JP2010245508A - ウェハアライメント装置及びウェハアライメント方法 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で正確にウェハの位置合わせを行う。
【解決手段】ウェハアライメント装置は、１枚目のウェハの位置を基に２枚目以降のウェハを補正する補正処理と、予め定めた２つの低倍率アライメントパターンと基準位置とのズレ量から前記２枚目以降のウェハに対するＸＹθ方向の補正を行う低倍率補正処理と、予め定めた２つの高倍率アライメントパターンと基準位置とのズレ量から前記２枚目以降のウェハに対するＸＹθ方向の補正を行う高倍率補正処理とを具備する制御部を備える。ウェハアライメント方法は、ウェハアライメント装置の処理と同様の処理機能によって、複数のウェハを連続的に入れ替えて処理する際に当該ウェハの位置決めを行う。
【選択図】図５

Description

本発明は、半導体ウェハを高精度で位置決めするためのウェハアライメント装置及びウェハアライメント方法に関する。

ウェハアライメント装置は、ウェハ上に形成した回路の検査等のために当該ウェハを高精度で位置決めする装置である。このウェハアライメント装置の一例を図２に示す。図中のウェハアライメント装置１は、ワークテーブル２と、ＸＹＺθステージ３と、カメラ４と、制御部５とから構成されている。ワークテーブル２は、検査対象ウェハＷを支持する。ＸＹＺθステージ３は、ワークテーブル２をＸＹＺ軸方向に移動させると共にθ軸方向に回転させる。カメラ４は、ワークテーブル２に臨ませて１つ設けられている。カメラ４はウェハＷをその一方の端から他方の端まで撮影するためのものであり、ＸＹＺθステージ３はウェハＷをその端から端まで移動させる。

制御部５は、カメラ４で撮影した画像情報を処理してＸＹＺθステージ３を制御し、前記検査対象ウェハＷの位置合わせを行う。制御部５は、具体的には、画像処理装置６と、演算装置７と、表示装置８と、モーションコントロール装置９とから構成されている。

画像処理装置６は、カメラ４から取り込んだ画像情報を処理して演算装置７に送信する。演算装置７は、画像処理装置６で処理した画像情報を基準パターンと重ねて表示装置８に出力すると共に、オペレータからの操作指示による操作指示信号に基づいてモーションコントロール装置９を制御する。表示装置８は、画像処理装置６から出力された情報に基づいて画像を表示すると共に、オペレータからの操作指示に基づいて操作指示信号を演算装置７に出力する。モーションコントロール装置９は、演算装置７からの指示信号に基づいてＸＹＺθステージ３を制御して、ワークテーブル２をＸＹＺ軸各方向に移動させると共に、θ軸方向に回転させる。

このようなウェハアライメント装置１では、１台のカメラ４でウェハＷを撮影するため、ＸＹＺθステージ３によって、ワークテーブル２をウェハＷの端から端まで移動させなければならない。

具体的には、例えば以下のような手順で行う。即ち、図３（ａ）に示すように、ＸＹＺθステージ３によってワークテーブル２を右へ移動させてウェハＷの左サイド位置ズレ量を測定して調整し、次いで図３（ｂ）に示すように、ワークテーブル２を左へ移動させてウェハＷの右サイド位置ズレ量を測定して調整する。より詳細には、カメラ４でウェハWの左サイドのアライメントパターン、図３（ａ）に示す例ではウェハＷ上に形成された特定のチップＣ１の特定の電極パッドＰ１を撮影し、この電極パッドＰ１の位置と、予め定めておいた基準位置とのズレ量ΔＸ１，ΔＹ１を測定し、その後、カメラ４でウェハWの右サイドのアライメントパターン、図３（ｂ）に示す例ではウェハＷ上に形成された特定の他のチップＣ２の特定の電極パッドＰ２を撮影し、この電極パッドＰ２の位置と、予め定めておいた基準位置とのズレ量ΔＸ２，ΔＹ２を測定する。次いで、図４（ａ）に示すように、ＸＹＺθステージ３によってワークテーブル２を再び右へ移動させてウェハＷの左サイド位置ズレ量を補正し、次いで図４（ｂ）に示すように、ワークテーブル２を左へ移動させてウェハＷの右サイド位置ズレ量を補正する。ここでは、ウェハＷの両端に設定したアライメントパターンをカメラ４で撮影し、位置ズレ量を測定および補正するため、ワークテーブル２をウェハＷの端から端まで二往復させている。

