JP4334917B2

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Publication number: JP4334917B2
Application number: JP2003158364A
Authority: JP
Inventors: 俊輔倉田; 芳久谷口
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2003-06-03
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2023-06-03
Also published as: JP2004096078A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、収納容器に収納されている半導体ウエハなどの対象物を搬送ロボットにより取り出して検査装置などの設備装置に受け渡す際に、半導体ウエハを所定の姿勢にアライメントするアライメント装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハのアライメント装置としては、例えば特許文献１に開示された技術がある。当該公報は、半導体ウエハを搬送用ロボットによりウエハキャリアから取り出してプリアライメント装置に渡す。プリアライメント装置は、半導体ウエハのフラットに光ビームを照射してその一部を光電変換することにより、フラットとＸ又はＹ軸との回転方向の位置関係を検出する。この後、プリアライメント装置は、検出されたフラットとＸ又はＹ軸との回転方向の位置関係に基づいて半導体ウエハの回転方向の位置決めを行う。位置決めされた半導体ウエハは、再び搬送用ロボットによりプリアライメント装置から取り出され、加工装置のステージ上に載置される。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２１５８７６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報は、プリアライメント装置と加工装置とを別体に設けている。このため、半導体ウエハは、搬送用ロボットによりウエハキャリアからプリアライメント装置に搬送し、半導体ウエハの位置決めの後にプリアライメント装置から加工装置に搬送しなければならない。このために各搬送を行うために時間を要し、半導体ウエハに対して加工を行うまでに時間がかかる。
【０００５】
半導体ウエハの製造分野では、製造・加工のタクトタイムを短縮したい要求がある。このため、半導体ウエハのアライメントに要する時間を短くしたい。
【０００６】
又、半導体ウエハは、半導体ウエハの位置決めの後に、搬送用ロボットによりプリアライメント装置から加工装置に搬送されるために、半導体ウエハの位置決めにずれが生じる可能性がある。
【０００７】
そこで本発明は、アライメントに要する時間を短縮できるアライメント装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、対象物に対して加工又は検査を行う設備装置に設けられ、搬送ロボットにより渡された対象物を保持し、かつ対象物をＸＹ方向への移動動作と回転方向への回転動作とを行うステージと、ステージの回転動作により回転している対象物の外周縁を検出するセンサと、センサにより検出された外周縁の位置情報に基づいて対象物のアライメント基準位置に対するずれを求め、このずれを補正するようにステージを移動制御して対象物をアライメント基準位置にアライメントするアライメント制御部とを具備し、ステージは、対象物を保持する保持ステージと、保持ステージを互いに直交する各方向にそれぞれ移動させるＸＹステージとを有し、保持ステージは、昇降可能に設けられ、対象物を吸着保持して回転可能な回転ステージと、回転ステージの外周に設けられ、対象物を全面吸着して保持する吸着保持ステージとを有し、対象物の外周縁をセンサで検出するとき、対象物を吸着保持した回転ステージは、吸着保持ステージよりも上昇して回転するアライメント装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
図１はアライメント装置を適用したウエハ検査装置の構成図である。ウエハ検査装置は、ローダ装置１と検査装置２とからなる。ローダ装置１は、ウエハキャリア３ａ、３ｂと搬送ロボット４とからなる。各ウエハキャリア３ａ、３ｂは、複数の半導体ウエハ５を所定のピッチで上下方向に収納する。各半導体ウエハ５のうち未検査の半導体ウエハ５は例えばウエハキャリア３ａに収納され、検査済みの半導体ウエハ５はウエハキャリア３ｂに収納される。
【００１１】
搬送ロボット４は、ウエハキャリア３ａ内に収納されている未検査の半導体ウエハ５を取り出して検査装置２に渡し、検査装置２で検査済みの半導体ウエハ５を受け取ってウエハキャリア３ｂ内に収納する。
【００１２】
搬送ロボット４は、３つの連結アーム（以下、多関節アームと称する）６〜８を連結して多関節アームを構成する。ハンド９は、多関節アーム６〜８の先端側に連結される。複数の吸着孔９ａがハンド９に設けられている。ハンド９は、半導体ウエハ５を吸着保持する。ハンド９は、多関節アーム６〜８の伸縮動作により前進、後退する。多関節アーム６〜８の元側は、回転軸１０に対して軸方向を中心に矢印Ａ方向に回転可能である。
【００１３】
搬送ロボット４は、移動機構１１によって矢印Ｂ方向に移動可能に設けられている。
【００１４】
検査装置２は、顕微鏡６１により拡大した半導体ウエハ５の表面の像を取り込み、半導体ウエハ５の表面上の欠陥部の種類や大きさなどを取得する。
【００１５】
旋回アーム２０及びＸＹθステージ２１が検査装置２の架台２２上に設けられている。旋回アーム２０は、検査装置２における正面側Ｆから見た左側に設けられている。ＸＹθステージ２１は、検査装置２における正面側Ｆから見た右側に設けられている。
【００１６】
旋回アーム２０の設置位置は、搬送ロボット４とＸＹθステージ２１との間の半導体ウエハ５の搬送路上である。旋回アーム２０は、半導体ウエハ５を複数枚、例えば２枚保持するバッファ保持部として作用する。
【００１７】
旋回アーム２０は、回転軸２３と、回転軸２３に対して等角度（例えば１２０度）毎に設けられた３本の搬送アーム２４〜２６とを有する。各搬送アーム２４〜２６の先端には、それぞれ略Ｌ字形状に形成されたハンドを一体に設けている。各搬送アーム２４〜２６には、それぞれ複数の吸着孔（ウエハチャック）２７が形成されている。各吸着孔２７は、吸引ポンプ等の吸引装置に連結されている。
【００１８】
旋回アーム２０は、回転軸２３を昇降可能に設けることにより、３本の搬送アーム２４〜２６を一体的に昇降させる。
【００１９】
旋回アーム２０は、回転軸２３を中心に例えば図面上左回り（矢印Ｈ方向）に回転する。これにより、３本の搬送アーム２４〜２６は、それぞれウエハ受け渡しポジションＰ_１と、マクロ検査ポジションＰ_２と、ミクロ検査受渡しポジションＰ_３とに循環移動する。
【００２０】
ウエハ受け渡しポジションＰ_１は、搬送ロボット４と旋回アーム２０との間で半導体ウエハ５の受け渡しを行なう。
【００２１】
マクロ検査ポジションＰ_２は、半導体ウエハ５に対するマクロ検査を行う。マクロ検査は、半導体ウエハ５を照明してその散乱光を観察して目視により半導体ウエハ５上の膜むら、大きな欠陥部分などを検出する。
【００２２】
ミクロ検査受渡しポジションＰ_３は、各搬送アーム２４〜２６のうちいずれか１つの搬送アームとＸＹθステージ２１との間で半導体ウエハ５の受け渡しを行なう。
【００２３】
ＸＹθステージ２１は、Ｘ軸スライダ３０と、Ｘ軸ステージ３１と、Ｙ軸ステージ３２と、保持ステージ３３とからなる。Ｘ軸ステージ３１は、Ｘ軸スライダ３０上をＸ軸方向に移動可能に設けられている。Ｙ軸ステージ３２は、Ｘ軸ステージ３１上をＹ軸方向に移動可能に設けられている。
【００２４】
保持ステージ３３は、回転ステージ３４と吸着保持ステージ３５とを有する。回転ステージ３４は、昇降可能でかつ回転可能に設けられている。回転ステージ３４は、半導体ウエハ５を吸着保持する。
【００２５】
吸着保持ステージ３５は、回転ステージ３４の外周に設けられ、半導体ウエハ５を吸着保持するために環状（いわゆるドーナッツ形状）に形成されている。
【００２６】
回転ステージ３４と吸着保持ステージ３５とは、同心円上に設けられている。回転ステージ３４は例えばφ８０ｍｍ程度に形成され、吸着保持ステージ３５は例えばφ３００ｍｍ程度に形成されている。
【００２７】
図２及び図３はＸＹθステージ２１を横方向から見た構成図である。吸着保持ステージ３５は、Ｙ軸ステージ３２上に支持体３６を介して支持されている。回転ステージ３４は、モータ３７の回転軸に設けられている。回転ステージ３４及びモータ３７は、一体的にＺ方向に昇降可能に設けられている。
【００２８】
図４は回転ステージ３４及び吸着保持ステージ３５の断面図である。土手４１が回転ステージ３４の外周縁に形成されている。各土手４２、４３が吸着保持ステージ３５の外周縁、内周縁にそれぞれ形成されている。各土手４１〜４３は、互いに同一高さに形成されている。
【００２９】
多数のピン４４が回転ステージ３４の底面に形成されている。多数のピン４５が吸着保持ステージ３５の底面に形成されている。各ピン４４、４５は、各土手４１〜４３の高さと同一高さに形成されている。
【００３０】
土手４２は、３００ｍｍ径の半導体ウエハ５を吸着保持するために、３００ｍｍ径の半導体ウエハ５の外周形状と同一形状に形成されている。土手４２と内周縁の土手４３とにより環状の全面吸着パットが形成されている。
【００３１】
円形状の凸状部４６が吸着保持ステージ３５の各土手４２、４３との間に形成されている。凸状部４６は、２００ｍｍ径の半導体ウエハ５を吸着保持するために、２００ｍｍ径の半導体ウエハ５の外周形状と同一形状に形成されている。凸状部４６も各土手４２、４３と同一高さに形成されている。凸状部４６と内周縁の土手４３とにより環状の全面吸着パットが形成されている。
【００３２】
多数の吸着孔が回転ステージ３４及び吸着保持ステージ３５に形成されている。各吸着孔は、それぞれ吸引装置に連通する。
【００３３】
半導体ウエハ５の検査時、３００ｍｍ径の半導体ウエハ５が吸着保持ステージ３５上に載置されると、半導体ウエハ５と各土手４２、４３、４６とによって吸着保持ステージ３５上に密閉空間が形成される。密閉空間は、吸引装置の吸引動作により負圧になる。これにより、半導体ウエハ５は、吸着保持ステージ３５上に確実に全面吸着保持される。半導体ウエハ５は、各土手４２、４３、４６及び多数のピン４５により水平に保持される。
【００３４】
半導体ウエハ５の検査時、２００ｍｍ径の半導体ウエハ５が吸着保持ステージ３５上に載置されると、半導体ウエハ５と土手４３及び凸状部４６とによって吸着保持ステージ３５上に密閉空間が形成される。密閉空間は、吸引装置の吸引動作により負圧になる。これにより、半導体ウエハ５は、吸着保持ステージ３５上に確実に全面吸着保持される。半導体ウエハ５は、土手４３、凸状部４６及び多数のピン４５により水平に保持される。
【００３５】
切欠き部４７が吸着保持ステージ３５の外周部に形成されている。切欠き部４７は、３００ｍｍ径の半導体ウエハ５のウエハエッジを検出するために形成されている。
【００３６】
孔４８が吸着保持ステージ３５における２００ｍｍ径の半導体ウエハ５のウエハエッジ位置に対応する位置に形成されている。孔４８は、２００ｍｍ径の半導体ウエハ５のウエハエッジを検出するために形成されている。
【００３７】
切欠き部４７及び孔４８は、回転ステージ３４及び吸着保持ステージ３５の半径方向上に形成されている。なお、各土手４９、５０が切欠き部４７及び孔４８の外周にそれぞれ形成されている。各土手４９、５０は、他の例えば土手４３と同一高さに形成されている。
【００３８】
センサ５１が図２及び図３に示すように検査装置２上のアライメント位置に設けられている。センサ５１は、投光素子５２と受光素子５３とを対向して固定している。投光素子５２は、例えば一定の光量の光５２ａを投光する。投光素子５２は、例えば発光タイオードである。受光素子５３は、投光素子５２から投光され、半導体ウエハ５のウエハエッジによって遮られずに入射した光量に応じた検出信号を出力する。受光素子５３は、例えばフォトタイオードである。
【００３９】
図２は回転ステージ３４上に３００ｍｍ径の半導体ウエハ５を吸着する。半導体ウエハ５のアライメント時、回転ステージ３４は、吸着保持ステージ３５の高さ位置よりも所定高さだけ上昇する。切欠き部４７は、Ｘ軸ステージ３１及びＹ軸ステージ３２によるＸＹ軸方向への移動によって投光素子５２と受光素子５３との検出領域に位置決めされる。投光素子５２と受光素子５３との検出領域は、投光素子５２から投光される光５２ａの通過領域である。
【００４０】
図３は回転ステージ３４上に２００ｍｍ径の半導体ウエハ５を吸着する。半導体ウエハ５のアライメント時、回転ステージ３４は、吸着保持ステージ３５の高さ位置よりも所定高さだけ上昇する。孔４８は、Ｘ軸ステージ３１及びＹ軸ステージ３２によるＸＹ軸方向への移動によって投光素子５２と受光素子５３との検出領域に位置決めされる。
【００４１】
図５はセンサ５１から出力される検出信号の一例を示す。検出信号は、投光素子５２から投光された光５２ａのうち半導体ウエハ５のウエハエッジによって遮られずに受光素子５３に入射した光量に応じた信号レベル変化を示す。
【００４２】
信号レベル変化について説明する。回転ステージ３４上に吸着されている半導体ウエハ５は、アライメントの基準位置に対してずれることが多い。アライメントの基準位置は、半導体ウエハ５の中心位置とノッチ（又はオリフラ）の方向とである。半導体ウエハ５がアライメントの基準位置からずれた状態で回転すると、半導体ウエハ５は偏心した状態で回転する。
【００４３】
そうすると、投光素子５２と受光素子５３との検出領域において半導体ウエハ５のウエハエッジ位置は、半導体ウエハ５の偏心量に応じて振れる。これによって受光素子５３への入射光量は変化する。なお、半導体ウエハ５のノッチの部分では、受光素子５３への入射光量が増え、検出信号の信号レベルは高くなる。
【００４４】
アライメント制御部５４は、センサ５１から出力された検出信号を入力し、検出信号の信号レベル及び回転ステージ３４の回転角度に基づいて半導体ウエハ５のウエハエッジの位置情報を求める。ウエハエッジ位置情報は、半導体ウエハ５の中心位置とノッチの方向とである。
【００４５】
アライメント制御部５４は、半導体ウエハ５のアライメント基準位置とウエハエッジ位置情報とを比較し、半導体ウエハ５のアライメント基準位置に対する位置ずれを例えばＸ方向に何ｍｍ、Ｙ方向に何ｍｍで演算する。半導体ウエハ５のアライメント基準位置は、オペレータによってアライメント制御部５４に設定される。
【００４６】
アライメント制御部５４は、半導体ウエハ５のアライメント基準位置に対する位置ずれデータに従ってＸＹθステージ２１のＸ軸ステージ３１、Ｙ軸ステージ３２をそれぞれＸ軸、Ｙ軸方向に移動制御し、回転ステージ３４をθ方向に回転制御する。
【００４７】
図２及び図３に示すように検査部６０がＸＹθステージ２１の上方に設けられている。検査部６０は、顕微鏡６１を有する。顕微鏡６１は、対物レンズ６２及び接眼レンズ６３を有する。顕微鏡６１には、ＣＣＤ等の撮像装置が取付け可能である。撮像装置は、顕微鏡６１により拡大された半導体ウエハ５の像を撮像する。半導体ウエハ５の拡大画像は、モニタ装置６４に表示される。
【００４８】
操作部６５が検査装置２の正面側Ｆに設けられている。操作部６５は、半導体ウエハ５に対する検査の操作と、半導体ウエハ５の検査結果をインプットする操作と、検査装置２全体の動作に関するデータなどの各種データをインプットする操作とを行う。
【００４９】
次に、上記の如く構成された装置の動作について説明する。
【００５０】
