JP3957413B2 - ウェーハ位置検出方法及びその検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェーハの位置決め方法や、位置決め装置についての技術であって、特に高いウェーハの位置検出精度を実現する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体の製造工程においては回路形成や異物検査などの工程におけるように製造の歩留まりの向上を図るなどのために高い精度が要求される工程が様々あるので、ウェーハの現在の位置を正確に設定しておく必要がある。
半導体ウェーハの位置検出には、ウェーハ自身の中心位置の基準点からのずれ量及びずれ方向（これらは偏心ベクトルとして表される。）の検出と、ウェーハの方向を規定するために外周一部に設けられたオリエンテーションフラット（以下、単に「オリフラ」という。）、或はノッチの方向角の検出とがある。
【０００３】
この検出方法として、例えば、回転ステージにウェーハを載せて一定速度で回転させながら、ウェーハ回転中心からウェーハのエッジまでの距離の変化を読み取り、そのようにして得た全エッジデータに対して曲線近似を行うことにより、オリフラ方向と偏心ベクトルの両方を求めるという技術がある（特開平８−２３０２３号公報に開示）。ノッチの方向角の検出についてもこの技術を適用することも一の方法として挙げられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報開示の技術も精度の高い位置検出方法の一つと考えられるが、ウェーハの輪郭形状に対して曲線近似を行うため計算量が多くなるという難点もある関係上、この方法以外に検出精度が高くそれでいて簡便な位置検出方法の開発が望まれる。
【０００５】
そこで、本発明は、高精度に検出可能でしかも簡便なウェーハ位置検出方法及びその装置を提供することを目的としてなされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ウェーハの基準点からウェーハ端縁までの距離データをウェーハ全周に渡って検出し、検出した端縁距離のデータ列に基づいてウェーハの位置を検出するウェーハ位置検出方法であって、距離データ列のなかから所定数の距離データを選択し、当該距離データによって表されるウェーハ端縁の形状を示すサンプリング点の中から２点の組を複数組選択し、選択した各組における２点を結ぶ線分の垂直二等分線同士の交点を求めることによってウェーハの中心点を求めることを特徴とする。
又、本発明は、ウェーハの基準点からウェーハ端縁までの距離データをウェーハ全周に渡って検出し、検出した端縁距離のデータ列に基づいてウェーハの位置を検出するウェーハ位置検出装置であって、距離データ列のなかから所定数の距離データを選択し、当該距離データによって表されるウェーハ端縁の形状を示すサンプリング点の中から２点の組を複数組選択し、選択した各組における２点を結ぶ線分の垂直二等分線同士の交点を求めることによってウェーハの中心点を求めることを特徴とする。
【０００７】
また、当該方法を実行するウェーハ位置検出装置をも提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
以下に図面を参照しながら実施の形態に係るオリフラを有するウェーハ（例えば、６インチの径のもの）の位置検出方法について説明する。
図１は、本発明に係る方法によってウェーハの回転中心からのずれを補正しウェーハを正確に位置合わせしてからウェーハ上の異物の有無を検査するウェーハ異物検査装置の構成を示す図である。
【０００９】
当該異物検査装置１は、回転ステージ２と、Ｘ−Ｙステージ３と、撮像手段を構成する発光部４及び受光部５と、ウェーハを待機させておくローダ・アンローダ６と、ロボットアーム７と、これらの各部の動作の制御を担う制御部８とから構成されている。
回転ステージ２は、ロボットアーム７によってローダ・アンローダ６から取り出され運ばれる上面にチップが形成されたウェーハＷを真空吸着した状態でこれを所定の回転速度で回転させるものである。この回転ステージ２は、精度良く回転させるためステッピングモータに代表される駆動源と回転ステージ２の回転角θを検出するエンコーダを備えている（不図示）。エンコーダからの回転角データは、図示しないＡ／Ｄ変換器でデジタル値（８ビット）に変換され制御部８に出力される。
【００１０】
Ｘ−Ｙステージ３は、矢印Ｙ1の方向にスライドする台盤３１と、前記方向と直交する矢印Ｙ2の方向にスライドする台盤３２と、前記台盤３１の移動方向を規制するＸ軸棒３１ａと、前記台盤３２の移動方向を規制しＸ軸棒３１ａに直交して設けられたＹ軸棒３２ａとからなり、検査前には回転ステージの回転中心を基準位置（ここでは、Ｘ軸棒３１ａとＹ軸棒３２ａとの軸交点）に合わせ、検査後にはウェーハの位置を適正な位置に補正して他の工程への搬送に供するものである。なお、Ｘ軸棒とＹ軸棒の軸の位置を以下に固定座標系としてのＸ−Ｙ座標系とし、ウェーハの位置はこの座標系の上で特定される。また、前記回転角θは、このＸ軸に対する角度としてエンコーダから出力される。また、このＸ−Ｙ座標は、ウェーハを検査する際の基準座標として用いられ、例えば、ウェーハ上に形成されたチップの位置を特定するのに使用される。
【００１１】
発光部４はウェーハ斜め上方から平行光を発する照明具であり、受光部５は、受光用対物レンズ５０と、受光素子（ＣＣＤなど）及び受光ドライバ一対を所定の数（例えば、２０４７個）備えるラインセンサ５１とからなる。そして、ラインセンサ５１は、ウェーハＷの回転中心から各受光素子が直線的に配列された構成であり、ウェーハＷからの反射光を捉えることによってウェーハＷの回転中心からウェーハＷのエッジ部（端縁）までの距離を算出しやすいようにされている。そして、図示しないＡ／Ｄ変換器に、受光ドライバから１素子相当づつアナログ信号が出力されてデジタル値（例えば、８ビット、２8＝２５６）に変換され、後述するエッジ距離データの生成に供される。
【００１２】
図２は、前記制御部８の機能ブロック図である。
当該制御部８は、ラインセンサ５１からの画像データの２値化処理を行う２値化処理部８１と、画像データからウェーハＷの回転中心からエッジ部までの距離についてのデータを得るエッジ距離データ生成部８２と、当該エッジ距離データから回転角θを基にＸ−Ｙ座標系データに変換するＸ−Ｙ座標系データ生成部８３と、ウェーハＷの仮及び真の中心点を求めるウェーハ中心点算出部８４と、オリフラ位置検出部８５と、メモリ８６とから構成されている。
【００１３】
２値化処理部８１は、所定のしきい値を基準として各画素（発行素子１個のこと）の画像データを「０；黒」及び「１；白」の何れかの値に変換する処理を行う。ここでは、１画素につき８ビットデータをその中間値１２８（２(8-1)）をしきい値として２値化を行う。つまり、デジタル値が１２８以上であれば「１；白」と、デジタル値が１２８を下回れば「０；黒」と出力する。これを全画素について行う。
【００１４】
エッジ距離データ生成部８２では、予め得ている１画素がウェーハＷのどれだけの長さに相当するものであるかの情報を用いて、回転中心からのエッジの距離ｄを次の計算によって算出する。
ｄ＝Ｌ＋Ｒ×ｎ ・・・ （式１）
なお、Ｌは、ウェーハＷの回転中心からラインセンサ５１の撮像視野領域の内周側（ウェーハＷの中心側）の境界部までの距離を表し（ここでは、ラインセンサの最も内周寄りに位置する受光素子直前までの固定長である。）、Ｒは、１画素で表示されるウェーハＷの実際の長さを表し、又、ｎは、１以上の整数であり、上記２値化処理部８１からの出力が「１」の画素数を表している。
【００１５】