この場合、ウェハＷの径が小さければ問題ないが、ウェハ径が大きくなるに従ってワークテーブル２の移動距離が長くなり、そのためウェハＷの位置決め処理にかかる時間が長くなる。

これを解消するために、ウェハＷの周縁の位置に臨ませて４つのカメラを取り付けた例が特許文献１，２にある。また、２つのカメラをそれぞれＸＹＺステージで支持した状態でウェハＷの両端位置に備えた例が特許文献３にある。

また、ウェハＷの加熱試験や検査装置自体の発熱等に伴って周囲が加熱されることで、２つのカメラの間隔が熱膨張してずれることがあるが、この２つのカメラの間隔が熱膨張によってずれるのを解消するために、熱膨張した後の安定した状態で検査を行う例が特許文献４にある。

特開２００２−３５３１１９号公報 特開２００３−１５６３２２号公報 特開平１０−２５６３５０号公報 特開２００５−１２９７７８号公報

上述した特許文献１，２では、ウェハＷの周縁の位置に臨ませて設けられた４つのカメラは単に固定されているだけなので、各カメラを正確な間隔で取り付けないと、ウェハＷを正確に位置合わせすることができなくなる。各カメラを正確な間隔で取り付けた場合でも、加熱試験等により熱膨張して各カメラ間の距離が変化すると、ウェハＷを正確に位置合わせすることができなくなる。

特許文献３では、２つのカメラを正確に位置決めして熱膨張によるズレを防止するために、２つのカメラをＸＹＺステージで支持して、２つのカメラの位置を正確に調整している。しかし、この場合は、ＸＹＺステージが大がかりな装置になり、設置スペース及びコストが嵩んでしまう。

特許文献４では、熱膨張した後の安定した状態で検査を行うため、熱膨張によるズレを解消することができるが、ウェハＷの位置合わせに時間がかかってしまう。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、短時間で正確にウェハの位置合わせを行うことができるウェハアライメント装置及びウェハアライメント方法を提供することを目的とする。

本発明に係るウェハアライメント装置及びウェハアライメント方法は、以下の処理機能を備えた。即ち、１枚目のウェハの位置を基に２枚目以降のウェハを補正する補正処理と、予め定めた２つの低倍率アライメントパターンと基準位置とのズレ量から前記２枚目以降のウェハに対するＸＹθ方向の補正を行う低倍率補正処理と、予め定めた２つの高倍率アライメントパターンと基準位置とのズレ量から前記２枚目以降のウェハに対するＸＹθ方向の補正を行う高倍率補正処理と、を備えた。

また、前記低倍率補正処理及び前記高倍率補正処理において、まず、一方の前記アライメントパターン上にメインカメラを位置させ、次いで、前記ウェハを移動させて前記一方のアライメントパターン上に前記補助カメラを位置させ、その後、前記補助カメラの基準位置と前記一方のアライメントパターンとを、前記メインカメラの基準位置と他方のアライメントパターンとを、それぞれマッチングさせてズレ量を測定するようにした。

本発明によれば、加熱試験等によるカメラ支持部の熱膨張によって各カメラ間の距離がずれても、ウェハを正確に位置合わせすることができる。ウェハの移動を最小限にすることができ、短時間で正確にウェハの位置合わせを行うことができる。

