JP4615114B2 - ウェハアライナ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハ等のウェハを搬送する際に、ウェハの位置合せを行うアライナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ等の半導体素子の製造過程においては、多数の半導体ウェハをカセット内に積み重ねて収納して、該カセットをプロセス装置等に搬入し、プロセス装置等の内部でカセットからウェハを一枚ずつ取り出して所定の保持手段の上に移送するようにしている。またプロセス装置等で処理が終了したウェハは、元のカセットに戻すか、または他のカセットに収納して装置から搬出するようにしている。
【０００３】
半導体ウェハには、ＳＥＭＩ規格の円形のウェハ（以下、円形ウェハという）と、正方形のウェハ（以下、方形ウェハという）との２種類があり、大きさも数種類ある。円形ウェハは、ＮＣ装置などによってほぼ真円に近い状態に加工されており、直径や、平坦部（または切欠部）の大きさは規格によって決まっている。
【０００４】
半導体ウェハをカセットからターンテーブル等の上に移送する際や、ターンテーブル等の上からカセット等に移送する際には、ウェハの中心合わせを行う必要がある。
【０００５】
本明細書では、ウェハを保持するターンテーブルの回転中心軸線と直交し、ターンテーブル上のウェハの板面に沿う１つの平面（例えばウェハの上面）を「基準面」と呼ぶ。またターンテーブルの回転中心と基準面との交点を「基準点」と呼ぶ。そして、基準面上で基準点を通るように「基準軸」を設定する。本明細書では、この基準軸をＸ軸とも呼ぶ。
【０００６】
図１は、円形ウェハの中心合わせについての説明図で、同図（Ａ）は、ウェハＷＦの中心Ｗｃと基準点Ｔｃとが異なる位置にある状態を示し、同図（Ｂ）は、ウェハＷＦの中心Ｗｃを基準点Ｔｃに合わせた状態を示している。
【０００７】
図１から分かるように、円形ウェハＷＦの中心合わせとは、同図（Ａ）のようにウェハの中心Ｗｃが基準点Ｔｃからずれている状態から同図（Ｂ）に示すように、ウェハの中心Ｗｃを基準点Ｔｃに合わせることをいう。
【０００８】
また図２は、方形ウェハの中心合わせを説明するもので、同図（Ａ）は、方形ウェハＷＦの中心Ｗｃと基準点Ｔｃとが異なる位置にある状態を示し、同図（Ｂ）は、ウェハの中心Ｗｃをターンテーブルの回転中心等の基準点Ｔｃに合わせた状態を示している。
図２から分かるように、方形ウェハの中心合わせとは、同図（Ａ）のようにウェハの中心Ｗｃが基準点Ｔｃからずれている状態から同図（Ｂ）に示すように、ウェハの中心Ｗｃを基準点Ｔｃに合わせることをいう。
【０００９】
なお図２に示した例では、ウェハの中心合わせをした状態で、ウェハの辺が任意に設定されたＸ軸またはＹ軸等に対して垂直または平行になっているが、図３に示したように、ウェハの辺がＸ軸等に対して垂直または平行でなくても、ウェハの中心Ｗｃと基準点Ｔｃとを一致させれば、中心合わせをしたことになる。
【００１０】
本明細書では、ウェハが円形である場合も、方形である場合も、基準面上でのウェハの中心Ｗｃと基準点Ｔｃとの間の直線距離（図１ＡのＬｅ及び図２ＡのＬｅ）を「偏心距離」と呼ぶことにする。
またウェハの中心Ｗｃが基準点Ｔｃからずれている状態で基準面上でウェハの中心Ｗｃと基準点Ｔｃとを結ぶ直線Ａｅを偏心角度軸と呼び、この偏心角度軸が基準軸に対して成す角（図１Ａのθｅ及び図２Ａのθｅ）を偏心角と呼ぶ。
上記のように、偏心距離と偏心角とを定めると、偏心角を零にするようにターンテーブルを回転させ、次いで偏心距離を零にするようにウェハＷＦとターンテーブルとを基準軸の方向に相対的に変位させることにより、ウェハＷＦの中心合せを行うことができる。
【００１１】
ウェハの面内結晶方位を示したり、半導体製造装置内でウェハの位置決めをしたりするために、円形ウェハの外周部の一部にオリエンテーションフラット（オリフラと略称される。）と呼ばれる平坦部や、Ｖノッチと呼ばれる切欠部が設けられることが多い。このように平坦部やＶノッチが設けられている場合には、平坦部やＶノッチを所定の向きに向ける必要があり、そのために、上記中心合せに加えて、ウェハの角度合せを行う必要がある。同様に、正方形のウェハの場合も、面内結晶の方位を合わせたり、半導体製造装置内でウェハを位置決めしたりするために角度合わせを行う必要があることが多い。