Ｘ−Ｙ座標系データ生成部８３は、このようにして生成されたエッジ距離データと該当するサンプリングした部位の回転角θを用いて下記式２及び式３によりＸ−Ｙ座標系データ（Ｘ，Ｙ）を生成する。
Ｘ＝ｄ・ｃｏｓθ ・・・ （式２） Ｙ＝ｄ・ｓｉｎθ ・・・ （式３）
メモリ８６は、図３に示すようにサンプリング番号（取得した時間順に割り付けたもの）、回転角θ，エッジ距離データ、Ｘ−Ｙ座標系データ、異常値判定フラグｆ1及びオリフラ除去フラグｆ2（後述）とを論理的に対応づけたデータ構造にて記憶する。ここで異常値判定フラグｆ1とは、求めたＸ−Ｙ座標系データが異常値であるかどうかを示すフラグであり、「１」であれば異常値を、「０」であれば正常値であることを表す。詳しくは、直前のサンプリング部位のエッジ距離データと当該サンプリング部位のエッジ距離データが所定距離（例えば、１００画素相当）以上異なっていれば、当該サンプリング部位のデータは異常値であるとして異常値判定フラグｆ1を「１」に設定し、前記所定距離未満であれば正常値であるとして「０」に設定する。ただし、直前のエッジ距離データが異常値である場合には、次のエッジ距離データは２つ前のデータと比較してやはり、しきい値を超える差があれば異常値とするが、そうでなければ正常値とする。そして、当該データが異常値であれば次の点が正常か異常かの判定は、同じエッジ距離データつまり３つ前のデータを用いて行う。
【００１６】
ウェーハ中心点算出部８４は、ウェーハ仮の中心点算出部８４１と、ウェーハ真の中心点算出部８４２とを備え、精度良くウェーハＷの真の中心点を求め、基準位置（回転中心）からのずれ量及びずれ方向（偏心ベクトル）を算出する。
図４は、ウェーハのエッジ距離データを視覚化したものであって、図４（ａ）は、画素数を横軸、回転角θを縦軸にとって表した図、図４（ｂ）は、Ｘ−Ｙ座標系データに基づいてウェーハの輪郭部形状をイメージ図として再現したものである。図４（ａ）の放物線ｌ1で表された領域がウェーハＷのオリフラ部分に相当し、サイン曲線ｌ2で表された領域が、それ以外の部分に相当する。
【００１７】
ウェーハ仮の中心点算出部８４１は、幾何学的な手法によってウェーハの仮の中心点を求める。つまり、図４（ｂ）に示すように所定間隔離れた点を所定数（例えば、円周の１／３の距離離れた３点Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3）組み合わせ、各点（Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3）から等距離にある点Ｑ1（この点をウェーハの仮の中心点の候補となる点、仮中心点候補点と呼ぶ。）を幾何学的に求める。この方法の一つとして、具体的には、２点を結ぶ線分の垂直二等分線（ｌ3，ｌ4）の交点を求めるという方法が挙げられる。このような処理をエッジの輪郭形状を示すサンプリング点すべてに対して行い幾つかの仮中心点候補点Ｑ1を求めたら、これらの平均をとってウェーハＷの仮の中心点Ｑ2を算出する。
【００１８】
ウェーハ真の中心点算出部８４２も前記同様に幾何学的手法を用いて真の中心点Ｑ3を算出する。詳しくは、上記した手順によって求めたウェーハＷの仮の中心点Ｑ2から最短距離にある点Ｐ4をまず抽出する。これがオリフラの仮の中心点ということになる。そして、これを含む左右の所定数点（例えば１０００点；オリフラに相当するサンプリング点、）を除くサンプリング点を用いて、上記したと同様に例えば３点から等距離にある点を求める。これがウェーハＷの真の中心点Ｑ3となる。オリフラに相当するサンプリング点１０００点以外のサンプリング点を用いた中心点の算出は、図３に示すオリフラ除去フラグｆ2を設定することにより行う。つまり、まず、ウェーハＷの仮の中心点Ｑ2から最短距離にあるオリフラの仮の中心点Ｐ4を抽出したら当該オリフラ除去フラグを「１」に設定Sし、それの左右の所定数の点もオリフラに属するものとして当該オリフラ除去フラグを「１」に設定する。なお、真の中心点Ｑ3の算出のために除去すべきオリフラに相当するサンプリング点は、精度が確保される程度にできるだけ多めに設定してある。それは、あまり少なくするとオリフラの部分のサンプリング点を真の中心点Ｑ3の算出に用いる可能性があるからである。
【００１９】
オリフラ位置検出部８５は、上記したようにして求めたウェーハＷの真の中心点Ｑ3を用いてオリフラの基準方向からのずれ角θa（ここでは、オリフラのＸ軸に対する傾きを意味する。）を検出する。詳しくは、ウェーハＷの真の中心点Ｑ3から最短距離にある点Ｐ5を含む左右所定数（例えば、５００点）に対して、最小二乗法によって近似直線ｌ5を求め、この直線からオリフラの位置を特定する。なお、近似直線ｌ5を求めるに用いるサンプリング点（上記５００点）の抽出は、精度が確保される程度に少なめに設定してある。それは、あまり多くサンプリング点をとるとオリフラ以外の部分のサンプリング点をも用いる可能性があるからである。
【００２０】
図５は、ウェーハ位置合わせにおける異物検査装置の動作を示すフローチャートである。
この図に示すように、まず、回転ステージ２の回転を開始し、発光部４及び受光部５によりウェーハＷのエッジ部を走査する（ステップＳ１；Ｓ１）。なお、サンプリング数は、回転ステージ２の回転速度と受光部５のシャッター速度によって決まる。
【００２１】
ここで得た２値情報を基に、ウェーハの回転中心からのエッジ距離データに変換する（ステップＳ２；Ｓ２）。次いで、上記したようにＸ−Ｙ座標系データに変換する（ステップＳ３；Ｓ３）。
そして、上記したようにオリフラを除外したサンプリング点を用いてウェーハＷの仮及び真の中心点を求める（ステップＳ４；Ｓ４）。
【００２２】
このウェーハＷの真の中心点を算出する処理を詳細に示すと、図６に示すようになる。
この図に示すように、まず、所定数（ａ個）のサンプリング点を選択する（ステップＳ４０１；Ｓ４０１）。そして、選択したサンプリング点の中に異常値がないか否かを前記異常値判定フラグｆ1の値を参照して判断する（ステップＳ４０２；Ｓ４０２）。当該ステップＳ４０２でｆ1＝「１」（ステップＳ４０２でＹｅｓ）であれば、その異常値を示したサンプリング点のＸ−Ｙ座標系データを番号が若くそれに近いサンプリング点のＸ−Ｙ座標系データに置き換える（ステップＳ４０３；Ｓ４０３）。なお、このようにＸ−Ｙ座標系データを置き換えたとしても、連続的に異常値が現れることは希であるので、実際には直前のデータと置き換えられる。従って、最終的なウェーハの位置検出の精度への影響は無視できるほど小さい。
【００２３】
次いで、当該選択したサンプリング点から等距離にある点をウェーハの仮中心点候補点Ｑ1として算出する（ステップＳ４０４；Ｓ４０４、仮中心点候補点Ｑ1の位置については図４（ｂ）参照、以下算出する各点についても同様に図４（ｂ）参照）
以上の処理を複数の組み合わせ例えば、［Ｎ／ａ］回行い（ステップＳ４０５でＹｅｓ）、求めた全てのウェーハの仮中心点候補点の平均をとってウェーハの仮の中心点Ｑ2を算出する（ステップＳ４０６；Ｓ４０６）。なお、記号［Ｚ］はガウス記号で、Ｚの小数点以下を切り捨てた数を表す。
【００２４】
こんどは当該ウェーハの仮の中心点Ｑ2から最短距離にある点をオリフラの仮の中心点Ｐ4として抽出する（ステップＳ４０７；Ｓ４０７）。
次に、上記のようにして抽出したオリフラの仮の中心点Ｐ4を含みその左右所定点（ｂ個，例えば１０００点）をオリフラの点として抽出し（ステップＳ４０８；Ｓ４０８）、抽出した各点についてのオリフラ除去フラグｆ2の値を「１」に設定する（ステップＳ４０９；Ｓ４０９）。
【００２５】
そして、ステップＳ４０１で行ったように任意のサンプリング点を組み合わせて（ステップＳ４１０；Ｓ４１０）、当該サンプリング点にオリフラのサンプリング点がないかどうかをオリフラ除去フラグｆ2の値を参照して判断する（ステップＳ４１１；Ｓ４１１）。オリフラ除去フラグｆ2＝「１」であれば（ステップＳ４１１でＹｅｓ）、再度ステップＳ４１０に戻ってサンプリング点の組み合わせをやり直す。
