JP4176372B2 - アライナ装置及びこれを備えるウエハ検査装置 - Google Patents
アライナ装置及びこれを備えるウエハ検査装置 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハの切欠部の位置検出を行うアライナ装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
半導体ウエハの表面やパターンを顕微鏡で検査するウエハ検査装置、半導体製造に使用される露光装置等の半導体製造装置においては、ウエハの位置合わせが重要である。このため、ウエハには位置合わせの基準にするノッチと呼ばれる凹状の切欠部が外周端に形成されている。このノッチを検出する方法としては、図５に示す様に、ステージ１１０上でウエハ裏面を吸着してウエハ５０を回転させると共に、外周端に設けられた照明光源１１１及びラインセンサ１１２からなる１組の検出手段を用い、ウエハ５０を回転させながら明暗信号の変化を検出することによりウエハ外周端の形状情報を得て切欠部の位置を求めていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
最近の半導体業界において、エッジグリップ（端面保持）方式の保持機構が求められるようになってきている。しかしながら、エッジグリップ方式ではノッチがグリップ機構により隠れてしまったり、グリップ機構との位置関係によってはそのノッチ位置の検出がし難いことがあった。
【０００４】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、ウエハのエッジグリップ方式においてウエハの切欠部の検出を精度良く行えるアライナ装置を提供することを技術課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
（１） ウエハの外周端を撮像する撮像光学系と、ウエハ外周端の一部を保持する第1チャックを持つ搬送機構と、を有し、前記搬送機構により受け渡されたウエハの外周端に形成された切欠部を検出するアライナ装置において、前記搬送機構の第１保持機構による保持位置とは異なる位置のウェハ外周端を保持する第２チャックを持つ第２保持機構と、受け渡し位置に搬送され前記第１保持機構により保持されたウエハの外周端を前記撮像光学系により撮像し第１画像を取得し、第１保持機構のチャク間隔が広げられ前記第２保持機構により保持されたウエハの外周端を前記撮像光学系により撮像し第２画像を取得する制御部を有し、第１画像又は第２画像のいずれかの画像に基づいて前記切欠部を検出する検出手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はウエハ検査装置等に使用される本実施の形態のアライナ装置１の外観図である。
１０はロボットアームであり、ウエハ５０の外周端を２つのチャック１１で保持して搬送する。２つのチャック１１にはウエハ５０との当接部分にそれぞれ２つ（合計４つ）のピン１２が設けられている。また、ロボットアーム１０はアライナ２０と顕微鏡ユニット（又は他のユニット等）を備えるウエハ検査装置でウエハ５０を受け渡す役目と、チャック１１で挟んで保持することによりウエハ５０の中心位置出しの役目をする。
【０００７】
２０はウエハ５０のノッチ位置を求めるアライナであり、ウエハ５０の外周端を保持する２つのチャック２１と、チャック２１と共にウエハ５０を回転する回転ステージ２２を備える。２つのチャック２１にもウエハ５０の外周端との当接部分にそれぞれ２つ（合計４つ）のピン２３が設けられている。ピン１２及びピン２３は、例えば、下方が突出した段差構造を持ち、下方の段差によってウエハ５０の外周底面を受ける。アライナ２０は、ウエハ５０の中心位置出しとウエハ５０の外周に形成されたノッチ５０ａを規定方向に合わせる様にウエハ５０を回転させる役目をする。
【０００８】
アライナ２０の上方には、撮像素子と撮影レンズを持つＣＣＤカメラ３１が配置されている。また、集光レンズ３６で集光されたランプ３５からの照明光はハーフミラー３７に反射された後、ウエハ５０に投光される。照明光はウエハ５０の全体を照明する。照明光に照らされたウエハ５０からの反射光はハーフミラー３７を透過した後、ＣＣＤカメラ３１に受光される。
【０００９】
以上のような構成の装置において、その動作を図２のアライナ装置の平面図、図３の制御系ブロック図、図４のフローチャートを用いて説明する。
制御部４０はロボットアーム１０側のチャック駆動ユニット１１ａを駆動し、２つのチャック１１の間隔を狭くし、４つのピン１２をウエハ５０の外周に当接させることによりウエハ５０を保持する。次に、ロボットアーム１０を駆動させて、図２（ａ）に示す様にウエハ５０をアライナ２０上の受け渡し位置まで搬送する。受け渡し位置にウエハ５０が位置すると、制御部４０はランプ３５を光らせて、ウエハ５０を照明する。そしてＣＣＤカメラ３１でウエハ５０全体を図２（ａ）に示す状態で撮像する。撮像されたウエハ像は画像処理部３２によって画像処理され、演算処理部３３によって、ノッチ５０ａの位置検出が行なわれる。この画像情報は画像情報１としてメモリ４１に記憶される。
【００１０】