【００１２】
図４は、外周の一部に平坦部（オリフラ）ＯＦが設けられている円形ウェハＷＦの角度合わせを行った状態を示した説明図で、この例では、平坦部の中心線（ウェハの中心Ｗｃと平坦部の中心ｃとを結ぶ直線）Ａｃの方向を、Ｘ軸に対して特定の角度（図示の例では９０度）を成す方向に一致させた状態を角度合わせが行われた状態としている。
【００１３】
なお円形ウェハにおいては、平坦部ＯＦの幅を規定する中心角αが、規格により定まっているので、平坦部の中心線Ａｃは、ウェハの中心Ｗｃと平坦部の始端部ａとを結ぶ直線、またはウェハの中心Ｗｃと平坦部の終端部ｂとを結ぶ直線に対して（α／２）度の角度をなす直線である。
【００１４】
円形ウェハの角度合わせとは、ウェハの平坦部（平坦部の代りに切欠部が設けられる場合も同様）の中心線Ａｃの方向を、基準となる軸（図４の例ではＸ軸）に対して特定の角度を成す方向、または基準となる軸の方向に一致させることをいう。
図４の例では、ウェハの平坦部の中心線Ａｃが角度合せの基準となる軸（図示の例ではＸ軸）に対してなす特定の角度を９０度としているが、この特定の角度は、９０度に限るものではなく、他の角度（例えば０°や４５度等）でもよい。即ち、平坦部の中心線の方向を基準軸の方向に一致させた状態を角度合わせが行われた状態とするように基準軸を設定する場合もある。
【００１５】
図５は、方形ウェハＷＦの角度合わせを行った状態を示した説明図で、この例では、一例として、Ｘ軸（基準軸）を角度合せの基準とする軸にとり、方形ウェハの中心線Ａｃの方向をＸ軸に対して９０度を成す方向に一致させた状態を、角度合わせが行われた状態としている。方形ウェハの場合、４つの辺のそれぞれを平坦部と見做すことができるので、方形ウェハの中心線とは、ウェハの中心Ｗｃといずれか１つの辺の中心ｃとを結ぶ直線である。図５から分かるように、方形ウェハの角度合わせとは、ウェハの中心線Ａｃの方向を、基準となる軸に対して特定の角度をなす方向に合わせることをいう。
図５の例では、ウェハの中心線Ａｃが角度合せの基準となる軸（図示の例ではＸ軸）に対してなす特定の角度を９０度としているが、この特定の角度は、９０度に限るものではなく、他の角度（例えば０°や４５度等）でもよい。
【００１６】
なお、円形ウェハの場合も、方形ウェハの場合も、角度合せの際に基準とする軸は、Ｘ軸（中心合せに用いる基準軸）に限られるものではなく、例えばＸ軸と直交するＹ軸等を基準の軸として角度合わせをしてもよい。
このように、角度合せの基準とする軸は、中心合せの際に用いる基準軸とは別個に設定することができるが、本明細書では、説明を簡単にするために、角度合せの基準とする軸を中心合せに用いる基準軸（Ｘ軸）と同一の軸としている。
【００１７】
上記のように、ウェハの位置が基準の位置からずれている場合には、ウェハの中心合せだけでなく、ウェハの角度合せをも行うことが必要になることがあるが、本明細書では、ウェハの中心合わせ及び角度合わせの内、少なくとも中心合わせを行うことを、ウェハの位置合せ（アライメント）を行うという。
【００１８】
通常、ウェハを収納するカセットや、ウェハに対して各種の処理を行うプロセス装置等には、ウェハの中心合わせを行う機能及び角度合わせを行う機能は備わっていないため、ウェハを移送する経路の途中に、ウェハの中心合わせ及び角度合わせを行う機能を有するウェハアライナ装置を配置して、ウェハの中心合わせ及び角度合わせを行っている。
【００１９】
なお半導体ウェハに限らず、液晶表示板の基板等に各種の処理を施す際にも、基板の中心合せ及び角度合せが行われる。本明細書では、半導体ウェハだけでなく、中心合せや角度合せを必要とする基板等をすべて含む意味で「ウェハ」という語を用いる。
【００２０】
前述のように、ウェハには円形ウェハと方形ウェハとがあり、それぞれのウェハには種々の大きさのものがあるが、従来は１台のウェハアライナ装置で、形状が異なるウェハや大きさが異なるウェハに対応することができなかったため、ウェハの形状及び大きさに応じて、それぞれに適合するウェハアライナ装置を用いる必要があった。
【００２１】