【００２６】
ステップＳ４１１でＮｏ、つまり、オリフラの点を含まないのであれば、次に、この中の異常値を正常値に変換し（ステップＳ４１２；Ｓ４１２，ステップＳ４１３；Ｓ４１３）、上記したように当該組み合わせた点から等距離の位置を算出する（ステップＳ４１４；Ｓ４１４，このようにして算出した点をウェーハの真の中心点の候補となる点、真中心点候補点と呼ぶ。）。
【００２７】
このようなウェーハの真中心点候補点を求める処理を所定回例えば［（Ｎ−ｂ）／ａ］回まで行い（ステップＳ４１５で判断）、求めた全ての真中心点候補点の平均値をウェーハの真の中心点Ｑ3として算出する（ステップＳ４１６；Ｓ４１６）。
そして真の中心点Ｑ3の算出が完了すれば、オリフラ除去フラグｆ2の値を「０」に設定する（ステップＳ４１７；Ｓ４１７）。
【００２８】
さて、図５に戻って、ステップＳ４でウェーハＷの真の中心点Ｑ3が算出されれば、次に、オリフラの位置を検出する（ステップＳ５；Ｓ５）。
図７は、このステップＳ５を、詳細に表したフローチャートである。
まず、上記のようにして求めたウェーハＷの真の中心点Ｑ3から最短距離にあるサンプリング点Ｐ5を抽出する（ステップ５０１；Ｓ５０１）。次いで、当該サンプリング点Ｐ5が異常値であるかどうかを判断するための異常値判定フラグｆ1の値を参照する（ステップＳ５０２；Ｓ５０２）。ここでｆ1＝「１」であれば、上記したように当該サンプリング点のＸ−Ｙ座標系データをサンプリング番号の若いサンプリング点のＸ−Ｙ座標系データに置き換える（ステップＳ５０３；Ｓ５０３）。このようにして得た点をオリフラの真の中心点とする。
【００２９】
そして、当該オリフラの真の中心点Ｐ5を含み、その左右の所定の数の点（ｃ個）を抽出する（ステップＳ５０４；Ｓ５０４）。ここで当該抽出した点に異常値がないかどうかを各点について異常値判定フラグｆ1の値を参照して判断する（ステップＳ５０５；Ｓ５０５）。異常値判定フラグｆ1＝「１」であれば（ステップＳ５０５でＹｅｓ）、当該サンプリング点を上記したように正常値に置き換える（ステップＳ５０６；Ｓ５０６）。
【００３０】
次に、このようにして抽出したサンプリング点を用いて最小二乗法により直線近似を行う（ステップＳ５０７；Ｓ５０７、図４（ａ）中の拡大図の黒丸は近似計算に用いたサンプリング点を表す。）。なお、ここでは、図４（ｂ）の拡大図として併記したように一旦求めた近似直線から所定のしきい値以上離れた点Ｐexがあればこの点を除外して再度近似直線を求め、精度の向上を図る。
【００３１】
このようにして直線近似が完了すれば、異常値判定フラグｆ1の値を「０」に設定し（ステップＳ５０８；Ｓ５０８）、次の、ウェーハＷの検査に備える。
再び、図５に戻り、上記したように求めたウェーハの真の中心点Ｑ3からウェーハＷの偏芯ベクトル（ベクトルＢ）を、オリフラの位置を表す直線からオリフラの基準方向からのずれ角θaを求める（ステップＳ６；Ｓ６）。そして、この検出結果に基づいて、回転ステージ２が駆動されてウェーハＷの位置を基準位置に合わせむ（ステップＳ７；Ｓ７）。図８に位置合わせ前のウェーハの位置を破線で、位置合わせ後のウェーハの位置を実線で示した。このように位置合わせすれば、オリフラを基準方向（Ｙ軸方向）に対して誤差０.０１°という極めて高い精度で位置合わせ可能である。
【００３２】
なお、ここではオリフラについては基準方向に位置合わせしてあるが、ウェーハの中心点については位置合わせしていない。このようにオリフラの方向のみを合わせるのは、オリフラを位置合わせした結果の偏心ベクトルは、ウェーハを位置合わせのために回転させた角度（|θa−９０|°）だけ同方向に回転されたベクトルとなるので、オリフラの方向を補正した後、この偏心ベクトルを補正値として、例えばウェーハ上に形成されたチップの位置を特定し異物の有無を検出することが可能だからである。
【００３３】
〔実施の形態２〕
本実施の形態は、ウェーハの中心点の求め方が上記した実施の形態と異なっている以外、その他は、実施の形態１と同様である。説明を簡便にするため相違点につき説明する。
詳しくは、ステップＳ４０６が異なっており、オリフラの仮の中心点の抽出方法が特徴的である。
【００３４】
このステップ４０６に相当する手順を示すと図９のようになる。前記図４（ｂ）を併用しながら説明する。
まず、ウェーハの仮中心点候補点Ｑ1の平均値で表される点Ｑ2を求め（ステップＳ４２１；Ｓ４２１）、当該点Ｑ2から最も外れたウェーハの仮中心点候補点点Ｑ4を次に抽出する（ステップＳ４２２；Ｓ４２２，図４（ｂ）参照）。そして、この点Ｑ4を与えたサンプリング点で前記平均して求めたウェーハの仮の中心点Ｑ2から最短距離のサンプリング点をオリフラの仮の中心点Ｐ4として抽出する（ステップＳ４２３；Ｓ４２３）。
【００３５】
〔実施の形態３〕
上記した実施の形態１及び２は、オリフラを有するウェーハの位置検出についてであったが、ここではノッチを有するウェーハＷ（例えば、８インチの大きさのもの）の位置検出について論じる。差分につき説明する。
装置構成は、前記異物検査装置１とは制御部の構成を異にしている。つまり、ウェーハ位置合わせの動作を制御する制御部が、図１０（制御部の機能ブロック図である。）に示すように、オリフラ位置検出部８５に代えてノッチ位置検出部１０５を備えている。
【００３６】
図１１は、Ｘ−Ｙ座標系データに基づいてウェーハの輪郭部形状を再現したイメージ図である。
ウェーハＷの真の中心点Ｑ5の算出は、上記した方法により行う。
ノッチ位置検出部１０５は、上記したように求めたウェーハＷの真の中心点Ｑ5を用いてノッチの基準方向からのずれ角θb（ノッチの真の中心点Ｐ7とウェーハＷの真の中心点Ｑ5とを結ぶ線分に垂直な直線ｌ6のＸ軸に対する傾き）を検出する。詳しくは、ウェーハＷの真の中心点Ｑ5から最短距離にある点（ノッチの仮の中心点とする。）Ｐ6を含む左右所定数（ｄ個、例えば、４０点）に対して、変化率を求めその変化率からノッチの真の中心点Ｐ7を求め、そして、ずれ角θbを割り出す。
【００３７】
図１２は、ウェーハ位置検出の手順を示すフローチャートである。
ステップ８〜Ｓ１１までの処理は、ステップＳ１〜Ｓ４までの処理と同様に行われる。ここで特筆すべきは、ステップＳ１２で行うノッチ位置の検出についてである。
図１３は、当該ステップＳ１２を詳細に示したフローチャートである。図１１を併用しながらその手順について説明する。
【００３８】
まず、上記したように求めたウェーハの真の中心点Ｑ5から最短距離にあるサンプリング点Ｐ6をノッチの仮の中心点として抽出する（ステップＳ１２１；Ｓ１２１）。そして、繰り返し述べるが異常値判定フラグｆ1の値を参照して異常値であるかどうか各点について判断する（ステップＳ１２２；Ｓ１２２）。異常値判定フラグｆ1＝「１」であれば（ステップＳ１２２でＹｅｓ）、上記のように正常値に置き換える。（ステップＳ１２３；Ｓ１２３）。
【００３９】
次に、このようにして抽出したノッチの仮の中心点Ｐ6を含む左右所定数（ｄ個）の点を抽出し（ステップＳ１２４；Ｓ１２４，ここでも異常値か正常値かの判断を行いこの判断結果に基づいて異常値を正常値に置換する処理をむろん行うことになる。）、下記の式４で表される評価値Ｈを各点について求めて、ノッチの真の中心点を検出する（ステップＳ１２５；Ｓ１２５）。
Ｈ＝（該当する点の前所定数の点のウェーハの真の中心点Ｑ5からの距離の合計）−（該当する点の後ろ所定数の点のウェーハの真の中心点Ｑ5からの距離の合計） ・・・ （式４）
