JP2014053343A - Semiconductor positioning device, and semiconductor positioning method - Google Patents

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貴晴 天野
Atsushi Imai
敦志 今井
Jiro Nohara
二郎 野原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To position a wafer and a mask with high accuracy.SOLUTION: A semiconductor positioning device 1 positions a wafer 10 on an alignment stage 2, and positions a mask 11 on the positioned wafer 10. The semiconductor positioning device 1 comprises: a multi-articulated robot arm 3 holding each of the wafer 10 and the mask 11, and transporting each of the held wafer 10 and mask 11 to the alignment stage 2; photographing means photographing the wafer 10 and the mask 11 on the alignment stage 2; and control means of controlling the robot arm 3 on the basis of the photographed images of the wafer 10 and the mask 11 photographed by the photographing means to position each of the wafer 10 and the mask 11 on the alignment stage 2. The robot arm 3 has a function of adjusting parallel degree of each of the wafer 10 and the mask 11 with respect to the alignment stage 2.

Description

本発明は、ウェハ及びマスクを位置合せステージ上に位置決めする半導体位置決め装置、及び半導体位置決め方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor positioning apparatus and a semiconductor positioning method for positioning a wafer and a mask on an alignment stage.

ウェハ上にマスクを高精度に貼り合せ、そのウェハ上に成膜が行われているが、マスクの位置決めをより高精度に行うことが望まれている。例えば、カメラの撮影画像を用いて基板上にマスクを位置決めする半導体位置決め装置が知られている（特許文献１参照）。   A mask is bonded to a wafer with high accuracy and film formation is performed on the wafer. However, it is desired to perform mask positioning with higher accuracy. For example, a semiconductor positioning device that positions a mask on a substrate using a photographed image of a camera is known (see Patent Document 1).

特開２００３−３０６７６１号公報JP 2003-306761 A

しかしながら、上記特許文献１に示す半導体位置決め装置においては、マスク及び基板の平行度を調整する機能を有していない為、高精度な位置決めが困難となる。   However, since the semiconductor positioning apparatus shown in Patent Document 1 does not have a function of adjusting the parallelism of the mask and the substrate, highly accurate positioning becomes difficult.

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、ウェハ及びマスクを高精度に位置決めできる半導体位置決め装置、及び半導体位置決め方法を提供することを主たる目的とする。   The present invention has been made to solve such problems, and a main object of the present invention is to provide a semiconductor positioning apparatus and a semiconductor positioning method capable of positioning a wafer and a mask with high accuracy.

上記目的を達成するための本発明の一態様は、ウェハを位置合せステージ上に位置決めし、該位置決めされたウェハ上にマスクを位置決めする半導体位置決め装置であって、前記ウェハ及びマスクを夫々保持し、該保持したウェハ及びマスクを前記位置合せステージに夫々搬送する多関節型のロボットアームと、前記位置合せステージ上における前記ウェハ及びマスクを撮影する撮影手段と、前記撮影手段により撮影された前記ウェハ及びマスクの撮影画像に基いて前記ロボットアームを制御し、前記ウェハ及びマスクを前記位置合せステージ上に夫々位置決めする制御手段と、を備え、前記ロボットアームは、前記位置合せステージに対する前記ウェハ及びマスクの平行度を夫々調整する機能を有する、ことを特徴とする半導体位置決め装置である。
この一態様において、前記制御手段は、前記ロボットアームの各関節角度を制御して、前記位置合せステージに対する前記ウェハ及びマスクの平行度を夫々調整してもよい。
この一態様において、前記ウェハ及びマスクには前記位置決めを行うためのアライメントマークが夫々形成されており、前記制御手段は、前記撮影手段により撮影されたウェハ及びマスクのアライメントマークにおける焦点のずれを補正するように、前記ロボットアームを制御し、前記位置合せステージに対する前記ウェハ及びマスクの平行度を夫々調整してもよい。
この一態様において、前記ウェハには前記位置決めを行うための一対のアライメントマークが形成されており、前記マスクには前記位置決めを行うための一対の貫通穴が形成されていてもよい。
この一態様において、前記制御手段は、前記撮影手段の視野中心と前記ウェハのアライメントマークの中心とを合わせるように前記ロボットアームを制御して、前記ウェハを位置合せステージ上に位置決めしてもよい。
この一態様において、前記制御手段は、前記撮影手段により撮影されたウェハ及びマスクの撮影画像において、前記ウェハのアライメントマークが前記マスクの貫通穴に入るように前記ロボットアームを制御して、前記マスクを前記ウェハ上に位置決めしてもよい。
この一態様において、前記制御手段は、前記ロボットアームにおける所定の単位の移動量の動作を複数回繰り返して、前記ウェハ及びマスクの位置決めを行ってもよい。
この一態様において、前記ロボットアームは、ヨー軸周り、ロール軸周り、及びピッチ軸周りに回転可能な関節部を有していてもよい。
他方、上記目的を達成するための本発明の一態様は、ウェハを位置合せステージ上に位置決めし、該位置決めされたウェハ上にマスクを位置決めする半導体位置決め方法であって、前記ウェハ及びマスクを夫々保持するステップと、前記保持されたウェハ及びマスクを前記位置合せステージに夫々搬送するステップと、前記位置合せステージ上における前記ウェハ及びマスクを撮影するステップと、前記撮影された前記ウェハ及びマスクの撮影画像に基いて前記ウェハ及びマスクを前記位置合せステージ上に夫々位置決めするステップと、を含み、前記位置合せステージに対する前記ウェハ及びマスクの平行度を夫々調整することを特徴とする半導体位置決め方法であってもよい。 One aspect of the present invention for achieving the above object is a semiconductor positioning apparatus that positions a wafer on an alignment stage and positions a mask on the positioned wafer, each holding the wafer and the mask. An articulated robot arm that transports the held wafer and mask to the alignment stage; an imaging unit that images the wafer and mask on the alignment stage; and the wafer imaged by the imaging unit And a control means for controlling the robot arm based on a captured image of the mask and positioning the wafer and the mask on the alignment stage, respectively, and the robot arm has the wafer and the mask with respect to the alignment stage. A semiconductor positioning device having a function of adjusting the parallelism of each It is.
In this aspect, the control means may control each joint angle of the robot arm to adjust the parallelism of the wafer and the mask with respect to the alignment stage.
In this embodiment, the wafer and the mask each have an alignment mark for positioning, and the control unit corrects a focus shift in the alignment mark of the wafer and the mask photographed by the photographing unit. As described above, the robot arm may be controlled to adjust the parallelism of the wafer and the mask with respect to the alignment stage.
In this aspect, a pair of alignment marks for performing the positioning may be formed on the wafer, and a pair of through holes for performing the positioning may be formed on the mask.
In this aspect, the control unit may control the robot arm so as to align the center of the field of view of the imaging unit and the center of the alignment mark of the wafer to position the wafer on the alignment stage. .
In this aspect, the control means controls the robot arm so that an alignment mark of the wafer enters a through-hole of the mask in a photographed image of the wafer and the mask photographed by the photographing means, and the mask May be positioned on the wafer.
In this aspect, the control unit may perform positioning of the wafer and the mask by repeating the movement of the predetermined amount of movement in the robot arm a plurality of times.
In this aspect, the robot arm may have a joint that can rotate about the yaw axis, the roll axis, and the pitch axis.
On the other hand, one aspect of the present invention for achieving the above object is a semiconductor positioning method for positioning a wafer on an alignment stage and positioning a mask on the positioned wafer, wherein the wafer and the mask are respectively A holding step; a step of transporting the held wafer and mask to the alignment stage; a step of photographing the wafer and mask on the alignment stage; and photographing of the photographed wafer and mask. Positioning the wafer and the mask on the alignment stage based on an image, respectively, and adjusting the parallelism of the wafer and the mask with respect to the alignment stage, respectively. May be.