搬送ロボット４は、多関節アーム６〜８及びハンド９を矢印Ｃ方向に伸ばしてウエハキャリア３ａ内の未検査の半導体ウエハ５を吸着保持し、多関節アーム６〜８及びハンド９を縮めながらウエハ受け渡しポジションＰ_１に移動して停止する。
【００５１】
次に、搬送ロボット４は、多関節アーム６〜８及びハンド９を矢印Ｄ方向に伸ばして吸着保持している半導体ウエハ５を搬送アーム２４の上方に移動する。
【００５２】
次に、旋回アーム２０は、回転軸２３の上昇により３本の搬送アーム２４〜２６を一体的に昇降させる。これにより、搬送アーム２４は、ハンド９上に保持されている半導体ウエハ５を受け取る。これと共に搬送アーム２４は、各吸着孔２７の吸着の開始により半導体ウエハ５を吸着保持する。
【００５３】
このとき、既に何枚かの半導体ウエハ５が旋回アーム２０上に保持されていれば、マクロ検査ポジションＰ_２において半導体ウエハ５は、搬送アーム２５上に吸着保持されてマクロ検査される。
【００５４】
ミクロ検査受渡しポジションＰ_３において半導体ウエハ５は、搬送アーム２６から保持ステージ３３上に渡される。半導体ウエハ５は、検査部６０においてミクロ検査される。ミクロ検査の終了した半導体ウエハ５は、保持ステージ３３上から搬送アーム２６上に渡される。
【００５５】
マクロ検査及びミクロ検査が終了すると、旋回アーム２０は、回転軸２３を中心に例えば図面上左回り（矢印Ｈ方向）に回転する。これにより、３本の搬送アーム２４〜２６は、それぞれウエハ受け渡しポジションＰ_１と、マクロ検査ポジションＰ_２と、ミクロ検査受渡しポジションＰ_３とに循環移動する。搬送アーム２４はマクロ検査ポジションＰ_２に移動する。搬送アーム２５はミクロ検査受渡しポジションＰ_３に移動する。搬送アーム２６はウエハ受け渡しポジションＰ_１に移動する。
【００５６】
ミクロ検査受渡しポジションＰ_３おける半導体ウエハ５の受渡し、及び半導体ウエハ５のアライメント動作について説明する。
【００５７】
ＸＹθテーブル２１は、回転ステージ３４を吸着保持ステージ３５の高さ位置よりも上昇させる。
【００５８】
次に、ＸＹθテーブル２１は、回転ステージ３４を上昇させた状態で、Ｘ軸ステージ３１及びＹ軸ステージ３２を移動動作し、回転ステージ３４をミクロ検査受渡しポジションＰ_３に移動させて待機する。
【００５９】
旋回アーム２０は、３本の搬送アーム２４〜２６を循環移動させることにより、マクロ検査の終了した半導体ウエハ５を保持する搬送アーム２５をミクロ検査受渡しポジションＰ_３に停止させる。これにより、搬送アーム２５の略Ｌ字形状内の受渡し位置（ミクロ検査受渡しポジションＰ_３）に回転ステージ３４が位置するようになる。
【００６０】
この後、旋回アーム２０は、３本の搬送アーム２４〜２６を下降させる。これにより、搬送アーム２５上の半導体ウエハ５は、回転ステージ３４の中心部分上に受け渡される。このとき搬送アーム２５の吸着動作が解除され、回転ステージ３４の吸着動作が開始される。
【００６１】
次に、ＸＹθテーブル２１は、半導体ウエハ５を吸着保持している回転ステージ３４を上昇させた状態で、Ｘ軸ステージ３１及びＹ軸ステージ３２を移動動作する。この移動によりＸＹθテーブル２１は、半導体ウエハ５を吸着保持している回転ステージ３４をアライメント位置に移動する。
【００６２】
アライメント位置において、３００ｍｍ径の半導体ウエハ５の場合、図２に示すように回転ステージ３４は、切欠き部４７を投光素子５２及び受光素子５３の光軸上に一致させる位置に移動する。切欠き部４７を通る投光素子５２及び受光素子５３の光軸上には、３００ｍｍ径の半導体ウエハ５のウエハエッジが配置される。
【００６３】
この配置状態で回転ステージ３４が等速度で回転すると、投光素子５２から投光された光５２ａは、回転する半導体ウエハ５のウエハエッジで一部が遮光され、切欠き部４７を通って受光素子５３に入射する。受光素子５３は、図５に示すように受光した光５２ａの受光量に応じたレベル変化の検出信号を出力する。
【００６４】
一方、２００ｍｍ径の半導体ウエハ５の場合、図３に示すように回転ステージ３４は、孔４８を投光素子５２及び受光素子５３の光軸上に一致させる位置に移動する。孔４８を通る投光素子５２及び受光素子５３の光軸上には、２００ｍｍ径の半導体ウエハ５のウエハエッジが配置される。
【００６５】
以下、上記同様に、半導体ウエハ５が所定の姿勢に対してずれて偏心した状態で回転すると、受光素子５３は、図５に示すように受光した光５２ａの受光量に応じたレベル変化の検出信号を出力する。
【００６６】
アライメント制御部５４は、センサ５１から出力された検出信号の信号レベル及び回転ステージ３４の回転角度に基づいて半導体ウエハ５のアライメント基準位置に対する位置ずれを求め、この位置ずれに従ってＸＹθステージ２１を移動制御する。
【００６７】
この結果、半導体ウエハ５は、アライメント基準位置に位置決めされる。
【００６８】
次に、半導体ウエハ５を吸着保持している回転ステージ３４は、吸着保持ステージ３５の高さ位置よりも下降し、半導体ウエハ５に対する吸着動作を解除する。
【００６９】
これと共に吸着保持ステージ３５は、半導体ウエハ５に対する吸着動作を開始する。これにより、半導体ウエハ５は、吸着保持ステージ３５上に全面吸着される。
【００７０】
次に、撮像装置は、顕微鏡６１を通して拡大された半導体ウエハ５の像を撮像する。半導体ウエハ５の画像は、モニタ装置６４に表示される。これにより、半導体ウエハ５に対するミクロ検査が行われる。なお、顕微鏡６１の対物レンズ６２の半導体ウエハ５に対するフォーカスは、吸着保持ステージ３５を上下動させることによって調整される。
【００７１】
ミクロ検査が終了すると、吸着保持ステージ３５は半導体ウエハ５に対する吸着動作を停止する。これと共に、回転ステージ３４は、上昇して吸着動作を開始し、半導体ウエハ５を吸着保持する。
【００７２】
次に、ＸＹθステージ２１は、Ｘ軸ステージ３１及びＹ軸ステージ３２を移動動作して半導体ウエハ５をミクロ検査受渡しポジションＰ_３に移動させる。
【００７３】
このとき、搬送アーム２５は、回転ステージ３４上の半導体ウエハ５の高さ位置よりも下方にある。旋回アーム２０は、上昇して半導体ウエハ５を搬送アーム２５上に載せる。
【００７４】
再び、旋回アーム２０は、３本の搬送アーム２４〜２６をそれぞれミクロ検査受渡しポジションＰ_３と、ウエハ受け渡しポジションＰ_１と、マクロ検査ポジションＰ_２とに循環移動する。
【００７５】
このように上記一実施の形態によれば、搬送用ロボットによりプリアライメント装置と検査装置との間に半導体ウエハ５をそれぞれ搬送する必要がなくなるので、これら搬送に要する時間分だけ半導体ウエハ５に対するミクロ検査の時間を短縮できる。これにより、半導体ウエハ５の製造分野において要求される製造のタクトタイムの短縮、これに伴う半導体ウエハ５の欠陥検査時間の短縮の要求を満足できる。
【００７６】
又、プリアライメント装置を別途設けることがないので、ウエハ検査装置は、プリアライメント装置を設けるスペース分だけ小型化を図れる。
【００７７】
半導体ウエハ５のアライメントは、検査装置２の回転ステージ３４を兼用するので、アライメントの直後に検査装置２において半導体ウエハ５に対するミクロ検査ができる。従って、アライメント後に半導体ウエハ５を搬送することがないので、高精度にアライメントした半導体ウエハ５の姿勢を保った状態でミクロ検査ができる。
【００７８】
ウエハキャリア３ａ内において複数の半導体ウエハ５は、それぞれ位置決めされずにばらばらな位置に収納されている。ウエハキャリア３ａ内から取り出した半導体ウエハ５を各搬送アーム２４〜２６によりミクロ検査受渡しポジションＰ_３に循環移動すれば、各半導体ウエハ５は、アライメント基準位置に対して位置ずれし、位置ずれ量も大きくなる。
【００７９】
このような場合、投光素子５２と受光素子５３とによる半導体ウエハ５のウエハエッジの検出領域を広くすれば、半導体ウエハ５の位置ずれ量が大きくなってもセンサ５１は、半導体ウエハ５のウエハエッジの振れを検出できる。これにより、半導体ウエハ５のアライメント基準位置に対する中心位置のずれ、ノッチの方向のずれを正確に求めることができる。これにより、半導体ウエハ５の高精度なアライメントができる。
【００８０】
半導体ウエハ５の位置ずれが大きい場合、例えば搬送ロボット４又は旋回アーム２０で半導体ウエハ５のプリアライメントを行って回転ステージ３４に渡す方法がある。この方法を採らなくても、投光素子５２と受光素子５３とによる検出領域を広げれば、プリアライメントを行わずに半導体ウエハ５のアライメントができる。
【００８１】
旋回アーム２０は、３本の搬送アーム２４〜２６をウエハ受け渡しポジションＰ_１と、マクロ検査ポジションＰ_２と、ミクロ検査受渡しポジションＰ_３とに循環移動するので、検査装置２から循環移動の上流側において１枚の半導体ウエハ５を保持するバッファ保持部として機能させることができる。これにより、検査装置２は、半導体ウエハ５に対するミクロ検査を終了すると、次の半導体ウエハ５を１本の搬送アーム２４、２５又は２６から直ぐに受け取ることができ、各半導体ウエハ５のミクロ検査の時間間隔を短縮できる。
【００８２】
旋回アーム２０は、複数枚の半導体ウエハ５をバッファ保持するだけでなく、ミクロ検査の前にマクロ検査ポジションＰ_２において各半導体ウエハ５を順次マクロ検査できる。
【００８３】
切欠き部４７及び孔４８を吸着保持ステージ３５に形成したので、３００ｍｍ径と２００ｍｍ径との各半導体ウエハ５のアライメントに対応できる。なお、孔４８を複数形成すれば、複数の径サイズの半導体ウエハ５のアライメントを行うことができる。
【００８４】
なお、本発明は、上記一実施の形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
【００８５】
例えば、図６に示すように切欠き部４７及び孔４８から保持ステージ３３の中心を介して対向する位置に切欠き部６０及び孔６１を形成する。切欠き部６０及び孔６１には、半導体ウエハ５のウエハエッジを検出するセンサ５１を別途設ける。
【００８６】
このように２組のセンサ５１を設ければ、アライメント時に回転ステージ３４は、１８０度だけ回転すればよい。これにより、半導体ウエハ５の検査時間をさらに短縮できる。なお、センサ５１を２組だけでなく、複数組設ければ、アライメント時の回転ステージ３４の回転角度を小さくでき、半導体ウエハ５の検査時間をさらに短くできる。
【００８７】
センサ５１は、スリット光を出射する光源と、ラインセンサとを組み合わせてもよい。この場合、スリット光は、半導体ウエハ５のウエハエッジに対して垂直方向に照射する。ラインセンサは、半導体ウエハ５の偏心により振れるウエハエッジ位置に応じたスリット光の入射位置の変化を検出する。アライメント制御部５４は、センサ５１から出力されたスリット光の入射位置に応じた検出信号を入力し、この検出信号及び回転ステージ３４の回転角度に基づいて半導体ウエハ５のアライメント基準位置に対する中心位置のずれ、ノッチ又はオリフラの方向のずれを演算して求める。
【００８８】
センサ５１は、光を半導体ウエハ５のウエハエッジに投光し、ウエハエッジからの反射光を受光する反射型を用いてもよい。
【００８９】
センサ５１の取付け位置は、基板移動範囲Ｅ内であればどこでもよい。センサ５１の取付け位置は、検査装置２において例えばアライメント位置からミクロ検査位置への最短距離になるところがよい。
【００９０】
又、センサ５１の取付け位置は、Ｙ軸ステージ３２上に設けてもよい。この場合、Ｙ軸ステージ３２の移動によって半導体ウエハ５をマクロ検査ポジションＰ_２から検査装置２に移動するまでの間に回転ステージ３４を回転させる。この間に半導体ウエハ５のウエハエッジ位置の位置情報を得ることができる。半導体ウエハ５の検査時間がさらに短くできる。
【００９１】
旋回アーム２０は、２本の搬送アームにしてもよい。
【００９２】
旋回アーム２０をなくし、半導体ウエハ５を搬送ロボット４からダイレクトに回転ステージ３４上に受け渡してもよい。この場合、搬送ロボット４のハンド９は、例えばＬ字形状又はコ字形状のものを使用すれば、回転ステージ３４との間で半導体ウエハ５の受け渡しが可能である。
【００９３】
半導体ウエハ５をダイレクトに回転ステージ３４上に受け渡しすれば、ＸＹθステージ２１の移動距離を短くでき、この分だけ半導体ウエハ５の検査時間を短くできる。
【００９４】
保持ステージ３３は、回転ステージ３４のみの構成にしてもよい。この場合、回転ステージ３４は、例えばφ８０ｍｍのものを使用する。センサ５１の取付け位置は、基板移動範囲Ｅ内であればどこでもよい。半導体ウエハ５が例えば３００ｍｍ径又は２００ｍｍ径であれば、回転ステージ３４を移動して半導体ウエハ５のウエハエッジをセンサ５１の検出領域に移動させればよい。
【００９５】
本発明装置は、半導体ウエハ５を線幅等の計測装置、パターン検査装置、ステッパなどの各種設備装置において、半導体ウエハ５をアライメントする場合に適用することができる。本発明装置は、半導体ウエハ５に限らず、各種対象物をアライメントする場合に適用できる。
【００９６】
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【００９７】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、アライメントに要する時間を短縮できるアライメント装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるアライメント装置の一実施の形態を適用したウエハ検査装置の構成図。
【図２】本発明に係わるアライメント装置の一実施の形態における３００ｍｍ径の半導体ウエハに対する投光素子及び受光素子の位置関係を示す図。
【図３】本発明に係わるアライメント装置の一実施の形態における２００ｍｍ径の半導体ウエハに対する投光素子及び受光素子の位置関係を示す図。
【図４】本発明に係わるアライメント装置の一実施の形態における回転ステージ及び吸着保持の断面図。
【図５】本発明に係わるアライメント装置の一実施の形態におけるセンサから出力される検出信号の一例を示す図。
【図６】本発明に係わるアライメント装置のセンサ配置の変形例を示す図。
【符号の説明】
１：ローダ装置、２：検査装置、３ａ，３ｂ：ウエハキャリア、４：搬送ロボット、５：半導体ウエハ、６〜８：連結アーム（多関節アーム）、９：ハンド、９ａ：吸着孔、１０：回転軸、１１：移動機構、２０：旋回アーム、２１：ＸＹθステージ、２２：架台、２３：回転軸、２４〜２６：搬送アーム、２７：吸着孔（ウエハチャック）、３０：Ｘ軸スライダ、３１：Ｘ軸ステージ、３３：保持ステージ、３４：回転ステージ、３５：吸着保持ステージ、３６：支持体、３７：モータ、４１，４２，４３，４９，５０：土手、４４，４５：ピン、４６：凸状部、４７：切欠き部、４８：孔、５１：センサ、５２：投光素子、５３：受光素子、５４：アライメント制御部、６０：検査部、６１：顕微鏡、６２：対物レンズ、６３：接眼レンズ、６４：モニタ装置、６５：操作部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an alignment apparatus that aligns a semiconductor wafer in a predetermined posture when an object such as a semiconductor wafer stored in a storage container is taken out by a transfer robot and transferred to a facility apparatus such as an inspection apparatus.
[0002]
[Prior art]