次に、制御部４０は、チャック駆動ユニット２１ａを駆動して、チャック２１の間隔を狭くし、４つのピン２３をウエハ５０の外周に当接さてウエハ５０を保持する。そしてロボットアーム１０のチャック１１を広げることによって、ウエハ５０を回転ステージ２２のチャック２１側に受け渡す。その後、図２（ｂ）に示すように、制御部４０はチャック２１にウエハ５０を保持させた状態で再度ランプ３５を光らせてウエハ５０を照明し、ＣＣＤカメラ３１でウエハ５０を撮像する。撮像されたウエハ像は画像処理部３２によって画像処理され、演算処理部３３によって、ノッチ５０ａの位置検出が行なわれる。この画像情報を画像情報２とする。
【００１１】
制御部４０は画像情報１と画像情報２からノッチ位置を求める。例えば、図２（ａ）に示す様にノッチ５０ａとピン１２が当接する場合は、画像情報１からではノッチ５０ａの位置検出が難しいが、もう１つの画像情報２があればノッチ５０ａの位置が容易に分かる。また、ノッチ５０ａとピン２３が当接する場合は、逆に、画像情報２からではノッチ５０ａの位置検出が難しいが、もう１つの画像情報１があればノッチ５０ａの位置が容易に分かる。
【００１２】
ノッチ５０ａの位置が分かると、制御部４０はノッチ５０ａが規定の方向に位置する様に、回転ステージ５をアライナ回転ステージ駆動ユニット２２ａにより回転させる。
アライナ２０により、ノッチ５０ａが規定の方向に向けられると、制御部４０は上記の逆の手順でウエハ５０を回転ステージ２２からロボットアーム１０に受け渡す。
【００１３】
また、画像情報１のみでノッチ５０ａの位置が判断できた場合は、アライナ２０がウエハ５０を受け取る前に、ノッチ５０ａが規定の方向を向くように回転ステージ２２を回転させてから、アライナ２０はウエハ５０を受け取る。この場合、画像情報１のみでノッチ５０ａの位置が判断できているので、画像情報２の取込み２は省略しても良い。また、アライナ２０がウエハ５０を受け取る前にのみ回転ステージ２２を回転させると、アライナ２０がロボットアーム１０に干渉する恐れがある。この干渉を恐れて必要回転角度を回しきれず回転各度が更に必要である場合は、予め回転ステージ２２を必要回転角度分だけ回転させた状態でウエハ５０を回転ステージ２２からロボットアーム１０に受け渡す。
【００１４】
また、ノッチ５０ａが規定の方向から９０度以上ずれている（ノッチ５０ａが規定の方向とはウエハ５０の中心に対して反対側にある）場合は、ウエハ５０をアライナ２０で保持した状態で、ロボットアーム１０をアライナ２０から一度退避させ、回転ステージ２２を１８０度近い必要な回転角度分だけ回転させてから、ロボットアーム１０が回転ステージ２２からウエハ５０を受け取る。ウエハ５０を受け取ったロボットアーム１０は、ウエハ５０を他のユニットへ搬送する。
【００１５】
図６に上記の実施形態の変容例を示す。上記の実施形態においては、ロボットアーム１０が持つチャック１１の保持機構を使用して画像情報１を得るものとしたが、アライナ２０側にチャック２１とは別の第２のチャック機構６０（チャック２１と同じ機構で、ウエハ外周端の保持位置が異なる機構）を設けることにより、画像情報１を得る。第２のチャック機構６０も回転ステージ２２上に搭載され、ウエハ５０を保持した状態で回転させる。画像情報２は、上記と同様、チャック２１の保持機構を使用して得られる。ノッチ５０ａを検出した後は、ノッチ５０ａが規定の方向を向くように回転ステージ２２を回転させる。ロボットアーム１０へのウエハ５０の受け渡し時には、ロボットアーム１０と干渉しない方のチャック機構に保持させておけば良い。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ウエハのエッジグリップ方式においてウエハの切欠部の検出を精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アライナ装置の外観を示す図である。
【図２】アライナ動作を示す平面図である。
【図３】制御系を示すブロック図である。
【図４】アライナ動作のフローチャート図である。
【図５】従来のウエハ位置検出装置を示す図である。
【図６】アライナ側に第２のチャック機構を設けた変容例を示す図である。
【符号の説明】
１ アライナ装置
１０ ロボットアーム
１１ チャック
１１ａ チャック駆動ユニット
１２ ピン
２０ アライナ
２１ チャック
２１ａ チャック駆動ユニット
２２ 回転ステージ
２２ａ アライナ回転ステージ駆動ユニット
２３ ピン
３１ ＣＣＤカメラ
３２ 画像処理部
３３ 演算処理部
３５ ランプ
３６ 集光レンズ
３７ ハーフミラー
４０ 制御部
６０ チャック機構
Claims (1)
- ウエハの外周端を撮像する撮像光学系と、ウエハ外周端の一部を保持する第1チャックを持つ搬送機構と、を有し、前記搬送機構により受け渡されたウエハの外周端に形成された切欠部を検出するアライナ装置において、前記搬送機構の第１保持機構による保持位置とは異なる位置のウェハ外周端を保持する第２チャックを持つ第２保持機構と、受け渡し位置に搬送され前記第１保持機構により保持されたウエハの外周端を前記撮像光学系により撮像し第１画像を取得し、第１保持機構のチャク間隔が広げられ前記第２保持機構により保持されたウエハの外周端を前記撮像光学系により撮像し第２画像を取得する制御部を有し、第１画像又は第２画像のいずれかの画像に基づいて前記切欠部を検出する検出手段と、を備えることを特徴とするアライナ装置。
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