本発明の実施形態に係るウェハアライメント装置が組み込まれるプローバを示す概略構成図である。 従来のウェハアライメント装置を示す概略構成図である。 従来のウェハアライメント装置の動作を示す概略構成図である。 従来のウェハアライメント装置の動作を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係るウェハアライメント装置を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係るウェハアライメント方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るウェハアライメント方法における１枚目のウェハのアライメント処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るウェハアライメント方法における２枚目以降のウェハのアライメント処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るウェハアライメント方法の１枚目のウェハに対する低倍率補正処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るウェハアライメント方法の高倍率補正処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るウェハアライメント方法の２枚目以降のウェハに対する低倍率補正処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るウェハアライメント方法における、アライメントパターンとカメラとの関係を模式的に示す図である。 本発明の実施形態に係るウェハアライメント方法における補正処理手順を模式的に示す図であって、メインカメラで一方のアライメントパターンの位置を測定している図である。 本発明の実施形態に係るウェハアライメント方法における補正処理手順を模式的に示す図であって、補助カメラで一方のアライメントパターンの位置を測定している図である。 本発明の実施形態に係るウェハアライメント方法における補正処理手順を模式的に示す図であって、メインカメラでもう一方のアライメントパターンの位置を測定している図である。 本発明の実施形態に係るウェハアライメント方法における補正処理手順を模式的に示す図であって、補助カメラで一方のアライメントパターンの位置を測定している図である。 本発明の実施形態に係るウェハアライメント方法における補正処理手順を模式的に示す図であって、メインカメラでもう一方のアライメントパターンの位置を測定している図である。 本発明の実施形態に係るウェハアライメント方法における補正処理手順を模式的に示す図であって、補助カメラで一方のアライメントパターンの位置を測定している図である。 本発明の実施形態に係るウェハアライメント方法における、ウェハアライメントの基準位置を決定する手順を模式的に示す図であって、メインカメラでワークテーブルの外縁部のアライメントマークの位置合わせをしている図である。 本発明の実施形態に係るウェハアライメント方法における、ウェハアライメントの基準位置を決定する手順を模式的に示す図であって、補助カメラでアライメントマークと基準位置とのズレ量を求めている図である。 本発明の実施形態に係るウェハアライメント方法における、ウェハアライメントの基準位置を決定する手順を模式的に示す図であって、ワークテーブルをＸＹθ各方向に移動させて先のズレ量の補正を行っている図である。

以下、本発明の実施形態に係るウェハアライメント装置及びウェハアライメント方法について、添付図面を参照しながら説明する。なお、このウェハアライメント装置はプローバなどの半導体ウェハ検査装置等に組み込まれる装置である。ウェハアライメント装置は、検査装置のプローブカードに対して、ウェハを正確に位置決めするものである。

この検査装置の一例として、半導体ウェハを検査するプローバを図１に基づいて説明する。プローバ１１は、回路が形成された半導体ウェハＷを上側面１３Ａに載置するワークテーブル１３と、ワークテーブル１３をＸＹＺ軸方向及びθ回転方向に移動させるＸＹＺθ軸駆動部１４と、ＸＹＺθ軸駆動部１４を制御する位置制御部(図示せず)と、針先が前記回路の電極パッドに接触するプローブ針１７を有するプローブカード１８と、プローブカード１８を固定する固定フレーム１９と、プローブカード１８を介して半導体ウェハＷ上の回路の電気的特性を測定する電気的特性測定部(図示せず)とを備えて構成されている。

前記ワークテーブル１３の上側面１３Ａは、平坦面状に形成されて、平板状の半導体ウェハＷが載置される。通常、上側面１３Ａには吸着溝が設けられている。半導体ウェハＷは、上側面１３Ａに載置された状態で吸着溝に吸着されて固定される。プローバ１１には、半導体ウェハＷを後述するウェハアライメント方法によって正確に位置決めするためのウェハアライメント装置２１が設けられている。

このウェハアライメント装置２１は、図５に示すように、ＸＹＺθ軸駆動部１４に支持されたワークテーブル１３に臨ませて設けられたメインカメラ２４及び補助カメラ２５と、制御部２６とから構成されている。

ワークテーブル１３は、検査対象ウェハＷを、プローブカード１８に臨ませて支持するためのテーブルである。ワークテーブル１３には、ウェハＷを吸着して支持する吸着機構(図示せず)、加熱試験のためにウェハＷを加熱する加熱装置(図示せず)等が設けられている。

ＸＹＺθ軸駆動部１４は、ワークテーブル１３を支持すると共に、当該ワークテーブル１３をＸＹＺ軸各方向に移動させ、かつθ軸方向に回転させるための装置である。ＸＹＺθ軸駆動部１４は、ワークテーブル１３をＸ軸方向に移動させてＸ軸方向の位置を調整するＸ軸移動機構２８と、ワークテーブル１３をＹ軸方向に移動させてＹ軸方向の位置を調整するＹ軸移動機構２９と、ワークテーブル１３をＺ軸方向に移動させてＺ軸方向の位置を調整するＺ軸移動機構３０と、ワークテーブル１３をθ軸方向に回転させて角度を調整するθ軸回転機構３１とから構成されている。