円形のウェハ用のウェハアライナ装置としては、例えば、本出願人が提案した特開平５−３４３５０１号に示す装置がある。この既提案のアライナ装置は、ウェハを保持するターンテーブルと該ターンテーブルを回転させる回転駆動機構とを有するウェハ回転装置と、ターンテーブルをその軸線と直角な平面に沿って少なくとも一方向に移動させるターンテーブル移動装置と、ウェハを保持してターンテーブルの軸線方向に変位させるリフタと、ターンテーブルの回転中心軸線と直交しターンテーブル上のウェハの板面に沿う平面を基準面として、該基準面とターンテーブルの回転中心軸線との交点を基準点としたときの上記基準点とウェハのエッジとの間の距離の情報を含むエッジ位置情報を与えるエッジ位置検出信号をウェハのエッジを非接触で検出して出力するエッジ位置検出器と、ターンテーブルの回転角度を検出して角度検出信号を出力する回転角度検出器と、ウェハを保持したターンテーブルを所定の角度ずつ回転させながら上記エッジ位置検出信号と角度検出信号とをサンプリングしてサンプリングしたエッジ位置検出信号及び角度検出信号を記憶する記憶装置と、エッジ位置検出信号及び角度検出信号にそれぞれ含まれるエッジ位置情報及び回転角度情報を用いてウェハの基準位置に対する偏心量を演算する偏心量演算手段と、偏心量演算手段により演算された偏心量に応じてウェハ回転装置とターンテーブル移動装置とリフタとを制御してウェハの位置を基準位置に合せる位置合せ手段とを備えている。
【００２２】
また、正方形のウェハ用のウェハアライナ装置としては、図３６に示したように、エアシリンダ（図示せず。）を駆動源としたチャックＣ，ＣによりウェハＷＦを保持して機械的に位置決めを行うようにした装置が用いられている。なお図３６において、ＬＦはその上面にウェハＷＦを載せて保持する保持具で、この保持具は、図示しない機構により、上下方向及び図示の矢印ｙ方向に変位させられるようになっている。ウェハＷＦは、保持具ＬＦにより保持された状態でチャックＣ，Ｃの間に移送される。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のウェハアライナ装置では、ＳＥＭＩ規格の円形ウェハと正方形のウェハとの双方の中心合わせ及び角度合わせを行うことができなかったため、半導体プロセス装置において、円形のウェハと正方形のウェハとの双方に対応するためには、２種類のウェハアライナ装置を用意しておく必要があり、設備費が高くなるという問題があった。
【００２４】
また従来のウェハアライナ装置では、ＳＥＭＩ規格のウェハと正方形のウェハとを切り替える際に、アライナ装置を入れ替える必要があるため、調整項目が多くなり、ウェハを切り替える際の作業が面倒になるという問題があった。
更に、正方形のウェハに対して用いられていた従来のアライナ装置は、機械的接触方式によりウェハの中心合わせと角度合わせとを行うものであるため、中心合わせ及び角度合わせを行う際にパーティクルが発生し易いという問題があった。
また正方形のウェハに対して用いる従来のアライナ装置は、ウェハのサイズが変更になった際にチャックの調整を行う必要があるため、作業に手間取るという問題があった。
【００２５】
なお、円形ウェハの偏心量を求める場合と同様に、方形ウェハを回転させてエッジ位置検出器によりそのエッジ（外周縁）位置を全周に亘って検出することにより、方形ウェハの４辺の各部の位置データを求め、この位置データからウェハの偏心量を演算することが考えられる。しかしながら、方形ウェハの場合には、該ウェハを１回転させた際にウェハのエッジとエッジ位置検出器との間に生じる相対的な変位量が大きいため、エッジ位置検出器として検出範囲が著しく長いものを用いることが必要になる。そのため、方形ウェハの場合には、円形ウェハのエッジを検出する場合に用いていたエッジ位置検出器をそのまま用いることがでず、エッジ位置検出器として特注品を用いることが必要になって、そのコストが高くなるという問題が生じる。
【００２６】
本発明の目的は、円形ウェハ用のアライナ装置に用いられていたものと同様のエッジ位置検出器を用いて方形ウェハの位置合せを行うことができるようにしたウェハアライナ装置を提供することにある。
【００２７】