ウェーハの真の中心点Ｑ5からの距離とウェーハの回転角との関係を模式的に図示すれば、図１４に示すようになり、放物線状にサンプリング点（図中黒丸）がプロットされた領域がノッチに相当する。この図で、ノッチの仮の中心点Ｐ6を含む所定点について、点線丸枠で囲ったように、左右の所定点（ここでは５個）について、ウェーハの真の中心点Ｑ5からの距離の和を求め、それら２つの和の差分を評価値Ｈとする。
【００４０】
図１５は、評価値Ｈをウェーハ回転角θに対してプロットした図である。
この図で評価値Ｈについて符号が反転する点、Ｈm-1とＨmで表される点を結ぶ直線のゼロクロス点をノッチの真の中心点Ｐ7として算出する。
さて、図１２に戻って、このようにしてノッチの真の中心点Ｐ7が求まれば、この点Ｐ7とウェーハＷの真の中心点Ｑ5とを結ぶ線分に垂直な直線ｌ6の傾きをノッチの基準方向からのずれ角θbとする（ステップＳ１３；Ｓ１３，図１１参照）。図１６に位置合わせ前のウェーハの位置を破線で、位置合わせ後のウェーハの位置を実線で示した。
【００４１】
〔変形例〕
本発明は、上記実施の形態に限定されないのは言うまでもなく、次のような変形例が考えられる。
（１）
上記実施の形態ではチップが形成されたウェーハを検査対象としていたが、チップが形成されていないウェーハを検査することができることも言うまでもない。
【００４２】
（２）
上記実施の形態ではウェーハの位置検出についてウェーハ異物検査装置を例にとって説明したが、例えば、半導体製造装置にも適応することもできる。
図１７は、この半導体製造装置の構成を示すブロック図である。
この図に示すように半導体製造装置６００は、半導体製造部６００Ａと、制御部６００Ｂとから構成されている。
【００４３】
半導体製造部６００Ａは、ウェーハＷを予備的に真空環境下に晒すためのロードロック部６０１と、ウェーハ位置合わせ部６０２と、プラズマＣＶＤ法（Chemical Vapor Deposition；化学蒸着法）によって成膜或はエッチングという処理を行う反応部６０３と、ウェーハの搬送を行うウェーハ搬送部６０４とから構成されている。
【００４４】
ウェーハ搬送部６０４は、ロードロック部６０１からウェーハ位置合わせ部６０２への及び当該ウェーハ位置合わせ部６０２から反応部６０３へのウェーハＷの搬送を行うものである。
制御部６００Ｂは、４つのＶＭＥモジュール、ＶＭＥ1〜ＶＭＥ4と、これら制御を統括するコンピュータＰＣとから構成されている。
【００４５】
前記半導体製造部６００Ａの各部６０１〜６０４は、それぞれを独立的に前記ＶＭＥ1〜ＶＭＥ4によって制御される。
前記コンピュータＰＣから操作者が製造開始の指令を入力すると、その指令に基づき、或は、動作条件を入力した場合にあっては、これをＶＭＥ1〜ＶＭＥ4にダウンロードしてからそれを指令として前記ＶＭＥ1〜ＶＭＥ4による各部６０１〜６０４の制御が統括されながら半導体ウェーハＷの製造が連続的に行われる。
【００４６】
このような半導体製造装置６００でも、前記ウェーハ位置合わせ部６０２で詳述はしないが上記した実施の形態と同様にしてウェーハ位置検出を行う。
（３）
上記実施の形態では、エッジデータの異常値の除去を、ウェーハの仮の中心点、真の中心点、オリフラ及びノッチの位置の算出を実際に行う際に、フラグの値を判定することによりその都度随時行ったが、このような処理に入る前に、つまり、メモリの段階で除去しておくこともできる。
【００４７】
（４）
上記実施の形態では、オリフラ若しくはノッチを有するウェーハの位置検出について説明したが、これらが形成されていない円形のウェーハの位置検出にも偏芯ベクトルの算出に関しては無論適用することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明のウェーハ位置検出方法及びウェーハ位置検出装置では、距離データ列のなかから所定数の距離データを選択し、当該距離データによって表されるウェーハ端縁の形状を示すサンプリング点の中から２点の組を複数組選択し、選択した各組における２点を結ぶ線分の垂直二等分線同士の交点を求めることによってウェーハの中心点を求める。これにより上記した所期の目的が達成される。なお、ここでいう検出精度は、その検出結果に基づき行ったウェーハの位置合わせの精度に反映される。よって、例えば、ウェーハ上に形成されたチップの位置と予め決められたその基準の位置とのずれ量を指標にこの検出精度を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る異物検査装置の構成を示す図である。
【図２】前記異物検査装置の制御部における機能ブロック図である。
【図３】メモリのデータ構造を示す図である。
【図４】（ａ）画素数を横軸、回転角θを縦軸にとって表した図である。
（ｂ）Ｘ−Ｙ座標系データに基づいてウェーハの輪郭部形状を再現した図である。
【図５】ウェーハ位置合わせの動作を示すフローチャートである。
【図６】ウェーハの真の中心点を算出する手順を詳細に示したフローチャートである。
【図７】オリフラの位置を検出する手順を詳細に示したフローチャートである。
【図８】位置合わせ前後のウェーハの位置を示す図である。
【図９】別な実施の形態に係るウェーハ位置検出におけるオリフラの仮の中心点を抽出する手順を示したフローチャートである。
【図１０】更に別な実施の形態に係る異物検査装置の制御部の機能ブロック図である（図３に相当する図である。）。
【図１１】Ｘ−Ｙ座標系データに基づいてウェーハの輪郭部形状を再現した図である。
【図１２】ウェーハ位置検出の手順を示すフローチャートである。
【図１３】ノッチの位置を検出する手順を詳細に示したフローチャートである。
【図１４】ウェーハの真の中心点からの所定のサンプリング点との距離とウェーハの回転角との関係を表す模式図である。
【図１５】評価値Ｈをウェーハ回転角θに対してプロットした図である。
【図１６】位置合わせ前後のウェーハの位置を示す図である。
【図１７】上記した実施の形態に係るウェーハ位置検出方法を適用した半導体製造装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 異物検査装置
２ 回転ステージ
３ Ｘ−Ｙステージ
４ 発光部
５ 受光部
６ ローダ・アンローダ
７ ロボットアーム
８ 制御部
３１，３２
台盤
３１ａ Ｘ軸棒
３２ａ Ｙ軸棒
５０ 受光用対物レンズ
５１ ラインセンサ
８１ ２値化処理部、
８２ エッジ距離データ生成部
８３ Ｘ−Ｙ座標系データ生成部
８４ ウェーハ中心点算出部
８５ オリフラ位置検出部
８６ メモリ
１０５ ノッチ位置検出部
６００ 半導体製造装置
６００Ａ 半導体製造部
６００Ｂ 制御部
６０１ ロードロック部
６０２ ウェーハ位置合わせ部
６０３ 反応部
６０４ ウェーハ搬送部
８４１ ウェーハ仮の中心点算出部
８４２ ウェーハ真の中心点算出部
Ｑ1 ウェーハの仮中心点候補点
Ｑ2 ウェーハの仮中心点
Ｑ3 ウェーハの真の中心点
Ｑ4 ウェーハの仮中心点候補点の異常値
Ｑ5 ウェーハの真の中心点
Ｐ4 オリフラの仮の中心点
Ｐ5 オリフラの真の中心点
Ｐ6 ノッチの仮の中心点
Ｐ7 ノッチの真の中心点
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェーハの位置決め方法や、位置決め装置についての技術であって、特に高いウェーハの位置検出精度を実現する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体の製造工程においては回路形成や異物検査などの工程におけるように製造の歩留まりの向上を図るなどのために高い精度が要求される工程が様々あるので、ウェーハの現在の位置を正確に設定しておく必要がある。