本発明によれば、ウェハ及びマスクを高精度に位置決めできる半導体位置決め装置、及び半導体位置決め方法を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the semiconductor positioning device which can position a wafer and a mask with high precision, and a semiconductor positioning method can be provided.

本発明の一実施の形態に係る半導体位置決め装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic system configuration of a semiconductor positioning apparatus according to an embodiment of the present invention. 多関節型のロボットアームの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an articulated robot arm. 位置合せステージ、ロボットアーム及び制御装置の配置の一例を示す上面図である。It is a top view which shows an example of arrangement | positioning of an alignment stage, a robot arm, and a control apparatus. ウェハの一例を示す上面図である。It is a top view which shows an example of a wafer. マスクの一例を示す上面図である。It is a top view which shows an example of a mask. 本発明の一実施の形態に係る半導体位置決め装置による半導体位置決め方法のフローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the semiconductor positioning method by the semiconductor positioning device which concerns on one embodiment of this invention. 磁気プレート上におけるウェハ、マスク、及びロボットアームの保持部を示す側面図である。It is a side view which shows the holding | maintenance part of the wafer on a magnetic plate, a mask, and a robot arm.

実施の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る半導体位置決め装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る半導体位置決め装置１は、ウェハ１０を位置合せステージ２上に高精度に位置決めし、その位置決めされたウェハ１０上にマスク１１を高精度に位置決めするものである。 Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic system configuration of a semiconductor positioning apparatus according to an embodiment of the present invention. The semiconductor positioning apparatus 1 according to the present embodiment positions the wafer 10 on the alignment stage 2 with high accuracy, and positions the mask 11 on the positioned wafer 10 with high accuracy.

半導体位置決め装置１は、ウェハ１０及びマスク１１を配置し位置合せを行う位置合せステージ２と、ウェハ１０及びマスク１１を搬送するロボットアーム３と、ロボットアーム３を制御する制御装置４と、位置合せステージ２上の磁気プレート、ウェハ１０、及びマスク１１を撮影する一対のカメラ５と、を備えている。   The semiconductor positioning apparatus 1 includes an alignment stage 2 that positions and aligns a wafer 10 and a mask 11, a robot arm 3 that conveys the wafer 10 and the mask 11, a control device 4 that controls the robot arm 3, and an alignment. And a pair of cameras 5 for photographing the magnetic plate on the stage 2, the wafer 10, and the mask 11.

ロボットアーム３は、複数のリンクと各リンクを回転可能に連結する複数の関節とからなる多関節型のアームとして構成されている。ロボットアーム３は、例えば、図２に示すように、ヨー軸周り、ロール軸周り、及びピッチ軸周りに回転可能な合計６個の関節部３１を有する６軸型アームで構成されている。   The robot arm 3 is configured as an articulated arm including a plurality of links and a plurality of joints that rotatably connect the links. For example, as shown in FIG. 2, the robot arm 3 includes a six-axis arm having a total of six joint portions 31 that can rotate about the yaw axis, the roll axis, and the pitch axis.

ロボットアーム３の先端には、マスク１１、ウェハ１０、磁気プレートなどを把持面で吸着、把持する把持部３２が取付けられている。ロボットアーム３の各関節部３１にはアクチュエータ３３及び回転角センサ３４が夫々設けられている。   At the tip of the robot arm 3, a grip portion 32 is attached for attracting and gripping the mask 11, the wafer 10, the magnetic plate, and the like with a grip surface. Each joint portion 31 of the robot arm 3 is provided with an actuator 33 and a rotation angle sensor 34.