本発明の他の目的は、円形ウェハと方形ウェハとの双方の位置合せを行うことができるようにしたウェハアライナ装置を提供することにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わるウェハアライナ装置は、図３５に示したように、ウェハＷＦを保持するターンテーブル９と該ターンテーブルを回転させる回転駆動機構とを有するウェハ回転装置１００と；ターンテーブル９をその軸線と直角な平面に沿って少なくとも一方向に移動させるターンテーブル移動装置１０１と；ウェハＷＦをターンテーブル９の軸線方向に沿って上下に変位させるウェハ昇降装置１０２と；ターンテーブル９の回転中心軸線と直交しターンテーブル上のウェハＷＦの板面に沿う平面を基準面として、該基準面と回転中心軸線との交点を基準点としたときの基準点とウェハのエッジとの間の距離の情報を含むエッジ位置情報を与えるエッジ位置検出信号をウェハのエッジを非接触で検出して出力するエッジ位置検出器１２と；ターンテーブル９の回転角度を検出して角度検出信号を出力する回転角度検出器１０３と；ウェハＷＦを保持したターンテーブル９を所定の角度ずつ回転させながらエッジ位置検出信号と角度検出信号とをサンプリングしてサンプリングしたエッジ位置検出信号及び角度検出信号を記憶する記憶装置２２と；エッジ位置検出信号及び角度検出信号にそれぞれ含まれるエッジ位置情報及び回転角度情報を用いてウェハの基準位置に対する偏心量を演算する偏心量演算手段１０４と；偏心量演算手段１０４により演算された偏心量に応じてウェハ回転装置１００とターンテーブル移動装置１０１とウェハ昇降装置１０２とを制御してウェハの位置を基準位置に合せる位置合せ手段１０５とを備えたウェハアライナ装置を対象とする。
【００２９】
本発明においては、上記偏心量演算手段１０４が、ウェハが正方形である場合に、基準面上における基準点とウェハの中心との間の距離を偏心距離Ｌｅとして演算し、基準面上で基準点と該基準点からずれた位置にあるウェハの中心とを結ぶ軸を偏心角度軸として該偏心角度軸が、基準面上で基準点を通るように設定された方形ウェハ用基準軸に対してなす角を偏心角θｅとして演算する方形ウェハ偏心量演算手段１０４Ｂを備えている。
本発明においてはまた、上記偏心量演算手段１０４を、方形ウェハ偏心量演算手段の外に更に、円形ウェハ偏心量演算手段１０４Ａを備えた構成とすることができる。この円形ウェハ偏心量演算手段は、ウェハＷＦが円形である場合に、基準面上における基準点とウェハの中心との間の距離を偏心距離Ｌｅとして演算し、基準面上で基準点と該基準点からずれた位置にあるウェハの中心とを結ぶ軸を偏心角度軸として該偏心角度軸が、基準面上で基準点を通るように設定された円形ウェハ用基準軸に対してなす角を偏心角θｅとして演算する。
【００３０】
上記方形ウェハ偏心量演算手段は、基準点に中心が一致し、ウェハの４辺と８つの点で交わるように半径Ｒが設定された仮想の基準円とウェハの４辺との８つの交点のそれぞれと基準点とを結ぶ直線が基準面上で方形ウェハ用基準軸に対してなす角を８つの交点のそれぞれの交点角度データとして、該交点角度データを検出する交点角度データ検出手段と；交点角度データ検出手段により検出された交点角度データと基準円の半径Ｒとを用いて、偏心距離Ｌｅを演算する方形ウェハ偏心距離演算手段と、交点角度データ検出手段により検出された交点角度データと基準円の半径Ｒとを用いて偏心角θｅを演算する方形ウェハ偏心角演算手段とを備えた構成とするのが好ましい。
【００３１】
本発明の好ましい実施態様では、上記交点角度データ検出手段が、ウェハを保持したターンテーブルを初期位置から予め定めた回転方向に回転させたときに最初に基準円と２点で交わることになるウェハの一辺と基準円との２つの交点の内、エッジ位置検出器側に近い方の交点を第１の交点Ａ1 とし、該第１の交点よりも回転方向の後方側に順次並ぶ７つの交点をそれぞれ第２ないし第８の交点Ａ2 ないしＡ8 として、第１ないし第８の交点Ａ1 ないしＡ8 と基準点とをそれぞれ結ぶ直線が方形ウェハ用基準軸に対して成す第１ないし第８の角度θa1ないしθa8を第１ないし第８の交点角度データとして検出するように構成される。
【００３２】
また本発明好ましい実施態様では、上記偏心距離及び偏心角を演算するために、偏心量演算用角度演算手段を設け、偏心角を演算するために更に初期偏角演算手段と偏心角演算用距離演算手段とを設ける。
この場合、初期偏角演算手段は、上記基準面上で第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線に基準点から下ろした垂線が方形ウェハ用基準軸に対して成す角度（θa1＋θa2）／２から９０°を引いた角度をウェハの初期偏角θini として演算する。
【００３３】