半導体ウェーハの位置検出には、ウェーハ自身の中心位置の基準点からのずれ量及びずれ方向（これらは偏心ベクトルとして表される。）の検出と、ウェーハの方向を規定するために外周一部に設けられたオリエンテーションフラット（以下、単に「オリフラ」という。）、或はノッチの方向角の検出とがある。
【０００３】
この検出方法として、例えば、回転ステージにウェーハを載せて一定速度で回転させながら、ウェーハ回転中心からウェーハのエッジまでの距離の変化を読み取り、そのようにして得た全エッジデータに対して曲線近似を行うことにより、オリフラ方向と偏心ベクトルの両方を求めるという技術がある（特開平８−２３０２３号公報に開示）。ノッチの方向角の検出についてもこの技術を適用することも一の方法として挙げられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報開示の技術も精度の高い位置検出方法の一つと考えられるが、ウェーハの輪郭形状に対して曲線近似を行うため計算量が多くなるという難点もある関係上、この方法以外に検出精度が高くそれでいて簡便な位置検出方法の開発が望まれる。
【０００５】
そこで、本発明は、高精度に検出可能でしかも簡便なウェーハ位置検出方法及びその装置を提供することを目的としてなされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ウェーハの基準点からウェーハ端縁までの距離データをウェーハ全周に渡って検出し、検出した端縁距離のデータ列に基づいてウェーハの位置を検出するウェーハ位置検出方法であって、距離データ列のなかから所定数の距離データを選択し、当該距離データによって表されるウェーハ端縁の形状を示すサンプリング点の中から２点の組を複数組選択し、選択した各組における２点を結ぶ線分の垂直二等分線同士の交点を求めることによってウェーハの中心点を求めることを特徴とする。
又、本発明は、ウェーハの基準点からウェーハ端縁までの距離データをウェーハ全周に渡って検出し、検出した端縁距離のデータ列に基づいてウェーハの位置を検出するウェーハ位置検出装置であって、距離データ列のなかから所定数の距離データを選択し、当該距離データによって表されるウェーハ端縁の形状を示すサンプリング点の中から２点の組を複数組選択し、選択した各組における２点を結ぶ線分の垂直二等分線同士の交点を求めることによってウェーハの中心点を求めることを特徴とする。
【０００７】
また、当該方法を実行するウェーハ位置検出装置をも提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
以下に図面を参照しながら実施の形態に係るオリフラを有するウェーハ（例えば、６インチの径のもの）の位置検出方法について説明する。
図１は、本発明に係る方法によってウェーハの回転中心からのずれを補正しウェーハを正確に位置合わせしてからウェーハ上の異物の有無を検査するウェーハ異物検査装置の構成を示す図である。
【０００９】
当該異物検査装置１は、回転ステージ２と、Ｘ−Ｙステージ３と、撮像手段を構成する発光部４及び受光部５と、ウェーハを待機させておくローダ・アンローダ６と、ロボットアーム７と、これらの各部の動作の制御を担う制御部８とから構成されている。
回転ステージ２は、ロボットアーム７によってローダ・アンローダ６から取り出され運ばれる上面にチップが形成されたウェーハＷを真空吸着した状態でこれを所定の回転速度で回転させるものである。この回転ステージ２は、精度良く回転させるためステッピングモータに代表される駆動源と回転ステージ２の回転角θを検出するエンコーダを備えている（不図示）。エンコーダからの回転角データは、図示しないＡ／Ｄ変換器でデジタル値（８ビット）に変換され制御部８に出力される。
【００１０】
Ｘ−Ｙステージ３は、矢印Ｙ1の方向にスライドする台盤３１と、前記方向と直交する矢印Ｙ2の方向にスライドする台盤３２と、前記台盤３１の移動方向を規制するＸ軸棒３１ａと、前記台盤３２の移動方向を規制しＸ軸棒３１ａに直交して設けられたＹ軸棒３２ａとからなり、検査前には回転ステージの回転中心を基準位置（ここでは、Ｘ軸棒３１ａとＹ軸棒３２ａとの軸交点）に合わせ、検査後にはウェーハの位置を適正な位置に補正して他の工程への搬送に供するものである。なお、Ｘ軸棒とＹ軸棒の軸の位置を以下に固定座標系としてのＸ−Ｙ座標系とし、ウェーハの位置はこの座標系の上で特定される。また、前記回転角θは、このＸ軸に対する角度としてエンコーダから出力される。また、このＸ−Ｙ座標は、ウェーハを検査する際の基準座標として用いられ、例えば、ウェーハ上に形成されたチップの位置を特定するのに使用される。
【００１１】
発光部４はウェーハ斜め上方から平行光を発する照明具であり、受光部５は、受光用対物レンズ５０と、受光素子（ＣＣＤなど）及び受光ドライバ一対を所定の数（例えば、２０４７個）備えるラインセンサ５１とからなる。そして、ラインセンサ５１は、ウェーハＷの回転中心から各受光素子が直線的に配列された構成であり、ウェーハＷからの反射光を捉えることによってウェーハＷの回転中心からウェーハＷのエッジ部（端縁）までの距離を算出しやすいようにされている。そして、図示しないＡ／Ｄ変換器に、受光ドライバから１素子相当づつアナログ信号が出力されてデジタル値（例えば、８ビット、２8＝２５６）に変換され、後述するエッジ距離データの生成に供される。
【００１２】
図２は、前記制御部８の機能ブロック図である。
当該制御部８は、ラインセンサ５１からの画像データの２値化処理を行う２値化処理部８１と、画像データからウェーハＷの回転中心からエッジ部までの距離についてのデータを得るエッジ距離データ生成部８２と、当該エッジ距離データから回転角θを基にＸ−Ｙ座標系データに変換するＸ−Ｙ座標系データ生成部８３と、ウェーハＷの仮及び真の中心点を求めるウェーハ中心点算出部８４と、オリフラ位置検出部８５と、メモリ８６とから構成されている。
【００１３】
２値化処理部８１は、所定のしきい値を基準として各画素（発行素子１個のこと）の画像データを「０；黒」及び「１；白」の何れかの値に変換する処理を行う。ここでは、１画素につき８ビットデータをその中間値１２８（２(8-1)）をしきい値として２値化を行う。つまり、デジタル値が１２８以上であれば「１；白」と、デジタル値が１２８を下回れば「０；黒」と出力する。これを全画素について行う。
【００１４】
エッジ距離データ生成部８２では、予め得ている１画素がウェーハＷのどれだけの長さに相当するものであるかの情報を用いて、回転中心からのエッジの距離ｄを次の計算によって算出する。
ｄ＝Ｌ＋Ｒ×ｎ ・・・ （式１）
なお、Ｌは、ウェーハＷの回転中心からラインセンサ５１の撮像視野領域の内周側（ウェーハＷの中心側）の境界部までの距離を表し（ここでは、ラインセンサの最も内周寄りに位置する受光素子直前までの固定長である。）、Ｒは、１画素で表示されるウェーハＷの実際の長さを表し、又、ｎは、１以上の整数であり、上記２値化処理部８１からの出力が「１」の画素数を表している。
【００１５】
Ｘ−Ｙ座標系データ生成部８３は、このようにして生成されたエッジ距離データと該当するサンプリングした部位の回転角θを用いて下記式２及び式３によりＸ−Ｙ座標系データ（Ｘ，Ｙ）を生成する。
Ｘ＝ｄ・ｃｏｓθ ・・・ （式２） Ｙ＝ｄ・ｓｉｎθ ・・・ （式３）