各アクチュエータ３３は、例えば、サーボモータなどから構成されており、制御装置４からの制御信号に応じて各関節部３１を回転駆動する。各回転角センサ３４は、例えばロータリーエンコーダ、ポテンショメータ、レゾルバーなどで構成されており、各関節部３１の回転角度を検出し制御装置４に対して出力する。なお、上述のロボットアーム３の構成は一例であり、これに限らず、複数の関節を有し、かつ後述する搬送及び平行度の調整が可能であれば任意の構成が適用可能である。   Each actuator 33 is constituted by, for example, a servo motor and the like, and rotationally drives each joint portion 31 in accordance with a control signal from the control device 4. Each rotation angle sensor 34 includes, for example, a rotary encoder, a potentiometer, a resolver, and the like, and detects the rotation angle of each joint portion 31 and outputs it to the control device 4. The configuration of the robot arm 3 described above is merely an example, and is not limited to this, and any configuration can be applied as long as the robot arm 3 has a plurality of joints and can adjust conveyance and parallelism described later.

制御装置４は、制御手段の一具体例であり、例えば、各回転角センサ３４から出力された各関節部３１の回転角度が目標回転角度となるように、各関節部３１の各アクチュエータ３３に対してフィードバック制御を行う。これにより、ロボットアーム３の把持部３２を所望の位置に高精度に移動させることができる。   The control device 4 is a specific example of the control means. For example, the control device 4 applies the actuator 33 of each joint portion 31 to the target rotation angle so that the rotation angle of each joint portion 31 output from each rotation angle sensor 34 becomes the target rotation angle. In contrast, feedback control is performed. Thereby, the grip part 32 of the robot arm 3 can be moved to a desired position with high accuracy.

制御装置４は、例えば、制御処理、演算処理等と行うＣＰＵ（Central Processing Unit）４１と、ＣＰＵ４１によって実行される制御プログラム、演算プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）４２と、処理データ等を一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）４３と、を有するマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。また、これらＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、及びＲＡＭ４３は、データバス４４によって相互に接続されている。   The control device 4 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) 41 that performs control processing, arithmetic processing, and the like, a ROM (Read Only Memory) 42 that stores control programs, arithmetic programs, and the like executed by the CPU 41, and processing data. A hardware configuration is mainly made of a microcomputer having a RAM (Random Access Memory) 43 for temporarily storing and the like. The CPU 41, ROM 42, and RAM 43 are connected to each other by a data bus 44.

ロボットアーム３は、磁気プレートが予め設置された磁気プレート台６、マスク１１が予め設置されたマスク台７、ウェハ１０が予め設置されたウェハ台８から、磁気プレート、マスク１１、ウェハ１０を夫々把持し、位置合せステージ２上に搬送する（図３）。   The robot arm 3 removes the magnetic plate, the mask 11 and the wafer 10 from the magnetic plate base 6 on which the magnetic plate is previously installed, the mask base 7 on which the mask 11 is pre-installed, and the wafer base 8 on which the wafer 10 is pre-installed. It is gripped and transported onto the alignment stage 2 (FIG. 3).

ロボットアーム３は、ウェハ１０をウェハ台８からアライナー９上に一旦移動させ、このアライナー９上で把持部３２とウェハ１０とのアライメントを調整した後、ウェハ１０を位置合せステージ２上に移動させる。同様に、ロボットアーム３は、マスク１１をマスク台７からアライナー９上に一旦移動させ、このアライナー９上で把持部３２とマスク１１とのアライメントを調整した後、マスク１１を位置合せステージ２上に移動させる。これにより、ウェハ１０及びマスク１１をロボットアーム３に高精度にアライメントできる。   The robot arm 3 temporarily moves the wafer 10 from the wafer stage 8 onto the aligner 9, adjusts the alignment between the grip 32 and the wafer 10 on the aligner 9, and then moves the wafer 10 onto the alignment stage 2. . Similarly, the robot arm 3 temporarily moves the mask 11 from the mask base 7 onto the aligner 9, adjusts the alignment between the grip portion 32 and the mask 11 on the aligner 9, and then moves the mask 11 onto the alignment stage 2. Move to. Thereby, the wafer 10 and the mask 11 can be aligned with the robot arm 3 with high accuracy.

なお、ロボットアーム３は、ウェハ台８上で把持部３２とウェハ１０とのアライメントを調整し、あるいは、マスク台７上で把持部３２とマスク１１とのアライメントを調整し、アライナー９を介さずにウェハ１０及びマスク１１を直接的に位置合せステージ２上に移動させてもよい。   The robot arm 3 adjusts the alignment between the gripping part 32 and the wafer 10 on the wafer table 8 or adjusts the alignment between the gripping part 32 and the mask 11 on the mask table 7 without using the aligner 9. Alternatively, the wafer 10 and the mask 11 may be moved directly onto the alignment stage 2.

位置合せステージ２上には、まず、磁気プレートがロボットアーム３により搬送され位置決めされる。次に、位置合せステージ２上に、ウェハ１０がロボットアーム３により搬送され位置決めされる。最後に、位置合せステージ２に位置決めされたウェハ１０上にマスク１１が位置決めされ、磁気プレートの磁力によりウェハ１０、マスク１１及び磁気プレートが一体的に固定される。   On the alignment stage 2, first, the magnetic plate is conveyed and positioned by the robot arm 3. Next, the wafer 10 is transferred and positioned by the robot arm 3 on the alignment stage 2. Finally, the mask 11 is positioned on the wafer 10 positioned on the alignment stage 2, and the wafer 10, the mask 11 and the magnetic plate are integrally fixed by the magnetic force of the magnetic plate.

カメラ５は、撮影手段の一具体例であり、例えば、位置合せステージ２上のウェハ１０及びマスク１１を撮影できる位置に一対設けられている。カメラ５は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）カメラなどの高解像度カメラが用いられている。   The camera 5 is a specific example of the photographing unit, and for example, a pair of cameras 5 are provided at positions where the wafer 10 and the mask 11 on the alignment stage 2 can be photographed. As the camera 5, for example, a high resolution camera such as a CCD (Charge Coupled Device) camera or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) camera is used.