メインカメラ２４は、ワークテーブル１３に臨ませて設けられ、ワークテーブル１３に支持されたウェハＷを撮影するカメラである。補助カメラ２５も同様に、ワークテーブル１３に臨ませて設けられ、ワークテーブル１３の支持されたウェハＷを撮影するカメラである。メインカメラ２４と補助カメラ２５とは、装置本体側に、互いに所定の距離を空けた状態で所定位置に固定されている。メインカメラ２４と補助カメラ２５とが協働して、ウェハＷを正確に位置決めする。

制御部２６は、前記メインカメラ２４及び補助カメラ２５で撮影した画像情報を処理してＸＹＺθ軸駆動部１４を制御することによりウェハＷの位置合わせを行う装置である。制御部２６は具体的には、画像処理装置３３と、演算装置３４と、表示装置３５と、モーションコントロール装置３６とから構成されている。演算装置３４には、後述する処理手順（フローチャート）に基づいてウェハアライメントを行う処理機能が格納されている。

画像処理装置３３は、メインカメラ２４及び補助カメラ２５から取り込んだ画像情報を処理して演算装置３４に送信するための装置である。

演算装置３４は、メインカメラ２４及び補助カメラ２５で取り込んだ画像情報、即ちアライメントパターンの位置と基準位置とを比較する。即ち、演算装置３４は、画像処理装置３３で処理した画像情報を基準位置と重ねて表示装置３５に出力すると共に指示信号に基づいてモーションコントロール装置３６を制御する。演算装置３４には、後述するフローチャートで示す処理機能が格納されている。

表示装置３５は、画像処理装置３３から出力された情報に基づいて画像を表示すると共に、操作画面からのオペレータによる操作指示に基づいて操作指示信号を演算装置３４に出力する。モーションコントロール装置３６は、演算装置３４からの操作指示信号に基づいてＸＹＺθ軸駆動部１４を制御して、ワークテーブル１３をＸＹＺ軸方向に移動させθ軸方向に回転させる。

次に、上記構成のウェハアライメント装置２１を用いたウェハアライメント方法について説明する。制御部２６の演算装置３４に格納された処理機能である、ウェハアライメント方法は、図６のフローチャートに示す処理手順で行われる。

このウェハアライメントの処理は、１枚目のウェハＷのアライメントを行う第１ウェハアライメント処理（ステップＳ１）と、当該第１ウェハアライメント処理によってアライメントを行った１枚目のウェハＷを測定する第１ウェハ測定処理（ステップＳ２）と、２枚目以降のウェハＷのアライメントを行う第２ウェハアライメント処理（ステップＳ３）と、当該第２ウェハアライメント処理によってアライメントを行った２枚目以降のウェハＷを測定する第２ウェハ測定処理（ステップＳ４）と、全てのウェハＷの測定が終了したか否かを判定する判定処理（ステップＳ５）とから構成されている。

ステップＳ１の第１ウェハアライメント処理は、図７のフローチャートに示すように、ウェハＷの３点のエッジ位置を判定してウェハ中心を特定し、理論中心座標とのオフセット値を取得するエッジサーチ処理（ステップＳ１１）と、予め定めた２つの低倍率アライメントパターンと基準位置とのズレ量に基づいてＸＹθ補正を行う低倍率補正処理（ステップＳ１２）と、予め定めた２つの高倍率アライメントパターンと基準位置とのズレ量に基づいてＸＹθ補正を行う高倍率補正処理（ステップＳ１３）とから構成されている。これらの各ステップの詳細については後述するが、ステップＳ１１のエッジサーチ処理については、従来より行われている方法を適用するため、詳細な説明は省略する。

ステップＳ３の第２ウェハアライメント処理は、図８のフローチャートに示すように、１枚目のウェハＷの処理のエッジサーチ処理と同様のエッジサーチ処理（ステップＳ２１）と、予め定めた２つの低倍率アライメントパターンと基準位置とのズレ量に基づいてＸＹθ補正を行う低倍率補正処理（ステップＳ２２）と、予め定めた２つの高倍率アライメントパターンと基準位置とのズレ量に基づいてＸＹθ補正を行う高倍率補正処理（ステップＳ２３）と、から構成されている。

