハＷのエッジまでの距離(Ｘｂ)を測定して、これらの値（Ｘａ、Ｘｂ）の平均値を、回転ステージ２を正方向にα度（例えば１５度）回転させた状態におけるウェーハＷの偏り量Ｘ１として所定の記憶領域に記録する。さらに、本装置１は、ウェーハ偏り量測定手段５２により、回転ステージ２を正方向にα＋９０度回転させた状態におけるワークの偏り量Ｙ１、回転ステージ２を正方向にα＋１８０度回転させた状態におけるワークの偏り量Ｘ２、及び回転ステージ２を正方向にα＋２７０度回転させた状態におけるワークの偏り量Ｙ２を、それぞれＸ１を求める手順と同様の手順により測定して記憶する。

一例として、アライメント用ステージ回転中心位置が、回転ステージ２の実際のステージ回転中心位置と約０．１ｍｍずれていた場合、上記手順に則り、画像処理用カメラ３によって取り込んで表示画面Ｄ（Ｄ１〜Ｄ４）に表示される画像において、Ｘａ＝９７ｍｍ、Ｘｂ＝９８ｍｍ、Ｙａ＝１０２ｍｍ、Ｙｂ＝１０１ｍｍ、Ｘｃ＝９８ｍｍ、Ｘｄ＝９８ｍｍ、Ｙｃ＝９６ｍｍ、Ｙｄ＝９５ｍｍであれば、Ｘ１＝（９８＋９７）÷２＝９７．５［ｍｍ］、Ｙ１＝（１０２＋１０１）÷２＝１０１．５［ｍｍ］、Ｘ２＝（９８＋９８）÷２＝９８［ｍｍ］、Ｙ２＝（９６＋９５）÷２＝９５．５［ｍｍ］となる。

引き続いて、本装置１は、ステージ回転中心位置補正量算出手段５３により、ウェーハ偏り量測定手段５２によって測定したウェーハＷの偏り量Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２に基づいてアライメント用ステージ回転中心位置の補正量（△Ｘ，△Ｙ）を算出する（ステージ回転中心位置補正量算出工程Ｓ５３、図１２参照）。ウェーハＷの偏り量Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２が前述した各値である場合、前述した［式１］［式２］、すなわち、△Ｘ＝０．０２×（Ｘ２−Ｘ１）…［式１］、△Ｙ＝０．０２×（Ｙ２−Ｙ１）…［式２］に、上記値を代入してアライメント用ステージ回転中心位置の補正量を求める。本実施形態では、△Ｘ＝０．０２×（９８−９７．５）＝０．０１［ｍｍ］、△Ｙ＝０．０２×（９５．５−１０１．５）＝−０．１２［ｍｍ］となる。

次いで、本装置１は、ステージ回転中心位置補正手段５４により、ステージ回転中心位置補正量算出手段５３によって算出したアライメント用ステージ回転中心位置の補正量（△Ｘ，△Ｙ）に基づきアライメント用ステージ回転中心位置を補正する（ステージ回転中心位置補正工程Ｓ５４、図１２参照）。具体的には、ステージ回転中心位置補正手段５４により、ステージ回転中心位置補正量算出手段５３によって算出したアライメント用ステージ回転中心位置の補正量（△Ｘ，△Ｙ）を、ＸＹステージ座標系における回転ステージ２の回転中心位置、つまりアライメント用ステージ回転中心位置（Ｘ，Ｙ）に加算する。仮にアライメント用ステージ回転中心位置（Ｘ，Ｙ）が（０．１０１３８０，−０．０５９６５６）［ｍｍ］である場合、アライメント用ステージ回転中心位置の補正量△Ｘ＝０．０１をアライメント用ステージ回転中心位置Ｘ＝０．１０１３８０に加算するとともに、アライメント用ステージ回転中心位置の補正量△Ｙ＝−０．１２をアライメント用ステージ回転中心位置Ｙ＝−０．０５９６５６に加算する。そして、このような演算処理によって得られた新たなアライメント用ステージ回転中心位置（Ｘ_０，Ｙ_０）＝（０．１１１３８０，−０．１７９６５６）を所定の記憶領域に記録する。なお、本実施形態では、予め記憶領域に記録されているアライメント用ステージ回転中心位置（Ｘ，Ｙ）を、新たなアライメント用ステージ回転中心位置（Ｘ_０，Ｙ_０）に書き換えるようにしている。

引き続き、本装置１は、この新たなアライメント用ステージ回転中心位置（Ｘ_０，Ｙ_０）にウェーハＷの中心位置を一致させるようにＸＹＺステージ４によってウェーハＷを移動させる（ウェーハ移動工程Ｓ５５、図１２参照）。その結果、回転ステージ２に対するウェーハＷの偏り量はゼロまたはほぼゼロとなり、回転ステージ２と共にウェーハＷを回転させた際に、画像処理用カメラ３の視野の中（表示画面Ｄ内）でウェーハＷのエッジが左右に移動する事象が完全に消える又はほぼ消える。