カメラ５は、位置合せステージ２上におけるウェハ１０及びマスク１１を撮影し、その撮影画像を制御装置４に出力する。制御装置４は、カメラ５から出力されたウェハ１０の撮影画像に基いて、位置合せステージ２上にウェハ１０を位置決めする。同様に、制御装置４は、カメラ５から出力されたマスク１１の撮影画像に基いて、位置合せステージ２に位置決めされたウェハ１０上にマスク１１を位置決めする。なお、カメラ５は位置合せステージ２上に一対設けられているが、これに限らず、設けられるカメラ５の位置及び数は任意でよい。   The camera 5 images the wafer 10 and the mask 11 on the alignment stage 2 and outputs the captured image to the control device 4. The control device 4 positions the wafer 10 on the alignment stage 2 based on the captured image of the wafer 10 output from the camera 5. Similarly, the control device 4 positions the mask 11 on the wafer 10 positioned on the alignment stage 2 based on the captured image of the mask 11 output from the camera 5. In addition, although the camera 5 is provided in a pair on the alignment stage 2, it is not restricted to this, The position and number of the cameras 5 provided may be arbitrary.

次に、位置合せステージ２上におけるマスク及びウェハの位置決め方法について詳細に説明する。   Next, a mask and wafer positioning method on the alignment stage 2 will be described in detail.

ウェハ１０上面には、例えば、一対のアライメントマーク１０１が対角に設けられている（図４）。各アライメントマーク１０１はウェハ１０上面にプリントされた十字状のマークとして構成されている。一方で、マスク１１にも、ウェハ１０のアライメントマーク１０１と対応させて、例えば、一対の貫通穴１１１が対角にアライメントマークとして形成されている（図５）。各貫通穴１１１は円形状に形成されている。   On the upper surface of the wafer 10, for example, a pair of alignment marks 101 are provided diagonally (FIG. 4). Each alignment mark 101 is configured as a cross-shaped mark printed on the upper surface of the wafer 10. On the other hand, a pair of through-holes 111 are also formed on the mask 11 as alignment marks diagonally, for example, corresponding to the alignment mark 101 of the wafer 10 (FIG. 5). Each through hole 111 is formed in a circular shape.

なお、ウェハ１０のアライメントマーク１０１は上記一例に限らず、設けられるアライメントマーク１０１の数、位置、及び形状は任意でよい。また、マスク１１の貫通穴１１１は上記一例に限らず、設けられる貫通穴１１１の数、位置及び形状は任意でよい。   The alignment mark 101 of the wafer 10 is not limited to the above example, and the number, position, and shape of the alignment mark 101 provided may be arbitrary. The through holes 111 of the mask 11 are not limited to the above example, and the number, position, and shape of the through holes 111 provided may be arbitrary.

例えば、図４に示すように、ウェハ１０は位置合せステージ２上に配置された磁気プレート１２上に位置決めされる。制御装置４は、各カメラ５により撮影されたウェハ１０の撮影画像に基いて、各カメラ５の視野範囲１３の中心と、ウェハ１０の一対のアライメントマーク１０１の中心と、の位置ずれ（ｘｙ方向の位置ずれ）を算出する。そして、制御装置４は、算出した位置ずれが０となるように、ロボットアーム３の各関節部３１のアクチュエータ３３を制御してウェハ１０をｘｙ方向へ移動させる。これにより、位置合せステージ２上に配置された磁気プレート１２に対するウェハ１０のｘｙ方向への位置ずれを高精度に補正することができる。   For example, as shown in FIG. 4, the wafer 10 is positioned on the magnetic plate 12 disposed on the alignment stage 2. Based on the photographed image of the wafer 10 photographed by each camera 5, the control device 4 shifts the position (xy direction) between the center of the field-of-view range 13 of each camera 5 and the center of the pair of alignment marks 101 of the wafer 10. Position deviation). Then, the control device 4 moves the wafer 10 in the xy direction by controlling the actuator 33 of each joint portion 31 of the robot arm 3 so that the calculated positional deviation becomes zero. Thereby, the position shift of the wafer 10 in the xy direction with respect to the magnetic plate 12 arranged on the alignment stage 2 can be corrected with high accuracy.

同時に、制御装置４は、各カメラ５により撮影されたウェハ１０の撮影画像に基いて、ウェハ１０の一対のアライメントマーク１０１を結ぶ直線の回転角度（θ方向の位置ずれ）を算出する。そして、制御装置４は、算出したアライメントマーク１０１を結ぶ直線の回転角度が０となるように、ロボットアーム３の各関節部３１のアクチュエータ３３を制御してウェハ１０を回転させる。これにより、位置合せステージ２上に配置された磁気プレート１２に対するウェハ１０の回転方向の位置ずれを高精度に補正することができる。上記ｘｙ方向位置ずれ、及びθ方向位置ずれの補正を行うことで、ウェハ１０の水平方向における位置ずれを高精度に補正できる。   At the same time, the control device 4 calculates the rotation angle (positional deviation in the θ direction) of the straight line connecting the pair of alignment marks 101 on the wafer 10 based on the captured image of the wafer 10 captured by each camera 5. Then, the control device 4 rotates the wafer 10 by controlling the actuators 33 of the joint portions 31 of the robot arm 3 so that the calculated rotation angle of the straight line connecting the alignment marks 101 becomes zero. As a result, the positional deviation in the rotation direction of the wafer 10 with respect to the magnetic plate 12 disposed on the alignment stage 2 can be corrected with high accuracy. By correcting the positional deviation in the xy direction and the positional deviation in the θ direction, the positional deviation in the horizontal direction of the wafer 10 can be corrected with high accuracy.