As a semiconductor wafer alignment apparatus, for example, there is a technique disclosed in Patent Document 1. According to this publication, a semiconductor wafer is taken out from a wafer carrier by a transfer robot and transferred to a pre-alignment apparatus. The pre-alignment apparatus detects the positional relationship in the rotation direction between the flat and the X or Y axis by irradiating a light beam onto the flat of the semiconductor wafer and photoelectrically converting a part thereof. Thereafter, the pre-alignment apparatus positions the semiconductor wafer in the rotational direction based on the positional relationship in the rotational direction between the detected flat and the X or Y axis. The positioned semiconductor wafer is again taken out of the pre-alignment apparatus by the transfer robot and placed on the stage of the processing apparatus.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-8-215876
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above publication, the pre-alignment apparatus and the processing apparatus are provided separately. For this reason, the semiconductor wafer must be transferred from the wafer carrier to the pre-alignment apparatus by a transfer robot, and transferred from the pre-alignment apparatus to the processing apparatus after the positioning of the semiconductor wafer. For this reason, it takes time to perform each transfer, and it takes time to process the semiconductor wafer.
[0005]
In the field of semiconductor wafer manufacturing, there is a demand to reduce the tact time of manufacturing and processing. For this reason, it is desired to shorten the time required for alignment of the semiconductor wafer.
[0006]
Further, since the semiconductor wafer is transferred from the pre-alignment apparatus to the processing apparatus by the transfer robot after the positioning of the semiconductor wafer, there is a possibility that the positioning of the semiconductor wafer is shifted.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an alignment apparatus that can reduce the time required for alignment.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is provided in an equipment device that processes or inspects an object, holds the object passed by the transfer robot, and moves the object in the XY direction and rotates in the rotation direction. And a sensor for detecting the outer peripheral edge of the object rotated by the rotating operation of the stage, and obtaining a deviation from the alignment reference position of the object based on the position information of the outer peripheral edge detected by the sensor. An alignment controller that controls the movement of the stage so as to correct the deviation and aligns the object to the alignment reference position. The stage has a holding stage for holding the object and an XY stage for moving the holding stage in each direction orthogonal to each other, and the holding stage is provided so as to be movable up and down, and rotates by sucking and holding the object. A rotation stage that is provided on the outer periphery of the rotation stage and has an adsorption holding stage that adsorbs and holds the entire surface of the object and rotates the object by adsorbing and holding the outer periphery of the object with a sensor The stage rotates higher than the suction holding stage Alignment device.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0010]
FIG. 1 is a configuration diagram of a wafer inspection apparatus to which an alignment apparatus is applied. The wafer inspection apparatus includes a loader device 1 and an inspection device 2. The loader device 1 includes wafer carriers 3 a and 3 b and a transfer robot 4. Each wafer carrier 3a, 3b accommodates a plurality of semiconductor wafers 5 in a vertical direction at a predetermined pitch. Among the semiconductor wafers 5, the uninspected semiconductor wafer 5 is stored in, for example, the wafer carrier 3a, and the inspected semiconductor wafer 5 is stored in the wafer carrier 3b.
[0011]
The transfer robot 4 takes out an uninspected semiconductor wafer 5 accommodated in the wafer carrier 3a and transfers it to the inspection apparatus 2, receives the semiconductor wafer 5 inspected by the inspection apparatus 2, and stores it in the wafer carrier 3b.
[0012]
The transfer robot 4 connects three connecting arms (hereinafter referred to as articulated arms) 6 to 8 to form an articulated arm. The hand 9 is connected to the tip side of the multi-joint arms 6-8. A plurality of suction holes 9 a are provided in the hand 9. The hand 9 holds the semiconductor wafer 5 by suction. The hand 9 moves forward and backward by the expansion and contraction of the articulated arms 6 to 8. The base sides of the articulated arms 6 to 8 are rotatable in the direction of arrow A about the axis direction with respect to the rotation axis 10.
[0013]
The transfer robot 4 is provided so as to be movable in the arrow B direction by the moving mechanism 11.
[0014]
The inspection apparatus 2 captures an image of the surface of the semiconductor wafer 5 magnified by the microscope 61 and acquires the type and size of the defect portion on the surface of the semiconductor wafer 5.
[0015]
A swing arm 20 and an XYθ stage 21 are provided on a frame 22 of the inspection apparatus 2. The swivel arm 20 is provided on the left side when viewed from the front side F in the inspection apparatus 2. The XYθ stage 21 is provided on the right side as viewed from the front side F in the inspection apparatus 2.
[0016]
The installation position of the turning arm 20 is on the transfer path of the semiconductor wafer 5 between the transfer robot 4 and the XYθ stage 21. The swivel arm 20 functions as a buffer holding unit that holds a plurality of, for example, two semiconductor wafers 5.
[0017]
The turning arm 20 includes a rotation shaft 23 and three transfer arms 24 to 26 provided at equal angles (for example, 120 degrees) with respect to the rotation shaft 23. A hand formed in a substantially L shape is integrally provided at the tip of each transfer arm 24 to 26. A plurality of suction holes (wafer chucks) 27 are formed in each of the transfer arms 24 to 26. Each suction hole 27 is connected to a suction device such as a suction pump.
[0018]
The revolving arm 20 moves up and down the three transfer arms 24 to 26 integrally by providing the rotary shaft 23 so as to be movable up and down.
[0019]
The swivel arm 20 rotates around the rotation shaft 23, for example, counterclockwise in the drawing (in the direction of arrow H). Thereby, the three transfer arms 24 to 26 are respectively moved to the wafer transfer position P. ₁ And macro inspection position P ₂ And micro inspection delivery position P ₃ And move cyclically.
[0020]
Wafer delivery position P ₁ Transfers the semiconductor wafer 5 between the transfer robot 4 and the turning arm 20.
[0021]