次に、図９を参照してステップＳ１２の低倍率補正処理の手順を説明する。なお、図９は１枚目のウェハのアライメントにおける処理手順を示すものである。まず、ウェハＷの３点のエッジ位置を判定してウェハ中心を特定し、理論中心座標とのオフセット値を取得するエッジサーチ処理を行う（ステップＳ３１）。

なお、このステップＳ３１のエッジサーチ処理は、図７のフローチャートにおけるエッジサーチ処理（ステップＳ１１）と同様の処理手順で行う。

次に、以下の手順でウェハＷの位置ズレ補正処理を行う。まず、メインカメラ２４を低倍率（例えば２倍程度）に切り換えて、ウェハＷをＸ軸移動機構２８およびＹ軸移動機構２９により移動させ、メインカメラ２４が低倍率アライメントパターン上に位置するようにする（ステップＳ３２）。次いで、補助カメラ２５を低倍率に切り換えて、ウェハＷをＸ軸移動機構２８およびＹ軸移動機構２９により移動させ、補助カメラ２５が低倍率アライメントパターン上に位置するようにする（ステップＳ３３）。ここで、「低倍率アライメントパターン」としては、例えばウェハＷに予め形成されているアライメントマークや、ウェハＷ上に形成された多数の回路チップから選択した特定の回路チップの電極パッドの内の一つを利用するものとする。なお、ステップＳ３２とステップＳ３３は交互に制御して並行処理を行っても良く、また同時処理を行っても良い。さらにはステップＳ３２の処理後にステップＳ３３を処理しても良い。

次いで、メインカメラ２４及び補助カメラ２５の基準位置と低倍率アライメントパターンとがマッチングするか否か判定する（ステップＳ３４）。即ち、制御部２６の表示装置３５に、メインカメラ２４及び補助カメラ２５の画像を同時に表示して、同時に判断する。両者がマッチングしない場合、即ちＮＧであれば、そのＮＧの回数が予め設定した回数を超えたか否かを判定する（ステップＳ３５）。ＮＧの回数が予め設定した回数を超えていなければ、ウェハＷ上の、メインカメラ２４および補助カメラ２５のそれぞれを用いて最初に撮影した位置の周辺をサーチして（ステップＳ３６）、再びマッチングするか否か判定する（ステップＳ３４）。そして、マッチングするまで、このステップＳ３４〜ステップＳ３６を繰り返す。なお、ステップＳ３６の周辺サーチは、前述のステップＳ３２やステップＳ３３と同様の処理を行うものである。

このとき、ステップＳ３５で、ＮＧの回数が予め設定した回数を超えたと判定した場合には、ウェハＷに何らかのエラーが発生したと判断して、そのウェハＷを回収する（ステップＳ３７）。

次いで、ステップＳ３４で両者がマッチングしたと判定した場合は、低倍率アライメントパターンと基準位置とのＸＹθ各方向のズレ量を演算する（ステップＳ３８）。その後、演算により求めたＸＹθ各方向のズレ量に基づいて、ワークテーブル１３の位置、即ちウェハＷのＸＹθ各方向のズレ量の補正を行う（ステップＳ３９）。

次に、ステップＳ１３の高倍率補正処理は、図１０のフローチャートに詳細に示すように、メインカメラ２４を高倍率（例えば１０倍程度）に切り換えて、ウェハＷをＸ軸移動機構２８およびＹ軸移動機構２９により移動させ、メインカメラ２４が高倍率アライメントパターン上に位置するようにする（ステップＳ４１）。次いで、補助カメラ２５を高倍率に切り換えて、ウェハＷをＸ軸移動機構２８およびＹ軸移動機構２９により移動させ、補助カメラ２５が高倍率アライメントパターン上に位置するようにする（ステップＳ４２）。なお、ステップＳ４１とステップＳ４２は交互に制御して並行処理を行っても良く、また同時処理を行っても良い。さらにはステップＳ４１の処理後にステップＳ４２を処理しても良い。