さらに、制御装置４は、各カメラ５により撮影されたウェハ１０の各アライメントマーク１０１の撮影画像に基いて、各アライメントマーク１０１における焦点のずれを算出する。制御装置４は、算出した各アライメントマーク１０１における焦点のずれから、位置合せプレート２に配置された磁気プレート１２に対するウェハ１０の平行度を算出する。制御装置４は、算出した磁気プレート１２に対するウェハ１０の平行度に基いて磁気プレート１２に対してウェハ１０が平行となるように、ロボットアーム３の各関節部３１のアクチュエータ３３を制御してウェハ１０を傾斜させる。これにより、位置合せステージ２上に配置された磁気プレート１２に対するウェハ１０の平行度を高精度に補正することができる。   Further, the control device 4 calculates a focus shift in each alignment mark 101 based on a captured image of each alignment mark 101 of the wafer 10 captured by each camera 5. The control device 4 calculates the parallelism of the wafer 10 with respect to the magnetic plate 12 arranged on the alignment plate 2 from the calculated focus shift at each alignment mark 101. The control device 4 controls the actuator 33 of each joint portion 31 of the robot arm 3 so that the wafer 10 is parallel to the magnetic plate 12 based on the calculated parallelism of the wafer 10 to the magnetic plate 12. 10 is tilted. Thereby, the parallelism of the wafer 10 with respect to the magnetic plate 12 disposed on the alignment stage 2 can be corrected with high accuracy.

図５に示すように、マスク１１も位置合せステージ２に位置決めされたウェハ１０上に位置決めされる。制御装置４は、各カメラ５により撮影されたウェハ１０及びマスク１１の撮影画像において、ウェハ１０の各アライメントマーク１０１がマスク１１の各貫通穴１１１に入るように、ロボットアーム３の各関節部３１のアクチュエータ３３を制御してマスク１１をｘｙ方向へ移動させる。このとき、ウェハ１０の各アライメントマーク１０１の中心（十字の交差点）がマスク１１の各貫通穴１１１の中心に位置するように調整される。これにより、位置合せステージ２上に位置決めされたウェハ１０に対するマスク１１のｘｙ方向及びθ方向の位置ずれ（水平方向の位置ずれ）を高精度に補正することができる。   As shown in FIG. 5, the mask 11 is also positioned on the wafer 10 positioned on the alignment stage 2. The control device 4 uses the joints 31 of the robot arm 3 so that the alignment marks 101 of the wafer 10 enter the through holes 111 of the mask 11 in the captured images of the wafer 10 and the mask 11 captured by the cameras 5. The mask 11 is moved in the xy direction by controlling the actuator 33. At this time, adjustment is made so that the center (cross intersection) of each alignment mark 101 of the wafer 10 is positioned at the center of each through hole 111 of the mask 11. Thereby, the positional deviation (horizontal direction positional deviation) of the mask 11 with respect to the wafer 10 positioned on the alignment stage 2 in the xy direction and the θ direction can be corrected with high accuracy.

同時に、制御装置４は、各カメラ５により撮影されたマスク１１の撮影画像に基いて、マスク１１における焦点のずれを算出する。制御装置４は、算出したマスク１１の各貫通穴１１１における焦点のずれから、位置合せステージ２に位置決めされたウェハ１０に対するマスク１１の平行度を算出する。制御装置４は、算出したウェハ１０に対するマスク１１の平行度に基いて、ウェハ１０に対してマスク１１が平行となるように、ロボットアーム３の各関節部３１のアクチュエータ３３を制御してマスク１１を傾斜させる。これにより、位置合せステージ２上に位置決めされたウェハ１０に対するマスク１１の平行度を高精度に補正することができる。   At the same time, the control device 4 calculates a focus shift in the mask 11 based on the captured image of the mask 11 captured by each camera 5. The control device 4 calculates the parallelism of the mask 11 with respect to the wafer 10 positioned on the alignment stage 2 from the calculated focus shift in each through hole 111 of the mask 11. Based on the calculated parallelism of the mask 11 with respect to the wafer 10, the control device 4 controls the actuators 33 of the joint portions 31 of the robot arm 3 so that the mask 11 is parallel to the wafer 10. Tilt. Thereby, the parallelism of the mask 11 with respect to the wafer 10 positioned on the alignment stage 2 can be corrected with high accuracy.

上述したように、ロボットアーム３の各関節部３１を制御するだけで、ウェハ１０及びマスク１１の水平方向の位置だけでなく、平行度も高精度に補正できる。この場合、ロボットアーム３自体がウェハ１０及びマスク１１の平行度を夫々調整する機能を有している。このため、平行度を調整させるための専用の機構などを必要とせず、ウェハ１０及びマスク１１を高精度に位置決めできる。   As described above, not only the horizontal positions of the wafer 10 and the mask 11 but also the parallelism can be corrected with high accuracy only by controlling the joint portions 31 of the robot arm 3. In this case, the robot arm 3 itself has a function of adjusting the parallelism of the wafer 10 and the mask 11. For this reason, the wafer 10 and the mask 11 can be positioned with high accuracy without requiring a dedicated mechanism for adjusting the parallelism.

図６は、本実施の形態に係る半導体位置決め装置による半導体位置決め方法のフローを示すフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart showing a flow of a semiconductor positioning method by the semiconductor positioning apparatus according to the present embodiment.

まず、制御装置４は、ロボットアーム３を制御して、磁気プレート台６の磁気プレート１２を位置合せステージ２まで移動させ、位置合せステージ２に配置する（ステップＳ１０１）。   First, the control device 4 controls the robot arm 3 to move the magnetic plate 12 of the magnetic plate base 6 to the alignment stage 2 and arrange it on the alignment stage 2 (step S101).

次に、制御装置４は、ロボットアーム３を制御して、ウェハ台８のウェハ１０をアライナー９に移動させ、アライナー９上でロボットアーム３の把持部３２とウェハ１０との位置合せを行う（ステップＳ１０２）。制御装置４は、ロボットアーム３を制御して、ロボットアーム３の把持部３２に形成されたアライメント用の各貫通穴内にウェハ１０の各アライメントマーク１０１が入り、把持部３２とウェハ１０との平行度が許容値以内となる位置でウェハ１０を吸着、把持する（ステップＳ１０３）。   Next, the control device 4 controls the robot arm 3 to move the wafer 10 of the wafer table 8 to the aligner 9 and aligns the grip portion 32 of the robot arm 3 and the wafer 10 on the aligner 9 ( Step S102). The control device 4 controls the robot arm 3 so that each alignment mark 101 of the wafer 10 enters each of the alignment through holes formed in the grip portion 32 of the robot arm 3, and the grip portion 32 and the wafer 10 are parallel to each other. The wafer 10 is sucked and held at a position where the degree is within an allowable value (step S103).