Macro inspection position P ₂ Performs a macro inspection on the semiconductor wafer 5. In the macro inspection, the semiconductor wafer 5 is illuminated, the scattered light is observed, and the film unevenness on the semiconductor wafer 5 or a large defect portion is detected by visual observation.
[0022]
Micro inspection delivery position P ₃ Transfers the semiconductor wafer 5 between any one of the transfer arms 24 to 26 and the XYθ stage 21.
[0023]
The XYθ stage 21 includes an X-axis slider 30, an X-axis stage 31, a Y-axis stage 32, and a holding stage 33. The X-axis stage 31 is provided so as to be movable on the X-axis slider 30 in the X-axis direction. The Y-axis stage 32 is provided so as to be movable on the X-axis stage 31 in the Y-axis direction.
[0024]
The holding stage 33 includes a rotation stage 34 and a suction holding stage 35. The rotary stage 34 is provided so as to be movable up and down and rotatable. The rotary stage 34 holds the semiconductor wafer 5 by suction.
[0025]
The suction holding stage 35 is provided on the outer periphery of the rotary stage 34 and is formed in an annular shape (so-called donut shape) for holding the semiconductor wafer 5 by suction.
[0026]
The rotary stage 34 and the suction holding stage 35 are provided concentrically. The rotary stage 34 is formed to have a diameter of about 80 mm, for example, and the suction holding stage 35 is formed to have a diameter of about 300 mm, for example.
[0027]
2 and 3 are configuration diagrams of the XYθ stage 21 as viewed from the lateral direction. The suction holding stage 35 is supported on the Y-axis stage 32 via a support 36. The rotating stage 34 is provided on the rotating shaft of the motor 37. The rotary stage 34 and the motor 37 are integrally provided so as to be able to move up and down in the Z direction.
[0028]
FIG. 4 is a cross-sectional view of the rotary stage 34 and the suction holding stage 35. A bank 41 is formed on the outer peripheral edge of the rotary stage 34. The banks 42 and 43 are formed on the outer peripheral edge and the inner peripheral edge of the suction holding stage 35, respectively. Each bank 41-43 is mutually formed in the same height.
[0029]
A large number of pins 44 are formed on the bottom surface of the rotary stage 34. A large number of pins 45 are formed on the bottom surface of the suction holding stage 35. Each pin 44, 45 is formed at the same height as the height of each bank 41-43.
[0030]
The bank 42 is formed in the same shape as the outer peripheral shape of the 300 mm diameter semiconductor wafer 5 in order to suck and hold the 300 mm diameter semiconductor wafer 5. An annular full-surface suction pad is formed by the bank 42 and the bank 43 on the inner peripheral edge.
[0031]
A circular convex portion 46 is formed between the banks 42 and 43 of the suction holding stage 35. The convex portion 46 is formed in the same shape as the outer peripheral shape of the 200 mm diameter semiconductor wafer 5 in order to attract and hold the 200 mm diameter semiconductor wafer 5. The convex portion 46 is also formed at the same height as the banks 42 and 43. An annular full-surface suction pad is formed by the convex portion 46 and the bank 43 on the inner peripheral edge.
[0032]
A large number of suction holes are formed in the rotary stage 34 and the suction holding stage 35. Each suction hole communicates with the suction device.
[0033]
When the semiconductor wafer 5 having a diameter of 300 mm is placed on the suction holding stage 35 during the inspection of the semiconductor wafer 5, a sealed space is formed on the suction holding stage 35 by the semiconductor wafer 5 and the banks 42, 43, 46. The The sealed space becomes negative pressure by the suction operation of the suction device. Thus, the entire surface of the semiconductor wafer 5 is securely held on the suction holding stage 35. The semiconductor wafer 5 is held horizontally by the banks 42, 43, 46 and a large number of pins 45.
[0034]
When the semiconductor wafer 5 is placed on the suction holding stage 35 during the inspection of the semiconductor wafer 5, a sealed space is formed on the suction holding stage 35 by the semiconductor wafer 5, the bank 43 and the convex portion 46. The The sealed space becomes negative pressure by the suction operation of the suction device. Thus, the entire surface of the semiconductor wafer 5 is securely held on the suction holding stage 35. The semiconductor wafer 5 is held horizontally by a bank 43, convex portions 46 and a large number of pins 45.
[0035]
A notch 47 is formed on the outer periphery of the suction holding stage 35. The notch 47 is formed to detect the wafer edge of the 300 mm diameter semiconductor wafer 5.
[0036]
The hole 48 is formed at a position corresponding to the wafer edge position of the 200 mm diameter semiconductor wafer 5 in the suction holding stage 35. The hole 48 is formed to detect the wafer edge of the semiconductor wafer 5 having a diameter of 200 mm.
[0037]
The notch 47 and the hole 48 are formed on the rotary stage 34 and the suction holding stage 35 in the radial direction. The banks 49 and 50 are formed on the outer periphery of the notch 47 and the hole 48, respectively. The banks 49 and 50 are formed at the same height as the other banks 43, for example.
[0038]
The sensor 51 is provided at the alignment position on the inspection apparatus 2 as shown in FIGS. The sensor 51 fixes the light projecting element 52 and the light receiving element 53 facing each other. For example, the light projecting element 52 projects light 52a having a constant light amount. The light projecting element 52 is, for example, a light emitting diode. The light receiving element 53 emits light from the light projecting element 52 and outputs a detection signal corresponding to the amount of incident light without being blocked by the wafer edge of the semiconductor wafer 5. The light receiving element 53 is, for example, a photo diode.
[0039]
In FIG. 2, the semiconductor wafer 5 having a diameter of 300 mm is adsorbed on the rotary stage 34. During alignment of the semiconductor wafer 5, the rotary stage 34 is raised by a predetermined height from the height position of the suction holding stage 35. The notch 47 is positioned in the detection region of the light projecting element 52 and the light receiving element 53 by the movement in the XY axis direction by the X axis stage 31 and the Y axis stage 32. The detection area of the light projecting element 52 and the light receiving element 53 is a passage area of the light 52 a projected from the light projecting element 52.
[0040]
In FIG. 3, the semiconductor wafer 5 having a diameter of 200 mm is adsorbed on the rotary stage 34. During alignment of the semiconductor wafer 5, the rotary stage 34 is raised by a predetermined height from the height position of the suction holding stage 35. The hole 48 is positioned in the detection region of the light projecting element 52 and the light receiving element 53 by movement in the XY axis direction by the X axis stage 31 and the Y axis stage 32.