次いで、メインカメラ２４及び補助カメラ２５の基準位置と高倍率アライメントパターンとがマッチングするか否か判定する（ステップＳ４３）。制御部２６の表示装置３５に、メインカメラ２４及び補助カメラ２５の画像を同時に表示して、同時に判断する。両者がマッチングしない場合、即ちＮＧであれば、そのＮＧの回数が予め設定した回数を超えたか否かを判定する（ステップＳ４４）。ＮＧの回数が予め設定した回数を超えていなければ、ウェハＷ上の、メインカメラ２４および補助カメラ２５のそれぞれを用いて最初に撮影した位置の周辺をサーチして（ステップＳ４５）、再びマッチングするか否か判定する（ステップＳ４３）。そして、両者がマッチングするまで、このステップＳ４３〜ステップＳ４５を繰り返す。なお、ステップＳ４５の周辺サーチは、前述のステップＳ４１やステップＳ４２と同様の処理を行うものである。

このとき、ステップＳ４４で、ＮＧの回数が予め設定した回数を超えたと判定した場合には、ウェハＷに何らかのエラーが発生したと判断して、そのウェハＷを回収する（ステップＳ４６）。

次いで、ステップＳ４３で両者がマッチングしたと判定した場合は、高倍率アライメントパターンと基準位置とのＸＹθ各方向のズレ量を演算する（ステップＳ４７）。その後、演算により求めたＸＹθ各方向のズレ量に基づいて、ワークテーブル１３の位置、即ちウェハＷのＸＹθ各方向のズレ量の補正を行う（ステップＳ４８）。

次に、２枚目以降のウェハのアライメントにおける低倍率補正処理の手順について、図１１を参照して説明する。２枚目以降のウェハのアライメントにおける低倍率補正処理手順も、基本的には前述した１枚目のウェハの場合と同じであるが、ここでは、先ず、ステップＳ５１で初期設定（初期位置補正）を行う。具体的には、１枚目のウェハ、あるいは前回測定したウェハのアライメントを行った際の、ＸＹθ各方向のズレ補正量（ウェハ中心のＸＹ方向の位置ズレ補正量、ウェハＷの角度θ方向のズレ補正量および、２つの低倍率アライメントパターンのＸＹ方向のズレ補正量）を用いて、次のステップＳ５２のエッジサーチの際の初期位置を補正する。

その後、ステップＳ５２以降の処理を行う。なお、このステップＳ５２以降の処理は、前述した１枚目のウェハのアライメントにおける低倍率補正処理手順（ステップＳ３１〜Ｓ３９）と同じであるため、説明は省略する。

２枚目以降のウェハのアライメントにおける高倍率補正処理手順も、基本的には前述した１枚目のウェハの場合と同じであるが、前記２枚目以降の低倍率補正処理手順と同様に、先ず、初期設定（初期位置補正）を行う。それ以降の処理は、前述した１枚目のウェハのアライメントにおける高倍率補正処理手順と同じであるため、説明は省略する。

次に、図１２〜図１８を参照して２枚目以降のウェハＷの、ＸＹθ各方向のズレ量を補正する手順を説明する。ここでは、アライメントパターンとして、図１２に概略を示すように、ウェハＷ上に形成されている多数のチップの中から、直径方向に対向する２つのチップそれぞれから電極パッドを一つ選択して、これを用いることとしている。

まず、図１３に示すようにメインカメラ２４で、ウェハＷ上に形成した２つのアライメントパターンの内の一方である、チップＣ１上のパッド４１の位置を測定する。次に、図１４に示すように、補助カメラ２５側の理論位置にワークテーブル１３を移動させて、補助カメラ２５でチップＣ１上のパッド４１を測定し、先にメインカメラ２４で測定した時の位置とのズレ量ΔＸ１，ΔＹ１を求める。ここで、補助カメラ２５側の理論位置とは、熱膨張による補助カメラ２５の変位等がない状態での、本来の補助カメラ２５側の位置に対して、１枚目のウェハのアライメントを行った際の、ＸＹθ各方向のズレ補正量を用いて補正した位置である。また、３枚目以降のウェハに対する補助カメラ２５側の理論位置は、前回のズレ補正量を用いて補正した位置である。