その後、制御装置４は、ロボットアーム３を制御して、把持されたウェハ１０を位置合せステージ２の磁気プレート１２上に移動させる（ステップＳ１０４）。   Thereafter, the control device 4 controls the robot arm 3 to move the gripped wafer 10 onto the magnetic plate 12 of the alignment stage 2 (step S104).

各カメラ５は、上記移動完了後、所定時間（例えば、０．３秒以上）経過すると、ウェハ１０の各アライメントマーク１０１を撮影し、撮影画像を制御装置４に出力する。このように、ロボットアームの移動完了後、所定時間経過を待つのは、移動直後の場合、ロボットアームの慣性動作により僅かなずれが生じ動作が不安定となるためである。   Each camera 5 captures each alignment mark 101 on the wafer 10 and outputs a captured image to the control device 4 when a predetermined time (for example, 0.3 seconds or longer) has elapsed after the completion of the movement. The reason why the predetermined time elapses after completion of the movement of the robot arm is that, immediately after the movement, a slight deviation occurs due to the inertial operation of the robot arm, and the operation becomes unstable.

制御装置４は、各カメラ５により撮影されたウェハ１０の撮影画像に基いて、各カメラ５の視野中心と、ウェハ１０の一対のアライメントマーク１０１の中心と、のｘｙ方向位置ずれを算出する。同時に、制御装置４は、各カメラ５により撮影されたウェハ１０の撮影画像に基いて、ウェハ１０の一対のアライメントマーク１０１を結ぶ直線のθ方向の位置ずれを算出する。さらに、制御装置４は、各カメラ５により撮影されたウェハ１０の各アライメントマーク１０１の撮影画像に基いて、各アライメントマーク１０１における焦点のずれを算出する（ステップＳ１０５）。   Based on the captured image of the wafer 10 captured by each camera 5, the control device 4 calculates the xy-direction positional deviation between the center of the field of view of each camera 5 and the center of the pair of alignment marks 101 of the wafer 10. At the same time, the control device 4 calculates the positional deviation in the θ direction of the straight line connecting the pair of alignment marks 101 of the wafer 10 based on the captured image of the wafer 10 captured by each camera 5. Further, the control device 4 calculates a focus shift in each alignment mark 101 based on the captured image of each alignment mark 101 on the wafer 10 captured by each camera 5 (step S105).

制御装置４は、上記算出したウェハ１０のｘｙ方向位置ずれ、θ方向位置ずれ、及び焦点位置ずれを０にするように、ロボットアーム３を制御する（ステップＳ１０６）。このとき、制御装置４は、ロボットアーム３に把持されたウェハ１０を、例えば、移動速度２ｍｍ／ｓｅｃ以下かつ移動加速度２ｍｍ／ｓｅｃ２以下でゆっくり移動させる。さらに、制御装置４は、ロボットアーム３の最小単位動作（所定単位の移動量の動作）を繰り返してウェハ１０を規定位置に追い込む制御を行う。このように、絶対位置精度の高い最小単位動作（切込み動作）を繰り返すことで、より高精度にウェハ１０の位置決めを行うことができる。 The control device 4 controls the robot arm 3 so that the calculated xy-direction position shift, θ-direction position shift, and focal position shift of the wafer 10 are zero (step S106). At this time, the control device 4 slowly moves the wafer 10 held by the robot arm 3 at a moving speed of 2 mm / sec or less and a moving acceleration of 2 mm / sec 2 or less, for example. Further, the control device 4 performs a control to drive the wafer 10 to a specified position by repeating the minimum unit operation (operation of a predetermined unit of movement) of the robot arm 3. Thus, by repeating the minimum unit operation (cutting operation) with high absolute position accuracy, the wafer 10 can be positioned with higher accuracy.

制御装置４は、上記ウェハ１０の位置ずれの補正が終了し位置決めが完了すると、ウェハ１０を磁気プレート１２上に配置する（ステップＳ１０７）。   When the correction of the positional deviation of the wafer 10 is completed and the positioning is completed, the control device 4 places the wafer 10 on the magnetic plate 12 (step S107).

次に、制御装置４は、ロボットアーム３を制御して、マスク台７のマスク１１をアライナー９に移動させ、アライナー９上でロボットアーム３の把持部３２とマスク１１との位置合せを行う（ステップＳ１０８）。制御装置４は、ロボットアーム３を制御して、ロボットアーム３の把持部３２に形成されたアライメント用の各貫通穴内とマスク１１の各貫通穴１１１とを一致させ、把持部３２とマスク１１との平行度が許容値以内となる位置でロボットアームの把持部３２にマスク１１を吸着、把持させる（ステップＳ１０９）。   Next, the control device 4 controls the robot arm 3 to move the mask 11 of the mask table 7 to the aligner 9 and aligns the grip 32 of the robot arm 3 and the mask 11 on the aligner 9 ( Step S108). The control device 4 controls the robot arm 3 so that the alignment through holes formed in the gripping portion 32 of the robot arm 3 are aligned with the through holes 111 of the mask 11. The mask 11 is attracted and held by the holding part 32 of the robot arm at a position where the parallelism of the robot is within an allowable value (step S109).

その後、制御装置４は、ロボットアーム３を制御して、把持されたマスク１１を位置合せステージ２の磁気プレート１２のウェハ１０上に移動させる（ステップＳ１１０）。このとき、マスク１１裏面とウェハ１０表面との距離は、例えば、１ｍｍ以下となっている（図７）。カメラ５の焦点深度は、１ｍｍ以上（例えば、１．５ｍｍ）となっている。   Thereafter, the control device 4 controls the robot arm 3 to move the gripped mask 11 onto the wafer 10 of the magnetic plate 12 of the alignment stage 2 (step S110). At this time, the distance between the back surface of the mask 11 and the front surface of the wafer 10 is, for example, 1 mm or less (FIG. 7). The depth of focus of the camera 5 is 1 mm or more (for example, 1.5 mm).