[0041]
FIG. 5 shows an example of a detection signal output from the sensor 51. The detection signal indicates a signal level change corresponding to the amount of light incident on the light receiving element 53 without being blocked by the wafer edge of the semiconductor wafer 5 in the light 52 a projected from the light projecting element 52.
[0042]
The signal level change will be described. In many cases, the semiconductor wafer 5 adsorbed on the rotary stage 34 is displaced from the alignment reference position. The reference position for alignment is the center position of the semiconductor wafer 5 and the direction of the notch (or orientation flat). When the semiconductor wafer 5 is rotated in a state shifted from the alignment reference position, the semiconductor wafer 5 is rotated in an eccentric state.
[0043]
As a result, the wafer edge position of the semiconductor wafer 5 in the detection region of the light projecting element 52 and the light receiving element 53 varies according to the amount of eccentricity of the semiconductor wafer 5. As a result, the amount of light incident on the light receiving element 53 changes. In the notch portion of the semiconductor wafer 5, the amount of light incident on the light receiving element 53 increases, and the signal level of the detection signal increases.
[0044]
The alignment control unit 54 receives the detection signal output from the sensor 51 and obtains the position information of the wafer edge of the semiconductor wafer 5 based on the signal level of the detection signal and the rotation angle of the rotary stage 34. The wafer edge position information is the center position of the semiconductor wafer 5 and the direction of the notch.
[0045]
The alignment control unit 54 compares the alignment reference position of the semiconductor wafer 5 with the wafer edge position information, and calculates the positional deviation of the semiconductor wafer 5 with respect to the alignment reference position by, for example, how many mm in the X direction and how many mm in the Y direction. The alignment reference position of the semiconductor wafer 5 is set in the alignment control unit 54 by the operator.
[0046]
The alignment control unit 54 controls the movement of the X-axis stage 31 and the Y-axis stage 32 of the XYθ stage 21 in the X-axis and Y-axis directions, respectively, according to the positional deviation data with respect to the alignment reference position of the semiconductor wafer 5, and the rotation stage 34 in the θ direction. To control the rotation.
[0047]
As shown in FIGS. 2 and 3, the inspection unit 60 is provided above the XYθ stage 21. The inspection unit 60 includes a microscope 61. The microscope 61 has an objective lens 62 and an eyepiece lens 63. An imaging device such as a CCD can be attached to the microscope 61. The imaging device captures an image of the semiconductor wafer 5 magnified by the microscope 61. An enlarged image of the semiconductor wafer 5 is displayed on the monitor device 64.
[0048]
An operation unit 65 is provided on the front side F of the inspection apparatus 2. The operation unit 65 performs an operation of inspecting the semiconductor wafer 5, an operation of inputting an inspection result of the semiconductor wafer 5, and an operation of inputting various data such as data relating to the operation of the entire inspection apparatus 2.
[0049]
Next, the operation of the apparatus configured as described above will be described.
[0050]
The transfer robot 4 extends the articulated arms 6 to 8 and the hand 9 in the direction of arrow C to suck and hold the untested semiconductor wafer 5 in the wafer carrier 3a, and shrinks the articulated arms 6 to 8 and the hand 9 while shrinking the wafer. Delivery position P ₁ Go to and stop.
[0051]
Next, the transfer robot 4 extends the articulated arms 6 to 8 and the hand 9 in the direction of the arrow D and moves the semiconductor wafer 5 that is sucked and held above the transfer arm 24.
[0052]
Next, the turning arm 20 moves up and down the three transfer arms 24 to 26 integrally by raising the rotating shaft 23. As a result, the transfer arm 24 is held on the hand 9. Has been The semiconductor wafer 5 is received. At the same time, the transfer arm 24 sucks and holds the semiconductor wafer 5 by starting the suction of each suction hole 27.
[0053]
At this time, if several semiconductor wafers 5 are already held on the swing arm 20, the macro inspection position P ₂ The semiconductor wafer 5 is sucked and held on the transfer arm 25 and macro-inspected.
[0054]
Micro inspection delivery position P ₃ The semiconductor wafer 5 is transferred from the transfer arm 26 onto the holding stage 33. The semiconductor wafer 5 is micro-inspected by the inspection unit 60. The semiconductor wafer 5 that has been micro-inspected is moved from above the holding stage 33. Transfer arm 26 Passed on.
[0055]
When the macro inspection and the micro inspection are completed, the turning arm 20 rotates around the rotation shaft 23, for example, counterclockwise on the drawing (in the direction of arrow H). Thereby, the three transfer arms 24 to 26 are respectively moved to the wafer transfer position P. ₁ And macro inspection position P ₂ And micro inspection delivery position P ₃ And move cyclically. The transfer arm 24 is in the macro inspection position P. ₂ Move to. The transfer arm 25 is in the micro inspection delivery position P. ₃ Move to. The transfer arm 26 is at the wafer transfer position P. ₁ Move to.
[0056]
Micro inspection delivery position P ₃ Next, the delivery of the semiconductor wafer 5 and the alignment operation of the semiconductor wafer 5 will be described.
[0057]
The XYθ table 21 raises the rotary stage 34 from the height position of the suction holding stage 35.
[0058]
Next, the XYθ table 21 moves the X-axis stage 31 and the Y-axis stage 32 with the rotary stage 34 raised, and moves the rotary stage 34 to the micro inspection delivery position P. ₃ Move to and wait.
[0059]
The revolving arm 20 circulates and moves the three transfer arms 24 to 26, thereby moving the transfer arm 25 holding the semiconductor wafer 5 after the macro inspection to the micro inspection delivery position P. ₃ To stop. Thereby, the delivery position (micro inspection delivery position P in the substantially L shape of the transfer arm 25). ₃ ), The rotary stage 34 is positioned.
[0060]
Thereafter, the swing arm 20 lowers the three transfer arms 24 to 26. As a result, the semiconductor wafer 5 on the transfer arm 25 is transferred onto the central portion of the rotary stage 34. At this time, the suction operation of the transfer arm 25 is released, and the suction operation of the rotary stage 34 is started.
[0061]
Next, the XYθ table 21 holds the semiconductor wafer 5 by suction. is doing The X axis stage 31 and the Y axis stage 32 are moved while the rotary stage 34 is raised. By this movement, the XYθ table 21 moves the rotary stage 34 holding the semiconductor wafer 5 to the alignment position.