メモリ８６は、図３に示すようにサンプリング番号（取得した時間順に割り付けたもの）、回転角θ，エッジ距離データ、Ｘ−Ｙ座標系データ、異常値判定フラグｆ1及びオリフラ除去フラグｆ2（後述）とを論理的に対応づけたデータ構造にて記憶する。ここで異常値判定フラグｆ1とは、求めたＸ−Ｙ座標系データが異常値であるかどうかを示すフラグであり、「１」であれば異常値を、「０」であれば正常値であることを表す。詳しくは、直前のサンプリング部位のエッジ距離データと当該サンプリング部位のエッジ距離データが所定距離（例えば、１００画素相当）以上異なっていれば、当該サンプリング部位のデータは異常値であるとして異常値判定フラグｆ1を「１」に設定し、前記所定距離未満であれば正常値であるとして「０」に設定する。ただし、直前のエッジ距離データが異常値である場合には、次のエッジ距離データは２つ前のデータと比較してやはり、しきい値を超える差があれば異常値とするが、そうでなければ正常値とする。そして、当該データが異常値であれば次の点が正常か異常かの判定は、同じエッジ距離データつまり３つ前のデータを用いて行う。
【００１６】
ウェーハ中心点算出部８４は、ウェーハ仮の中心点算出部８４１と、ウェーハ真の中心点算出部８４２とを備え、精度良くウェーハＷの真の中心点を求め、基準位置（回転中心）からのずれ量及びずれ方向（偏心ベクトル）を算出する。
図４は、ウェーハのエッジ距離データを視覚化したものであって、図４（ａ）は、画素数を横軸、回転角θを縦軸にとって表した図、図４（ｂ）は、Ｘ−Ｙ座標系データに基づいてウェーハの輪郭部形状をイメージ図として再現したものである。図４（ａ）の放物線ｌ1で表された領域がウェーハＷのオリフラ部分に相当し、サイン曲線ｌ2で表された領域が、それ以外の部分に相当する。
【００１７】
ウェーハ仮の中心点算出部８４１は、幾何学的な手法によってウェーハの仮の中心点を求める。つまり、図４（ｂ）に示すように所定間隔離れた点を所定数（例えば、円周の１／３の距離離れた３点Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3）組み合わせ、各点（Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3）から等距離にある点Ｑ1（この点をウェーハの仮の中心点の候補となる点、仮中心点候補点と呼ぶ。）を幾何学的に求める。この方法の一つとして、具体的には、２点を結ぶ線分の垂直二等分線（ｌ3，ｌ4）の交点を求めるという方法が挙げられる。このような処理をエッジの輪郭形状を示すサンプリング点すべてに対して行い幾つかの仮中心点候補点Ｑ1を求めたら、これらの平均をとってウェーハＷの仮の中心点Ｑ2を算出する。
【００１８】
ウェーハ真の中心点算出部８４２も前記同様に幾何学的手法を用いて真の中心点Ｑ3を算出する。詳しくは、上記した手順によって求めたウェーハＷの仮の中心点Ｑ2から最短距離にある点Ｐ4をまず抽出する。これがオリフラの仮の中心点ということになる。そして、これを含む左右の所定数点（例えば１０００点；オリフラに相当するサンプリング点、）を除くサンプリング点を用いて、上記したと同様に例えば３点から等距離にある点を求める。これがウェーハＷの真の中心点Ｑ3となる。オリフラに相当するサンプリング点１０００点以外のサンプリング点を用いた中心点の算出は、図３に示すオリフラ除去フラグｆ2を設定することにより行う。つまり、まず、ウェーハＷの仮の中心点Ｑ2から最短距離にあるオリフラの仮の中心点Ｐ4を抽出したら当該オリフラ除去フラグを「１」に設定Sし、それの左右の所定数の点もオリフラに属するものとして当該オリフラ除去フラグを「１」に設定する。なお、真の中心点Ｑ3の算出のために除去すべきオリフラに相当するサンプリング点は、精度が確保される程度にできるだけ多めに設定してある。それは、あまり少なくするとオリフラの部分のサンプリング点を真の中心点Ｑ3の算出に用いる可能性があるからである。
【００１９】
オリフラ位置検出部８５は、上記したようにして求めたウェーハＷの真の中心点Ｑ3を用いてオリフラの基準方向からのずれ角θa（ここでは、オリフラのＸ軸に対する傾きを意味する。）を検出する。詳しくは、ウェーハＷの真の中心点Ｑ3から最短距離にある点Ｐ5を含む左右所定数（例えば、５００点）に対して、最小二乗法によって近似直線ｌ5を求め、この直線からオリフラの位置を特定する。なお、近似直線ｌ5を求めるに用いるサンプリング点（上記５００点）の抽出は、精度が確保される程度に少なめに設定してある。それは、あまり多くサンプリング点をとるとオリフラ以外の部分のサンプリング点をも用いる可能性があるからである。
【００２０】
図５は、ウェーハ位置合わせにおける異物検査装置の動作を示すフローチャートである。
この図に示すように、まず、回転ステージ２の回転を開始し、発光部４及び受光部５によりウェーハＷのエッジ部を走査する（ステップＳ１；Ｓ１）。なお、サンプリング数は、回転ステージ２の回転速度と受光部５のシャッター速度によって決まる。
【００２１】
ここで得た２値情報を基に、ウェーハの回転中心からのエッジ距離データに変換する（ステップＳ２；Ｓ２）。次いで、上記したようにＸ−Ｙ座標系データに変換する（ステップＳ３；Ｓ３）。
そして、上記したようにオリフラを除外したサンプリング点を用いてウェーハＷの仮及び真の中心点を求める（ステップＳ４；Ｓ４）。
【００２２】
このウェーハＷの真の中心点を算出する処理を詳細に示すと、図６に示すようになる。
この図に示すように、まず、所定数（ａ個）のサンプリング点を選択する（ステップＳ４０１；Ｓ４０１）。そして、選択したサンプリング点の中に異常値がないか否かを前記異常値判定フラグｆ1の値を参照して判断する（ステップＳ４０２；Ｓ４０２）。当該ステップＳ４０２でｆ1＝「１」（ステップＳ４０２でＹｅｓ）であれば、その異常値を示したサンプリング点のＸ−Ｙ座標系データを番号が若くそれに近いサンプリング点のＸ−Ｙ座標系データに置き換える（ステップＳ４０３；Ｓ４０３）。なお、このようにＸ−Ｙ座標系データを置き換えたとしても、連続的に異常値が現れることは希であるので、実際には直前のデータと置き換えられる。従って、最終的なウェーハの位置検出の精度への影響は無視できるほど小さい。
【００２３】
次いで、当該選択したサンプリング点から等距離にある点をウェーハの仮中心点候補点Ｑ1として算出する（ステップＳ４０４；Ｓ４０４、仮中心点候補点Ｑ1の位置については図４（ｂ）参照、以下算出する各点についても同様に図４（ｂ）参照）
以上の処理を複数の組み合わせ例えば、［Ｎ／ａ］回行い（ステップＳ４０５でＹｅｓ）、求めた全てのウェーハの仮中心点候補点の平均をとってウェーハの仮の中心点Ｑ2を算出する（ステップＳ４０６；Ｓ４０６）。なお、記号［Ｚ］はガウス記号で、Ｚの小数点以下を切り捨てた数を表す。
【００２４】
こんどは当該ウェーハの仮の中心点Ｑ2から最短距離にある点をオリフラの仮の中心点Ｐ4として抽出する（ステップＳ４０７；Ｓ４０７）。
次に、上記のようにして抽出したオリフラの仮の中心点Ｐ4を含みその左右所定点（ｂ個，例えば１０００点）をオリフラの点として抽出し（ステップＳ４０８；Ｓ４０８）、抽出した各点についてのオリフラ除去フラグｆ2の値を「１」に設定する（ステップＳ４０９；Ｓ４０９）。
【００２５】
そして、ステップＳ４０１で行ったように任意のサンプリング点を組み合わせて（ステップＳ４１０；Ｓ４１０）、当該サンプリング点にオリフラのサンプリング点がないかどうかをオリフラ除去フラグｆ2の値を参照して判断する（ステップＳ４１１；Ｓ４１１）。オリフラ除去フラグｆ2＝「１」であれば（ステップＳ４１１でＹｅｓ）、再度ステップＳ４１０に戻ってサンプリング点の組み合わせをやり直す。
【００２６】
ステップＳ４１１でＮｏ、つまり、オリフラの点を含まないのであれば、次に、この中の異常値を正常値に変換し（ステップＳ４１２；Ｓ４１２，ステップＳ４１３；Ｓ４１３）、上記したように当該組み合わせた点から等距離の位置を算出する（ステップＳ４１４；Ｓ４１４，このようにして算出した点をウェーハの真の中心点の候補となる点、真中心点候補点と呼ぶ。）。
【００２７】