以上の手順により、新たなアライメント用ステージ回転中心位置（Ｘ_０，Ｙ_０）にウェーハＷの中心位置を一致させた状態でウェーハＷを回転ステージ２上に載せた後、本装置１は、回転ステージ２を回転させてウェーハＷを回転ステージ２と共に回転させながら、ブラシ保持部Ｍ１に保持させたブラシＭ１１によりウェーハＷのエッジにおける下向傾斜面（ベベル）に付着した埃等を取り除く処理を行う（エッジ処理工程Ｓ６、図１１参照）。この際、ブラシＭ１１と回転中のウェーハＷのエッジとの距離が均等またはほぼ均等であるため、ウェーハＷのエッジ処理を高い精度で効率良く行うことができる。

このように、本実施形態に係るワークの中心位置合わせ装置１は、ウェーハ偏り量測定手段５２によって、アライメント用ステージ回転中心位置に対するウェーハＷの偏り量を測定するとともに、ステージ回転中心位置補正量算出手段５３によりウェーハＷの偏り量に基づいてアライメント用ステージ回転中心位置の補正量を算出し、さらに、ステージ回転中心位置補正手段５４により補正量に基づいてアライメント用ステージ回転中心位置を補正するように構成しているため、模擬ウェーハ７を用いて予め求めた回転ステージ２の回転中心位置であるアライメント用ステージ回転中心位置を補正して、回転ステージ２の実際の回転中心位置を求めることができ、ウェーハＷの中心位置を回転ステージ２の実際の回転中心位置に可及的に高精度で合致させることができる。このようなアライメント装置１は、ウェーハＷの中心位置と回転ステージ２の回転中心位置とを正確に合わせることができる。そして、このようなアライメント装置１によってウェーハＷの中心位置を回転ステージ２の回転中心位置に正確に合わせることで、その後に行われるウェーハＷのエッジ処理、本実施形態ではブラシＭ１１を用いてエッジにおける下向傾斜面（ベベル）に付着した埃等を取り除く処理を的確に行うことができる。

なお、第２次アライメント工程Ｓ５後においてもウェーハＷの偏りが依然生じている場合、つまり、画像処理用カメラ３の視野の中（表示画面Ｄ内）でウェーハＷのエッジが左右に移動する事象が確認される場合、上述したウェーハ偏り量測定工程Ｓ５２〜ウェーハ移動工程Ｓ５５を、画像処理用カメラ３の視野の中（表示画面Ｄ内）でウェーハＷのエッジが左右に移動する事象が完全に消える又はほぼ消えるまで繰り返せばよい。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、ワークとして、ウェーハに代えて、ＣＤやＤＶＤ等の記録用ディスク、或いはダイヤフラムや鏡板等の機械部品を適用してもよい。また、ワーク中心位置測定手段が、距離センサや接触センサ或いは偏位計を利用してワークの中心位置を測定するものであっても構わない。さらには、画像処理用カメラの個数は適宜増減してもよい。

ワーク偏り量測定手段、ステージ回転中心位置補正量算出手段、ステージ回転中心位置補正手段における演算プログラムが上述した実施形態に述べた演算プログラム以外のものであっても構わない。

また、ワークのエッジ処理が、ブラシを用いた擦り処理に代えて又は併用して、レーザを用いた焼き処理、或いは加工工具を用いた削り処理等であってもよい。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１…ワークの中心位置合わせ装置（アライメント装置）
２…回転ステージ
４…移動機構(ＸＹＺステージ)
５１…ワーク中心位置測定手段（ウェーハ中心位置測定手段）
５２…ワーク偏り量測定手段（ウェーハ偏り量測定手段）
５３…ステージ回転中心位置補正量算出手段
５４…ステージ回転中心位置補正手段
Ｗ…ワーク（ウェーハ）

Claims (3)

1. 円周形状またはほぼ円周形状の外形状を有するワークを載せて回転可能な回転ステージと、前記ワークの中心位置を測定するワーク中心位置測定手段とを備え、前記ワーク中心位置測定手段により測定されたワーク中心位置を前記回転ステージの回転中心位置に合致させ得るワークの中心位置合わせ装置であって、
   予め求められている前記回転ステージの回転中心位置であるアライメント用ステージ回転中心位置に前記ワーク中心位置を合致させ得るように前記ワークを前記回転ステージに載せた状態において、当該回転ステージの実際の回転中心位置に対する前記ワークの偏り量を測定するワーク偏り量測定手段と、
   当該ワーク偏り量に基づいて前記アライメント用ステージ回転中心位置の補正量を算出するステージ回転中心位置補正量算出手段と、
   当該ステージ回転中心位置の補正量に基づいて前記アライメント用ステージ回転中心位置を補正するステージ回転中心位置補正手段とを具備してなることを特徴とするワークの中心位置合わせ装置。
2. 前記回転ステージ上に配置した前記ワークを前記回転ステージの少なくとも面方向に移動させる移動機構をさらに備え、前記ステージ回転中心位置補正手段により補正したアライメント用ステージ中心位置と前記ワークの中心位置とを合致させるように当該ワークを前記移動機構によって回転ステージの面方向に移動させる請求項１に記載のワークの中心位置合わせ装置。
3. 前記ワーク中心位置測定手段が、ワークのエッジ上における異なる２点以上の位置を測定することによりワークの中心位置を測定するものである請求項１又は２の何れかに記載のワークの中心位置合わせ装置。

Images