[0062]
In the alignment position, in the case of the semiconductor wafer 5 having a diameter of 300 mm, the rotary stage 34 moves to a position where the notch 47 is aligned with the optical axes of the light projecting element 52 and the light receiving element 53 as shown in FIG. On the optical axis of the light projecting element 52 and the light receiving element 53 passing through the notch 47, the wafer edge of the semiconductor wafer 5 having a diameter of 300 mm is disposed.
[0063]
When the rotating stage 34 rotates at the same speed in this arrangement state, a part of the light 52 a projected from the light projecting element 52 is shielded by the wafer edge of the rotating semiconductor wafer 5, and passes through the notch 47 to receive the light receiving element. 53 is incident. The light receiving element 53 outputs a level change detection signal corresponding to the amount of received light 52a as shown in FIG.
[0064]
On the other hand, in the case of the semiconductor wafer 5 having a diameter of 200 mm, the rotary stage 34 moves to a position where the holes 48 coincide with the optical axes of the light projecting element 52 and the light receiving element 53 as shown in FIG. On the optical axis of the light projecting element 52 and the light receiving element 53 passing through the hole 48, the wafer edge of the semiconductor wafer 5 having a diameter of 200 mm is disposed.
[0065]
Thereafter, as described above, when the semiconductor wafer 5 is rotated in a state of being deviated with respect to a predetermined posture, the light receiving element 53 detects a level change corresponding to the amount of received light 52a as shown in FIG. Output a signal.
[0066]
The alignment control unit 54 obtains a positional deviation of the semiconductor wafer 5 with respect to the alignment reference position based on the signal level of the detection signal output from the sensor 51 and the rotation angle of the rotary stage 34, and controls the movement of the XYθ stage 21 according to the positional deviation. To do.
[0067]
As a result, the semiconductor wafer 5 is positioned at the alignment reference position.
[0068]
Next, the rotary stage 34 holding the semiconductor wafer 5 by suction is lowered from the height position of the suction holding stage 35 and the suction operation for the semiconductor wafer 5 is released.
[0069]
With this Suction holding stage 35 Starts the suction operation to the semiconductor wafer 5. Thereby, the entire surface of the semiconductor wafer 5 is sucked onto the suction holding stage 35.
[0070]
Next, the imaging device captures an image of the semiconductor wafer 5 magnified through the microscope 61. An image of the semiconductor wafer 5 is displayed on the monitor device 64. Thereby, the micro inspection with respect to the semiconductor wafer 5 is performed. The focus of the objective lens 62 of the microscope 61 on the semiconductor wafer 5 is adjusted by moving the suction holding stage 35 up and down.
[0071]
When the micro inspection is completed, the suction holding stage 35 stops the suction operation with respect to the semiconductor wafer 5. At the same time, the rotary stage 34 rises to start the suction operation and holds the semiconductor wafer 5 by suction.
[0072]
Next, the XYθ stage 21 moves the X-axis stage 31 and the Y-axis stage 32 to move the semiconductor wafer 5 to the micro inspection delivery position P. ₃ Move to.
[0073]
At this time, the transfer arm 25 is below the height position of the semiconductor wafer 5 on the rotary stage 34. The turning arm 20 moves up and places the semiconductor wafer 5 on the transfer arm 25.
[0074]
Again, the swivel arm 20 moves the three transfer arms 24 to 26 to the micro inspection delivery position P, respectively. ₃ And wafer transfer position P ₁ And macro inspection position P ₂ And move cyclically.
[0075]
As described above, according to the above-described embodiment, it is not necessary to transfer the semiconductor wafer 5 between the pre-alignment apparatus and the inspection apparatus by the transfer robot. Inspection time can be shortened. As a result, it is possible to satisfy the demand for shortening the manufacturing tact time required in the field of manufacturing the semiconductor wafer 5 and the accompanying shortening of the defect inspection time of the semiconductor wafer 5.
[0076]
Further, since the pre-alignment apparatus is not separately provided, the wafer inspection apparatus can be reduced in size by the space for installing the pre-alignment apparatus.
[0077]
Since the alignment of the semiconductor wafer 5 also serves as the rotary stage 34 of the inspection apparatus 2, the inspection apparatus 2 can perform micro inspection on the semiconductor wafer 5 immediately after the alignment. Accordingly, since the semiconductor wafer 5 is not transported after alignment, micro inspection can be performed while maintaining the posture of the semiconductor wafer 5 aligned with high accuracy.
[0078]
In the wafer carrier 3a, the plurality of semiconductor wafers 5 are housed in discrete positions without being positioned. The semiconductor wafer 5 taken out from the wafer carrier 3a is transferred to the micro inspection delivery position P by the transfer arms 24 to 26. ₃ In this case, the semiconductor wafers 5 are displaced with respect to the alignment reference position, and the amount of displacement is increased.
[0079]
In such a case, if the detection area of the wafer edge of the semiconductor wafer 5 by the light projecting element 52 and the light receiving element 53 is widened, the sensor 51 can detect the position of the wafer edge of the semiconductor wafer 5 even if the positional deviation amount of the semiconductor wafer 5 increases. Can detect shake. Thereby, the deviation of the center position with respect to the alignment reference position of the semiconductor wafer 5 and the deviation of the notch direction can be accurately obtained. Thereby, highly accurate alignment of the semiconductor wafer 5 can be performed.
[0080]
When the semiconductor wafer 5 has a large positional deviation, for example, there is a method in which the semiconductor wafer 5 is pre-aligned by the transfer robot 4 or the turning arm 20 and transferred to the rotary stage 34. Even if this method is not adopted, if the detection area by the light projecting element 52 and the light receiving element 53 is expanded, the semiconductor wafer 5 can be aligned without performing pre-alignment.
[0081]