このようなウェーハの真中心点候補点を求める処理を所定回例えば［（Ｎ−ｂ）／ａ］回まで行い（ステップＳ４１５で判断）、求めた全ての真中心点候補点の平均値をウェーハの真の中心点Ｑ3として算出する（ステップＳ４１６；Ｓ４１６）。
そして真の中心点Ｑ3の算出が完了すれば、オリフラ除去フラグｆ2の値を「０」に設定する（ステップＳ４１７；Ｓ４１７）。
【００２８】
さて、図５に戻って、ステップＳ４でウェーハＷの真の中心点Ｑ3が算出されれば、次に、オリフラの位置を検出する（ステップＳ５；Ｓ５）。
図７は、このステップＳ５を、詳細に表したフローチャートである。
まず、上記のようにして求めたウェーハＷの真の中心点Ｑ3から最短距離にあるサンプリング点Ｐ5を抽出する（ステップ５０１；Ｓ５０１）。次いで、当該サンプリング点Ｐ5が異常値であるかどうかを判断するための異常値判定フラグｆ1の値を参照する（ステップＳ５０２；Ｓ５０２）。ここでｆ1＝「１」であれば、上記したように当該サンプリング点のＸ−Ｙ座標系データをサンプリング番号の若いサンプリング点のＸ−Ｙ座標系データに置き換える（ステップＳ５０３；Ｓ５０３）。このようにして得た点をオリフラの真の中心点とする。
【００２９】
そして、当該オリフラの真の中心点Ｐ5を含み、その左右の所定の数の点（ｃ個）を抽出する（ステップＳ５０４；Ｓ５０４）。ここで当該抽出した点に異常値がないかどうかを各点について異常値判定フラグｆ1の値を参照して判断する（ステップＳ５０５；Ｓ５０５）。異常値判定フラグｆ1＝「１」であれば（ステップＳ５０５でＹｅｓ）、当該サンプリング点を上記したように正常値に置き換える（ステップＳ５０６；Ｓ５０６）。
【００３０】
次に、このようにして抽出したサンプリング点を用いて最小二乗法により直線近似を行う（ステップＳ５０７；Ｓ５０７、図４（ａ）中の拡大図の黒丸は近似計算に用いたサンプリング点を表す。）。なお、ここでは、図４（ｂ）の拡大図として併記したように一旦求めた近似直線から所定のしきい値以上離れた点Ｐexがあればこの点を除外して再度近似直線を求め、精度の向上を図る。
【００３１】
このようにして直線近似が完了すれば、異常値判定フラグｆ1の値を「０」に設定し（ステップＳ５０８；Ｓ５０８）、次の、ウェーハＷの検査に備える。
再び、図５に戻り、上記したように求めたウェーハの真の中心点Ｑ3からウェーハＷの偏芯ベクトル（ベクトルＢ）を、オリフラの位置を表す直線からオリフラの基準方向からのずれ角θaを求める（ステップＳ６；Ｓ６）。そして、この検出結果に基づいて、回転ステージ２が駆動されてウェーハＷの位置を基準位置に合わせむ（ステップＳ７；Ｓ７）。図８に位置合わせ前のウェーハの位置を破線で、位置合わせ後のウェーハの位置を実線で示した。このように位置合わせすれば、オリフラを基準方向（Ｙ軸方向）に対して誤差０.０１°という極めて高い精度で位置合わせ可能である。
【００３２】
なお、ここではオリフラについては基準方向に位置合わせしてあるが、ウェーハの中心点については位置合わせしていない。このようにオリフラの方向のみを合わせるのは、オリフラを位置合わせした結果の偏心ベクトルは、ウェーハを位置合わせのために回転させた角度（|θa−９０|°）だけ同方向に回転されたベクトルとなるので、オリフラの方向を補正した後、この偏心ベクトルを補正値として、例えばウェーハ上に形成されたチップの位置を特定し異物の有無を検出することが可能だからである。
【００３３】
〔実施の形態２〕
本実施の形態は、ウェーハの中心点の求め方が上記した実施の形態と異なっている以外、その他は、実施の形態１と同様である。説明を簡便にするため相違点につき説明する。
詳しくは、ステップＳ４０６が異なっており、オリフラの仮の中心点の抽出方法が特徴的である。
【００３４】
このステップ４０６に相当する手順を示すと図９のようになる。前記図４（ｂ）を併用しながら説明する。
まず、ウェーハの仮中心点候補点Ｑ1の平均値で表される点Ｑ2を求め（ステップＳ４２１；Ｓ４２１）、当該点Ｑ2から最も外れたウェーハの仮中心点候補点点Ｑ4を次に抽出する（ステップＳ４２２；Ｓ４２２，図４（ｂ）参照）。そして、この点Ｑ4を与えたサンプリング点で前記平均して求めたウェーハの仮の中心点Ｑ2から最短距離のサンプリング点をオリフラの仮の中心点Ｐ4として抽出する（ステップＳ４２３；Ｓ４２３）。
【００３５】
〔実施の形態３〕
上記した実施の形態１及び２は、オリフラを有するウェーハの位置検出についてであったが、ここではノッチを有するウェーハＷ（例えば、８インチの大きさのもの）の位置検出について論じる。差分につき説明する。
装置構成は、前記異物検査装置１とは制御部の構成を異にしている。つまり、ウェーハ位置合わせの動作を制御する制御部が、図１０（制御部の機能ブロック図である。）に示すように、オリフラ位置検出部８５に代えてノッチ位置検出部１０５を備えている。
【００３６】
図１１は、Ｘ−Ｙ座標系データに基づいてウェーハの輪郭部形状を再現したイメージ図である。
ウェーハＷの真の中心点Ｑ5の算出は、上記した方法により行う。
ノッチ位置検出部１０５は、上記したように求めたウェーハＷの真の中心点Ｑ5を用いてノッチの基準方向からのずれ角θb（ノッチの真の中心点Ｐ7とウェーハＷの真の中心点Ｑ5とを結ぶ線分に垂直な直線ｌ6のＸ軸に対する傾き）を検出する。詳しくは、ウェーハＷの真の中心点Ｑ5から最短距離にある点（ノッチの仮の中心点とする。）Ｐ6を含む左右所定数（ｄ個、例えば、４０点）に対して、変化率を求めその変化率からノッチの真の中心点Ｐ7を求め、そして、ずれ角θbを割り出す。
【００３７】
図１２は、ウェーハ位置検出の手順を示すフローチャートである。
ステップ８〜Ｓ１１までの処理は、ステップＳ１〜Ｓ４までの処理と同様に行われる。ここで特筆すべきは、ステップＳ１２で行うノッチ位置の検出についてである。
図１３は、当該ステップＳ１２を詳細に示したフローチャートである。図１１を併用しながらその手順について説明する。
【００３８】
まず、上記したように求めたウェーハの真の中心点Ｑ5から最短距離にあるサンプリング点Ｐ6をノッチの仮の中心点として抽出する（ステップＳ１２１；Ｓ１２１）。そして、繰り返し述べるが異常値判定フラグｆ1の値を参照して異常値であるかどうか各点について判断する（ステップＳ１２２；Ｓ１２２）。異常値判定フラグｆ1＝「１」であれば（ステップＳ１２２でＹｅｓ）、上記のように正常値に置き換える。（ステップＳ１２３；Ｓ１２３）。
【００３９】
次に、このようにして抽出したノッチの仮の中心点Ｐ6を含む左右所定数（ｄ個）の点を抽出し（ステップＳ１２４；Ｓ１２４，ここでも異常値か正常値かの判断を行いこの判断結果に基づいて異常値を正常値に置換する処理をむろん行うことになる。）、下記の式４で表される評価値Ｈを各点について求めて、ノッチの真の中心点を検出する（ステップＳ１２５；Ｓ１２５）。
Ｈ＝（該当する点の前所定数の点のウェーハの真の中心点Ｑ5からの距離の合計）−（該当する点の後ろ所定数の点のウェーハの真の中心点Ｑ5からの距離の合計） ・・・ （式４）
ウェーハの真の中心点Ｑ5からの距離とウェーハの回転角との関係を模式的に図示すれば、図１４に示すようになり、放物線状にサンプリング点（図中黒丸）がプロットされた領域がノッチに相当する。この図で、ノッチの仮の中心点Ｐ6を含む所定点について、点線丸枠で囲ったように、左右の所定点（ここでは５個）について、ウェーハの真の中心点Ｑ5からの距離の和を求め、それら２つの和の差分を評価値Ｈとする。
【００４０】
図１５は、評価値Ｈをウェーハ回転角θに対してプロットした図である。
この図で評価値Ｈについて符号が反転する点、Ｈm-1とＨmで表される点を結ぶ直線のゼロクロス点をノッチの真の中心点Ｐ7として算出する。