次に、図１５に示すように、ワークテーブル１３をメインカメラ２４側の理論位置に移動させて、メインカメラ２４で、ウェハＷ上に形成した２つのアライメントパターンの内のもう一方である、チップＣ２上の電極パッド４２を撮影し、基準位置とのズレ量ΔＸ２，ΔＹ２を測定する。その後、図１６に示すように、補助カメラ２５でチップＣ１上の電極パッド４１を撮影し、基準位置とのズレ量ΔＸ３，ΔＹ３を求める。ここで、メインカメラ２４側の理論位置とは、熱膨張によるメインカメラ２４の変位等がない状態での、本来のメインカメラ２４側の位置に対して、１枚目のウェハのアライメントを行った際の、ＸＹθ各方向のズレ補正量を用いて補正した位置である。また、３枚目以降のウェハに対するメインカメラ２４側の理論位置は、前回のズレ補正量を用いて補正した位置である。

さらに、図１７に示すように、再度メインカメラ２４をチップＣ１の電極パッド４２上に位置するようにワークテーブル１３を移動させ、次いで前述した測定で求めたズレ量を補正するように、具体的には電極パッド４１の位置が基準位置と一致するようにワークテーブル１３をＸＹθ各方向に微調整する。そして、図１８に示すように、今度は補助カメラ２５がチップＣ１上の電極パッド４１上に位置するようにワークテーブル１３を移動させ、次いで前述した測定で求めたズレ量を補正するように、具体的には、上記図１７の結果も考慮して電極パッド４１の位置が基準位置と一致するようにワークテーブル１３をＸＹθ各方向に微調整する。

次に、本発明の実施形態に係るウェハアライメント装置における、ウェハアライメントの基準位置を決定する手順について、図１９〜図２１を参照しながら説明する。

図示のウェハアライメント装置においては、ワークテーブル１３の外縁部にアライメントマーク４３が設けられており、このアライメントマーク４３を用いてウェハアライメントを行うこととする。

まず、図１９に示すように、メインカメラ２４でアライメントマーク４３を撮影し、基準位置とアライメントマーク４３とを位置合わせする。次に、図２０に示すように、メインカメラ２４と補助カメラ２５の理論距離分ワークテーブル１３を移動させ、補助カメラ２５でアライメントマーク４３を撮影し、基準位置とのズレ量ΔＸ，ΔＹを求める。その後、図２１に示すようにワークテーブル１３をＸＹθ各方向に移動させて先のズレ量ΔＸ，ΔＹの補正を行う。ここで、理論距離とは、熱膨張によるメインカメラ２４及び補助カメラ２５間の距離の変化等がない状態での、本来のメインカメラ２４と補助カメラ２５との距離である。

以上の工程によってウェハアライメントの基準位置を決定し、その後、前述したウェハアライメント手順によって１枚目および２枚目以降のウェハアライメントおよび測定を行うこととする。

なお、上述の手順ではワークテーブル１３に設けられたアライメントマーク４３を利用しているが、この他、図７のステップＳ１１のエッジサーチと同様の処理を行って、ワークテーブル１３の中心位置決めを行うことにより、ウェハアライメントの基準位置を決定することとしても良い。

以上のように処理されることで、加熱試験等によってメインカメラ２４及び補助カメラ２５を支持する支持部が熱膨張してこのメインカメラ２４及び補助カメラ２５間の距離が変化しても、メインカメラ２４及び補助カメラ２５の画像情報に応じて細かく補正するため、前記熱膨張によるメインカメラ２４及び補助カメラ２５の変位を吸収してウェハＷを正確に位置合わせすることができる。

このとき、メインカメラ２４及び補助カメラ２５は、ただ固定するだけなので、設置スペースが嵩張ることもなく、低コストでウェハアライメント装置を実現できる。

さらに、本実施形態のウェハアライメント方法では、ワークテーブル１３を左右へ大きく移動させるのは一回だけで、その後は僅かに移動させるだけなので、短時間で正確にウェハの位置合わせを行うことができる。