各カメラ５は、上記移動完了後、所定時間経過すると、マスク１１の各貫通穴１１１を撮影し、撮影画像を制御装置４に出力する。制御装置４は、各カメラ５により撮影されたマスク１１の各貫通穴１１１の撮影画像に基いて、ウェハ１０の各アライメントマーク１０１とマスク１１の各貫通穴１１１とにおけるｘｙ方向位置ずれを算出する。同時に、制御装置４は、各カメラ５により撮影されたマスク１１の撮影画像に基いて、マスク１１における焦点のずれを算出する（ステップＳ１１１）。   Each camera 5 captures each through-hole 111 of the mask 11 and outputs a captured image to the control device 4 when a predetermined time elapses after the movement is completed. The control device 4 calculates the xy-direction position shift between each alignment mark 101 of the wafer 10 and each through-hole 111 of the mask 11 based on the captured image of each through-hole 111 of the mask 11 captured by each camera 5. . At the same time, the control device 4 calculates a focus shift in the mask 11 based on the captured image of the mask 11 captured by each camera 5 (step S111).

制御装置４は、上記算出したマスク１１のｘｙ方向位置ずれ、及び焦点位置ずれを０にするように、ロボットアーム３を制御する（ステップＳ１１２）。このとき、制御装置４は、ロボットアーム３に把持されたマスク１１を、例えば、移動速度２ｍｍ／ｓｅｃ以下かつ移動加速度２ｍｍ／ｓｅｃ２以下で移動させる。さらに、制御装置４は、ロボットアーム３の最小単位動作を繰り返してマスク１１を規定位置に追い込む制御を行う。これにより、より高精度にマスク１１の位置決めを行うことができる。 The control device 4 controls the robot arm 3 so that the calculated positional deviation of the mask 11 in the xy direction and the focal position deviation are zero (step S112). At this time, the control device 4 moves the mask 11 held by the robot arm 3 at, for example, a movement speed of 2 mm / sec or less and a movement acceleration of 2 mm / sec 2 or less. Further, the control device 4 performs a control to drive the mask 11 to a specified position by repeating the minimum unit operation of the robot arm 3. Thereby, the mask 11 can be positioned with higher accuracy.

制御装置４は、上記マスク１１の位置ずれ補正が終了し位置決めが完了すると、マスク１１を磁気プレート１２のウェハ１０上に配置する（ステップＳ１１３）。   When the positional deviation correction of the mask 11 is completed and the positioning is completed, the control device 4 places the mask 11 on the wafer 10 of the magnetic plate 12 (step S113).

制御装置４は、各カメラ５により撮影されたマスク１１及びウェハ１０の撮影画像に基いて、マスク１１及びウェハ１０の位置関係が規定範囲内であることを確認する（ステップＳ１１４）。   The control device 4 confirms that the positional relationship between the mask 11 and the wafer 10 is within a specified range based on the captured images of the mask 11 and the wafer 10 captured by each camera 5 (step S114).

以上、本実施の形態に係る半導体位置決め装置１において、ロボットアーム３の各関節部３１を制御するだけで、ウェハ１０及びマスク１１の水平方向の位置だけでなく、平行度も補正できる。ロボットアーム３自体がウェハ１０及びマスク１１の平行度を夫々調整する機能を有しているため、平行度を調整させるための専用の機構などを必要とせず、ウェハ１０及びマスク１１を高精度に位置決めできる。また、ロボットアーム３の最小単位動作を繰り返してウェハ１０及びマスク１１を規定位置に追い込む制御を行う。このように、絶対位置精度の高い最小単位動作を繰り返すことで、より高精度にウェハ１０及びマスク１１の位置決めを行うことができる。さらに、ウェハ１０及びマスク１１を位置合せステージ２上に移動後、所定時間経過してから、ウェハ１０及びマスク１１の位置決めを行う。これにより、ロボットアーム３における慣性動作の影響を抑制しロボットアーム３の動作を安定させて、より高精度にウェハ１０及びマスク１１の位置決めを行うことができる。   As described above, in the semiconductor positioning apparatus 1 according to the present embodiment, not only the horizontal position of the wafer 10 and the mask 11 but also the parallelism can be corrected only by controlling each joint portion 31 of the robot arm 3. Since the robot arm 3 itself has a function of adjusting the parallelism of the wafer 10 and the mask 11, there is no need for a dedicated mechanism for adjusting the parallelism, and the wafer 10 and the mask 11 can be made with high accuracy. Can be positioned. Further, the minimum unit operation of the robot arm 3 is repeated to control the wafer 10 and the mask 11 to the specified position. As described above, the wafer 10 and the mask 11 can be positioned with higher accuracy by repeating the minimum unit operation with high absolute position accuracy. Further, after the wafer 10 and the mask 11 are moved onto the alignment stage 2, the wafer 10 and the mask 11 are positioned after a predetermined time has elapsed. Thereby, the influence of the inertial operation in the robot arm 3 can be suppressed, the operation of the robot arm 3 can be stabilized, and the wafer 10 and the mask 11 can be positioned with higher accuracy.