さて、図１２に戻って、このようにしてノッチの真の中心点Ｐ7が求まれば、この点Ｐ7とウェーハＷの真の中心点Ｑ5とを結ぶ線分に垂直な直線ｌ6の傾きをノッチの基準方向からのずれ角θbとする（ステップＳ１３；Ｓ１３，図１１参照）。図１６に位置合わせ前のウェーハの位置を破線で、位置合わせ後のウェーハの位置を実線で示した。
【００４１】
〔変形例〕
本発明は、上記実施の形態に限定されないのは言うまでもなく、次のような変形例が考えられる。
（１）
上記実施の形態ではチップが形成されたウェーハを検査対象としていたが、チップが形成されていないウェーハを検査することができることも言うまでもない。
【００４２】
（２）
上記実施の形態ではウェーハの位置検出についてウェーハ異物検査装置を例にとって説明したが、例えば、半導体製造装置にも適応することもできる。
図１７は、この半導体製造装置の構成を示すブロック図である。
この図に示すように半導体製造装置６００は、半導体製造部６００Ａと、制御部６００Ｂとから構成されている。
【００４３】
半導体製造部６００Ａは、ウェーハＷを予備的に真空環境下に晒すためのロードロック部６０１と、ウェーハ位置合わせ部６０２と、プラズマＣＶＤ法（Chemical Vapor Deposition；化学蒸着法）によって成膜或はエッチングという処理を行う反応部６０３と、ウェーハの搬送を行うウェーハ搬送部６０４とから構成されている。
【００４４】
ウェーハ搬送部６０４は、ロードロック部６０１からウェーハ位置合わせ部６０２への及び当該ウェーハ位置合わせ部６０２から反応部６０３へのウェーハＷの搬送を行うものである。
制御部６００Ｂは、４つのＶＭＥモジュール、ＶＭＥ1〜ＶＭＥ4と、これら制御を統括するコンピュータＰＣとから構成されている。
【００４５】
前記半導体製造部６００Ａの各部６０１〜６０４は、それぞれを独立的に前記ＶＭＥ1〜ＶＭＥ4によって制御される。
前記コンピュータＰＣから操作者が製造開始の指令を入力すると、その指令に基づき、或は、動作条件を入力した場合にあっては、これをＶＭＥ1〜ＶＭＥ4にダウンロードしてからそれを指令として前記ＶＭＥ1〜ＶＭＥ4による各部６０１〜６０４の制御が統括されながら半導体ウェーハＷの製造が連続的に行われる。
【００４６】
このような半導体製造装置６００でも、前記ウェーハ位置合わせ部６０２で詳述はしないが上記した実施の形態と同様にしてウェーハ位置検出を行う。
（３）
上記実施の形態では、エッジデータの異常値の除去を、ウェーハの仮の中心点、真の中心点、オリフラ及びノッチの位置の算出を実際に行う際に、フラグの値を判定することによりその都度随時行ったが、このような処理に入る前に、つまり、メモリの段階で除去しておくこともできる。
【００４７】
（４）
上記実施の形態では、オリフラ若しくはノッチを有するウェーハの位置検出について説明したが、これらが形成されていない円形のウェーハの位置検出にも偏芯ベクトルの算出に関しては無論適用することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明のウェーハ位置検出方法及びウェーハ位置検出装置では、距離データ列のなかから所定数の距離データを選択し、当該距離データによって表されるウェーハ端縁の形状を示すサンプリング点の中から２点の組を複数組選択し、選択した各組における２点を結ぶ線分の垂直二等分線同士の交点を求めることによってウェーハの中心点を求める。これにより上記した所期の目的が達成される。なお、ここでいう検出精度は、その検出結果に基づき行ったウェーハの位置合わせの精度に反映される。よって、例えば、ウェーハ上に形成されたチップの位置と予め決められたその基準の位置とのずれ量を指標にこの検出精度を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る異物検査装置の構成を示す図である。
【図２】前記異物検査装置の制御部における機能ブロック図である。
【図３】メモリのデータ構造を示す図である。
【図４】（ａ）画素数を横軸、回転角θを縦軸にとって表した図である。
（ｂ）Ｘ−Ｙ座標系データに基づいてウェーハの輪郭部形状を再現した図である。
【図５】ウェーハ位置合わせの動作を示すフローチャートである。
【図６】ウェーハの真の中心点を算出する手順を詳細に示したフローチャートである。
【図７】オリフラの位置を検出する手順を詳細に示したフローチャートである。
【図８】位置合わせ前後のウェーハの位置を示す図である。
【図９】別な実施の形態に係るウェーハ位置検出におけるオリフラの仮の中心点を抽出する手順を示したフローチャートである。
【図１０】更に別な実施の形態に係る異物検査装置の制御部の機能ブロック図である（図３に相当する図である。）。
【図１１】Ｘ−Ｙ座標系データに基づいてウェーハの輪郭部形状を再現した図である。
【図１２】ウェーハ位置検出の手順を示すフローチャートである。
【図１３】ノッチの位置を検出する手順を詳細に示したフローチャートである。
【図１４】ウェーハの真の中心点からの所定のサンプリング点との距離とウェーハの回転角との関係を表す模式図である。
【図１５】評価値Ｈをウェーハ回転角θに対してプロットした図である。
【図１６】位置合わせ前後のウェーハの位置を示す図である。
【図１７】上記した実施の形態に係るウェーハ位置検出方法を適用した半導体製造装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 異物検査装置
２ 回転ステージ
３ Ｘ−Ｙステージ
４ 発光部
５ 受光部
６ ローダ・アンローダ
７ ロボットアーム
８ 制御部
３１，３２
台盤
３１ａ Ｘ軸棒
３２ａ Ｙ軸棒
５０ 受光用対物レンズ
５１ ラインセンサ
８１ ２値化処理部、
８２ エッジ距離データ生成部
８３ Ｘ−Ｙ座標系データ生成部
８４ ウェーハ中心点算出部
８５ オリフラ位置検出部
８６ メモリ
１０５ ノッチ位置検出部
６００ 半導体製造装置
６００Ａ 半導体製造部
６００Ｂ 制御部
６０１ ロードロック部
６０２ ウェーハ位置合わせ部
６０３ 反応部
６０４ ウェーハ搬送部
８４１ ウェーハ仮の中心点算出部
８４２ ウェーハ真の中心点算出部
Ｑ1 ウェーハの仮中心点候補点
Ｑ2 ウェーハの仮中心点
Ｑ3 ウェーハの真の中心点
Ｑ4 ウェーハの仮中心点候補点の異常値
Ｑ5 ウェーハの真の中心点
Ｐ4 オリフラの仮の中心点
Ｐ5 オリフラの真の中心点
Ｐ6 ノッチの仮の中心点
Ｐ7 ノッチの真の中心点
Claims (3)
- オリエンテーションフラット若しくはノッチを有するウェーハのエッジに基づいて設定された複数のサンプリング点を第１サンプリング対象とし、前記第１サンプリング対象に基づいてウェーハの仮の基準点を求め、
前記仮の基準点とそれぞれのサンプリング点との距離に基づいてオリエンテーションフラット若しくはノッチの仮の中心点を特定し、前記仮の中心点を含む周囲の所定数のサンプリング点を第２サンプリング対象とし、
前記第１サンプリング対象から前記第２サンプリング対象を除いたサンプリング点を第３サンプリング対象とし、前記第３サンプリング対象に基づいて、前記ウェーハの基準点を求める
ことを特徴とするウェーハ位置検出方法。 - 前記ウェーハの仮の基準点及び前記ウェーハの基準点は、サンプリング対象とするサンプリング点の中から２点の組を少なくとも２組選択し、選択した各組における２点を結ぶ線分の垂直２等分線の交点に基づいて求める
ことを特徴とする請求項１記載のウェーハ位置検出方法。 - 前記第２サンプリング対象は、前記仮の基準点から最短距離にあるサンプリング点及びその近傍の所定数のサンプリング点に対し最小二乗法を行って求められた近似曲線上のサンプリング点である
ことを特徴とする請求項１または２記載のウェーハ位置検出方法。
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