The swing arm 20 moves the three transfer arms 24 to 26 to the wafer transfer position P. ₁ And macro inspection position P ₂ And micro inspection delivery position P ₃ Therefore, it is possible to function as a buffer holding unit for holding one semiconductor wafer 5 on the upstream side of the cyclic movement from the inspection apparatus 2. Thereby, the inspection apparatus 2 can receive the next semiconductor wafer 5 from one transfer arm 24, 25 or 26 immediately after completing the micro inspection of the semiconductor wafer 5, and the time for micro inspection of each semiconductor wafer 5 can be obtained. The interval can be shortened.
[0082]
The swivel arm 20 not only holds a plurality of semiconductor wafers 5 as a buffer but also a macro inspection position P before the micro inspection. ₂ Each semiconductor wafer 5 can be macro-inspected in sequence.
[0083]
Since the notch 47 and the hole 48 are formed in the suction holding stage 35, it is possible to cope with the alignment of the respective semiconductor wafers 5 having a diameter of 300 mm and a diameter of 200 mm. If a plurality of holes 48 are formed, alignment of semiconductor wafers 5 having a plurality of diameters can be performed.
[0084]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified without departing from the scope of the invention in the implementation stage.
[0085]
For example, as shown in FIG. 6, the notch 60 and the hole 61 are formed at positions facing the notch 47 and the hole 48 through the center of the holding stage 33. A sensor 51 that detects the wafer edge of the semiconductor wafer 5 is separately provided in the notch 60 and the hole 61.
[0086]
If two sets of sensors 51 are provided in this way, the rotation stage 34 only needs to be rotated by 180 degrees during alignment. Thereby, the inspection time of the semiconductor wafer 5 can be further shortened. If not only two sets of sensors 51 but also a plurality of sets are provided, the rotation angle of the rotary stage 34 during alignment can be reduced, and the inspection time of the semiconductor wafer 5 can be further shortened.
[0087]
The sensor 51 may combine a light source that emits slit light and a line sensor. In this case, the slit light is irradiated in a direction perpendicular to the wafer edge of the semiconductor wafer 5. The line sensor detects a change in the incident position of the slit light according to the wafer edge position that is shaken by the eccentricity of the semiconductor wafer 5. The alignment control unit 54 receives a detection signal corresponding to the incident position of the slit light output from the sensor 51, and based on the detection signal and the rotation angle of the rotary stage 34, the center position of the semiconductor wafer 5 with respect to the alignment reference position. Calculate the displacement, notch or orientation flat displacement.
[0088]
The sensor 51 may use a reflection type that projects light onto the wafer edge of the semiconductor wafer 5 and receives reflected light from the wafer edge.
[0089]
The mounting position of the sensor 51 may be anywhere within the substrate movement range E. The mounting position of the sensor 51 is preferably the shortest distance from the alignment position to the micro inspection position in the inspection apparatus 2, for example.
[0090]
Further, the mounting position of the sensor 51 may be provided on the Y-axis stage 32. In this case, the semiconductor wafer 5 is moved to the macro inspection position P by the movement of the Y-axis stage 32. ₂ The rotation stage 34 is rotated during the period from when the inspection apparatus 2 is moved to the inspection apparatus 2. During this time, position information on the wafer edge position of the semiconductor wafer 5 can be obtained. The inspection time of the semiconductor wafer 5 can be further shortened.
[0091]
The turning arm 20 may be two transfer arms.
[0092]
The turning arm 20 may be eliminated, and the semiconductor wafer 5 may be directly transferred from the transfer robot 4 onto the rotary stage 34. In this case, if the hand 9 of the transfer robot 4 is, for example, L-shaped or U-shaped, the semiconductor wafer 5 can be transferred to and from the rotary stage 34.
[0093]
If the semiconductor wafer 5 is directly transferred onto the rotary stage 34, the moving distance of the XYθ stage 21 can be shortened, and the inspection time of the semiconductor wafer 5 can be shortened accordingly.
[0094]
The holding stage 33 may be configured with only the rotary stage 34. In this case, the rotating stage 34 is, for example, φ80 mm. The mounting position of the sensor 51 may be anywhere within the substrate movement range E. If the semiconductor wafer 5 has a diameter of, for example, 300 mm or 200 mm, the rotary stage 34 may be moved to move the wafer edge of the semiconductor wafer 5 to the detection region of the sensor 51.
[0095]
The apparatus of the present invention can be applied when aligning the semiconductor wafer 5 in various equipment such as a measuring device for line width, a pattern inspection device, a stepper and the like. The apparatus of the present invention is not limited to the semiconductor wafer 5 and can be applied when aligning various objects.
[0096]
In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
[0097]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide an alignment apparatus that can reduce the time required for alignment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a wafer inspection apparatus to which an embodiment of an alignment apparatus according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a diagram showing a positional relationship between a light projecting element and a light receiving element with respect to a 300 mm diameter semiconductor wafer in an embodiment of an alignment apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a positional relationship between a light projecting element and a light receiving element with respect to a 200 mm diameter semiconductor wafer in an embodiment of an alignment apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a rotary stage and suction holding in an embodiment of an alignment apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a detection signal output from a sensor in an embodiment of an alignment apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a view showing a modification of the sensor arrangement of the alignment apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1: loader device, 2: inspection device, 3a, 3b: wafer carrier, 4: transfer robot, 5: semiconductor wafer, 6-8: connecting arm (articulated arm), 9: hand, 9a: suction hole, 10: Rotating shaft, 11: moving mechanism, 20: turning arm, 21: XYθ stage, 22: mount, 23: rotating shaft, 24-26: transfer arm, 27: suction hole (wafer chuck), 30: X-axis slider, 31 : X axis stage, 33: holding stage, 34: rotating stage, 35: suction holding stage, 36: support, 37: motor, 41, 42, 43, 49, 50: bank, 44, 45: pin, 46: Convex part, 47: Notch part, 48: Hole, 51: Sensor, 52: Light projecting element, 53: Light receiving element, 54: Alignment control part, 60: Inspection part, 61: Microscope, 62: Objective lens, 63 : Eyepiece lens , 64: monitoring device, 65: operation unit.