この結果、多数のウェハＷを連続的に入れ替えて検査等する際に、新しいウェハＷの位置決めを短時間で行うことができ、検査等の作業の効率化を図ることができる。

［変形例］
前記実施形態では、２枚目以降のウェハＷの処理において、エッジサーチ処理は、ワークテーブル１３にウェハＷを供給するローダー（図示せず）の性能に応じて設けられる。即ち、ウェハＷをワークテーブル１３に搬入するローダーの性能が良く、ウェハＷをワークテーブル１３に正確に載置することができる場合は、エッジサーチ処理（図９のステップＳ３１および図１１のステップＳ５２）を省略してもよい。

本発明のウェハアライメント装置及びウェハアライメント方法は、ウェハＷの検査工程や処理工程で使用される検査装置や処理装置であって、ウェハＷを正確に位置決めする必要がある装置全てに用いることができる。

１，２１：ウェハアライメント装置、２，１３：ワークテーブル、３：ＸＹＺθステージ、４：カメラ、５，２６：制御部、６，３３：画像処理装置、７，３４：演算装置、８，３５：表示装置、９，３６：モーションコントロール装置、１１：プローバ、１３：ワークテーブル、１４：ＸＹＺθ軸駆動部、１７：プローブ針、１８：プローブカード、１９：固定フレーム、２４：メインカメラ、２５：補助カメラ、２８：Ｘ軸移動機構、２９：Ｙ軸移動機構、３０：Ｚ軸移動機構、３１：θ軸回転機構、４１，４２：電極パッド、４３：アライメントマーク。

Claims (4)

1. 検査対象ウェハを支持するワークテーブルと、当該ワークテーブルを支持して前記ウェハをＸＹＺ軸方向に移動させると共にθ軸方向に回転させるＸＹＺθステージと、前記ワークテーブルに臨ませて設けられ、当該ワークテーブルに載置された前記ウェハを撮影するメインカメラと、当該メインカメラと予め設定した距離を空けた状態で前記ワークテーブルに臨ませて設けられ、当該ワークテーブルに載置された前記ウェハを撮影する補助カメラと、前記メインカメラ及び補助カメラで撮影した画像情報を処理して前記ＸＹＺθステージを制御し、前記ウェハの位置合わせを行う制御部と、を備え、
   前記制御部が、１枚目のウェハの位置を基に２枚目以降のウェハを補正する補正処理と、予め定めた２つの低倍率アライメントパターンと基準位置とのズレ量から前記２枚目以降のウェハに対するＸＹθ方向の補正を行う低倍率補正処理と、予め定めた２つの高倍率アライメントパターンと基準位置とのズレ量から前記２枚目以降のウェハに対するＸＹθ方向の補正を行う高倍率補正処理と、を備えることを特徴とするウェハアライメント装置。
2. 前記制御部が、前記低倍率補正処理及び前記高倍率補正処理において、まず、一方の前記アライメントパターン上に前記メインカメラを位置させ、次いで、前記ウェハを移動させて前記一方のアライメントパターン上に前記補助カメラを位置させ、その後、前記補助カメラの基準位置と前記一方のアライメントパターンとを、前記メインカメラの基準位置と他方のアライメントパターンとを、それぞれマッチングさせてズレ量を測定することを特徴とする請求項１記載のウェハアライメント装置。
3. 複数のウェハを連続的に入れ替えて処理する際に、当該ウェハの位置決めを行うウェハアライメント方法であって、
   １枚目のウェハの位置を基に２枚目以降のウェハを補正する補正処理と、予め定めた２つの低倍率アライメントパターンと基準位置とのズレ量から前記２枚目以降のウェハに対するＸＹθ方向の補正を行う低倍率補正処理と、予め定めた２つの高倍率アライメントパターンと基準位置とのズレ量から前記２枚目以降のウェハに対するＸＹθ方向の補正を行う高倍率補正処理とを備えることを特徴とするウェハアライメント方法。
4. 前記低倍率補正処理及び前記高倍率補正処理において、まず、一方の前記アライメントパターン上にメインカメラを位置させ、次いで、前記ウェハを移動させて前記一方のアライメントパターン上に補助カメラを位置させ、その後、前記補助カメラの基準位置と前記一方のアライメントパターンとを、前記メインカメラの基準位置と他方のアライメントパターンとを、それぞれマッチングさせてズレ量を測定することを特徴とする請求項３記載のウェハアライメント方法。

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