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

１ 半導体位置決め装置１
２ 位置合せステージ２
３ ロボットアーム３
４ 制御装置４
５ カメラ５
１０ ウェハ
１１ マスク
１２ 磁気プレート 1 Semiconductor positioning device 1
2 Alignment stage 2
3 Robot arm 3
4 Control device 4
5 Camera 5
10 Wafer 11 Mask 12 Magnetic plate

Claims (9)

ウェハを位置合せステージ上に位置決めし、該位置決めされたウェハ上にマスクを位置決めする半導体位置決め装置であって、
前記ウェハ及びマスクを夫々保持し、該保持したウェハ及びマスクを前記位置合せステージに夫々搬送する多関節型のロボットアームと、
前記位置合せステージ上における前記ウェハ及びマスクを撮影する撮影手段と、
前記撮影手段により撮影された前記ウェハ及びマスクの撮影画像に基いて前記ロボットアームを制御し、前記ウェハ及びマスクを前記位置合せステージ上に夫々位置決めする制御手段と、
を備え、
前記ロボットアームは、前記位置合せステージに対する前記ウェハ及びマスクの平行度を夫々調整する機能を有する、ことを特徴とする半導体位置決め装置。 A semiconductor positioning apparatus for positioning a wafer on an alignment stage and positioning a mask on the positioned wafer,
An articulated robot arm that holds the wafer and the mask, respectively, and conveys the held wafer and mask to the alignment stage;
Imaging means for imaging the wafer and mask on the alignment stage;
Control means for controlling the robot arm on the basis of the photographed images of the wafer and mask photographed by the photographing means, and positioning the wafer and mask on the alignment stage, respectively;
With
The semiconductor positioning apparatus, wherein the robot arm has a function of adjusting parallelism of the wafer and the mask with respect to the alignment stage. 請求項１記載の半導体位置決め装置であって、
前記制御手段は、前記ロボットアームの各関節角度を制御して、前記位置合せステージに対する前記ウェハ及びマスクの平行度を夫々調整することを特徴とする半導体位置決め装置。 A semiconductor positioning device according to claim 1,
The semiconductor positioning apparatus, wherein the control means controls each joint angle of the robot arm to adjust parallelism of the wafer and the mask with respect to the alignment stage. 請求項１又は２記載の半導体位置決め装置であって、
前記ウェハ及びマスクには前記位置決めを行うためのアライメントマークが夫々形成されており、
前記制御手段は、前記撮影手段により撮影されたウェハ及びマスクのアライメントマークにおける焦点のずれを補正するように、前記ロボットアームを制御し、前記位置合せステージに対する前記ウェハ及びマスクの平行度を夫々調整することを特徴とする半導体位置決め装置。 A semiconductor positioning device according to claim 1 or 2,
The wafer and the mask are respectively formed with alignment marks for performing the positioning,
The control means controls the robot arm so as to correct a focus shift in the wafer and mask alignment marks photographed by the photographing means and adjusts the parallelism of the wafer and the mask with respect to the alignment stage, respectively. A semiconductor positioning device. 請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の半導体位置決め装置であって、
前記ウェハには前記位置決めを行うための一対のアライメントマークが形成されており、前記マスクには前記位置決めを行うための一対の貫通穴が形成されていることを特徴とする半導体位置決め装置。 A semiconductor positioning device according to any one of claims 1 to 3,
A semiconductor positioning apparatus, wherein the wafer is formed with a pair of alignment marks for performing the positioning, and the mask is formed with a pair of through holes for performing the positioning. 請求項４記載の半導体位置決め装置であって、
前記制御手段は、前記撮影手段の視野中心と前記ウェハのアライメントマークの中心とを合わせるように前記ロボットアームを制御して、前記ウェハを位置合せステージ上に位置決めすることを特徴とする半導体位置決め装置。 The semiconductor positioning device according to claim 4,
The control means controls the robot arm so as to align the center of the field of view of the photographing means with the center of the alignment mark of the wafer, and positions the wafer on an alignment stage. . 請求項４又は５記載の半導体位置決め装置であって、
前記制御手段は、前記撮影手段により撮影されたウェハ及びマスクの撮影画像において、前記ウェハのアライメントマークが前記マスクの貫通穴に入るように前記ロボットアームを制御して、前記マスクを前記ウェハ上に位置決めすることを特徴とする半導体位置決め装置。 A semiconductor positioning device according to claim 4 or 5,
The control means controls the robot arm so that the alignment mark of the wafer enters the through hole of the mask in the photographed image of the wafer and the mask photographed by the photographing means, and the mask is placed on the wafer. A semiconductor positioning device for positioning. 請求項１乃至６のうちいずれか１項記載の半導体位置決め装置であって、
前記制御手段は、前記ロボットアームにおける所定の単位の移動量の動作を複数回繰り返して、前記ウェハ及びマスクの位置決めを行うことを特徴とする半導体位置決め装置 A semiconductor positioning device according to any one of claims 1 to 6,
The control means performs positioning of the wafer and the mask by repeating the movement of a predetermined unit in the robot arm a plurality of times to position the wafer and the mask. 請求項１乃至７のうちいずれか１項記載の半導体位置決め装置であって、
前記ロボットアームは、ヨー軸周り、ロール軸周り、及びピッチ軸周りに回転可能な関節部を有することを特徴とする半導体位置決め装置。 A semiconductor positioning device according to any one of claims 1 to 7,
2. The semiconductor positioning apparatus according to claim 1, wherein the robot arm has a joint portion that can rotate about a yaw axis, a roll axis, and a pitch axis. ウェハを位置合せステージ上に位置決めし、該位置決めされたウェハ上にマスクを位置決めする半導体位置決め方法であって、
前記ウェハ及びマスクを夫々保持するステップと、
前記保持されたウェハ及びマスクを前記位置合せステージに夫々搬送するステップと、
前記位置合せステージ上における前記ウェハ及びマスクを撮影するステップと、
前記撮影された前記ウェハ及びマスクの撮影画像に基いて前記ウェハ及びマスクを前記位置合せステージ上に夫々位置決めするステップと、
を含み、
前記位置合せステージに対する前記ウェハ及びマスクの平行度を夫々調整することを特徴とする半導体位置決め方法。 A semiconductor positioning method for positioning a wafer on an alignment stage and positioning a mask on the positioned wafer,
Holding each of the wafer and mask;
Transporting the held wafer and mask to the alignment stage, respectively.
Photographing the wafer and mask on the alignment stage;
Positioning the wafer and mask on the alignment stage based on the photographed images of the wafer and mask, respectively;
Including
A semiconductor positioning method, wherein the parallelism of the wafer and the mask with respect to the alignment stage is adjusted.
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