Claims

Provided in a facility device that processes or inspects an object, holds the object passed by a transfer robot, and moves the object in the XY direction and rotates in the rotation direction. Stage,
A sensor for detecting an outer peripheral edge of the object rotated by a rotating operation of the stage;
Based on the position information of the outer peripheral edge detected by the sensor, a displacement of the object with respect to the alignment reference position is obtained, and the stage is moved and controlled so as to correct the displacement, thereby moving the object to the alignment reference position. An alignment controller for alignment;
Equipped with,
The stage includes a holding stage that holds the object, and an XY stage that moves the holding stage in directions orthogonal to each other.
Have
The holding stage is provided so that it can be moved up and down, and can be rotated by sucking and holding the object, and a suction holding stage that is provided on the outer periphery of the rotating stage and sucks and holds the object in its entirety.
Have
When the outer periphery of the object is detected by the sensor, the rotary stage that sucks and holds the object is raised and rotated higher than the suction holding stage.
An alignment apparatus characterized by that.

The alignment apparatus according to claim 1 , wherein when the processing or the inspection is performed on the target object, the suction holding stage holds the target object by suction .

2. The alignment according to claim 1 , wherein the holding stage forms a notch for detecting an outer peripheral edge according to a size of the object by the sensor, or the notch and a hole. apparatus.

The sensor includes a light projecting element that projects light,
A light receiving element that emits light from the light projecting element and outputs a signal of a level corresponding to the amount of light incident without being blocked by the outer peripheral edge of the object;
Alignment device according to claim 1, wherein a.

The alignment apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the sensors are provided according to the size of the object .

The stage includes a holding stage that rotatably holds the object, and an XY stage that moves the holding stage in directions orthogonal to each other,
The sensor is provided on the XY stage and detects an outer peripheral edge of the object rotated by the holding stage.
The alignment apparatus according to claim 1.

The stage is movable between a delivery position of the object and a predetermined position for performing the processing or the inspection in the equipment device,
The sensor detects an outer peripheral edge of the object while the stage moves to the predetermined position after receiving the object at the delivery position .
The alignment apparatus according to claim 6 .

The alignment control unit obtains a center position and an arrangement direction of the object based on position information of the outer peripheral edge detected by the sensor, and a deviation of the center position shift amount and the arrangement direction of the object from an alignment reference position. The alignment apparatus according to claim 1 , wherein an amount is obtained, and the stage is driven and controlled in the XY direction and the rotation direction according to the deviation amount .

The alignment apparatus according to claim 1 , further comprising: a buffer holding unit that is provided on a transfer path of the object between the transfer robot and the stage and holds a plurality of the objects .

The alignment apparatus according to claim 9 , wherein the buffer holding unit is a turning arm having at least two transfer arms .

The alignment apparatus according to claim 9 , wherein the buffer holding unit is a swing arm having a rotation shaft and three transfer arms provided at equal angles with respect to the rotation shaft .

12. The alignment apparatus according to claim 11 , wherein the revolving arm circulates and moves each of the transfer arms to an object delivery position, a macro inspection position, and a micro inspection delivery position .

The alignment apparatus according to claim 1 , wherein the facility apparatus is a semiconductor wafer inspection apparatus.

The alignment apparatus according to claim 1 , wherein the object is a semiconductor wafer .