また偏心量演算用角度演算手段は、交点角度データ検出手段により検出された交点角度データを用いて、第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線に基準点から下ろした垂線が第１の交点Ａ1 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ1 ＝（θa2−θa1）／２と、第３の交点Ａ3 と第４の交点Ａ4 とを結ぶ直線に基準点から下ろした垂線が第３の交点Ａ3 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ2 ＝（θa4−θa3）／２と、第５の交点Ａ5 と第６の交点Ａ6 とを結ぶ直線に基準点から下ろした垂線が第５の交点Ａ5 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ3 ＝（θa6−θa5）／２と、第７の交点Ａ7 と第８の交点Ａ8 とを結ぶ直線に基準点から下ろした垂線が第７の交点Ａ7 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ4 ＝（θa8＋３６０−θa7）／２またはθ4 ＝（θa8−θa7）／２とを偏心量演算用角度として演算する。
【００３４】
また上記偏心角演算用距離演算手段は、偏心量演算用角度θ1 ないしθ4 と基準円の半径Ｒとを用いて、第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線と基準点との間の距離Ｌ1 ＝Ｒｃｏｓθ1 と、第３の交点Ａ3 と第４の交点Ａ4 とを結ぶ直線と基準点との間の距離Ｌ2 ＝Ｒｃｏｓθ2 と、第５の交点Ａ5 と第６の交点Ａ6 とを結ぶ直線と基準点との間の距離Ｌ3 ＝Ｒｃｏｓθ3 と、第７の交点Ａ7 と第８の交点Ａ8 とを結ぶ直線と基準点との間の距離Ｌ4 ＝Ｒｃｏｓθ4 とを偏心角演算用距離として演算する。
【００３５】
この場合、方形ウェハ偏心距離演算手段は、ウェハの中心を通り前記第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線と直交する直線と基準点との間の距離Δｘ＝Ｒ（ｃｏｓθ4 −ｃｏｓθ2 ）／２と、ウェハの中心を通り第３の交点Ａ3 と第４の交点Ａ4 とを結ぶ直線と直交する直線と基準点との間の距離Δｙ＝Ｒ（ｃｏｓθ1 −ｃｏｓθ3 ）／２とを求めて、ウェハの中心と基準点との間の距離である偏心距離Ｌｅ＝（Δｘ２ ＋Δｙ２ ）１／２ を演算する。
【００３６】
また方形ウェハ偏心角演算手段は、偏心角θｅを演算式θｅ＝ｔａｎ−１｛（Ｌ1 −Ｌ3 ）／（Ｌ4 −Ｌ2 ）｝＋θini により演算する。
【００３７】
円形ウェハ偏心量演算手段は、ウェハの円周部上に第１の特定位置Ｐx1と、該第１の特定位置からそれぞれ９０°，１８０°及び２７０°離れた第２ないし第４の特定位置Ｐx2，Ｐx3及びＰx4とを定めてこれら第１ないし第４の特定位置におけるエッジ位置情報と回転角度情報とを求める特定位置検出手段と、第１ないし第４の特定位置Ｐx1〜Ｐx4のそれぞれの位置におけるエッジ位置情報を用いて、基準面上での基準点とウェハの中心との間の距離を偏心距離として演算する偏心距離演算手段と、ウェハが初期位置にあるときに基準点と第１の特定位置とを結ぶ直線を基線として、円形ウェハ用基準軸が基線に対して成す基線傾斜角θSTを演算し、基準点とウェハの中心点とを結ぶ直線を偏心角度軸として偏心角度軸が基線に対して成す角度を偏心角演算用角度θ0 として演算して、偏心角演算用角度θ0 から基線傾斜角θSTを減じて偏心角θｅを演算する円形ウェハ偏心角演算手段とを備えた構成とするのが好ましい。
【００３８】
円形ウェハの外周に平坦部またはＶノッチ部が設けられている場合には、ウェハの外周に設けられた平坦部または切欠部の位置を検出する平坦部または切欠部検出手段を設けて、該平坦部または切欠部検出手段により検出された平坦部または切欠部の両端位置を含むウェハの円周部上に上記第１の特定位置Ｐx1と、該第１の特定位置からそれぞれ９０°，１８０°及び２７０°離れた第２ないし第４の特定位置Ｐx2，Ｐx3及びＰx4とを定めるようにする。
【００３９】
上記円形ウェハ用基準軸と方形ウェハ用基準軸とは同一の軸でもよく、異なる軸でもよいが、構成を簡単にするためには、両基準軸は同一の軸であることが好ましい。
【００４０】
上記のように、方形ウェハの４辺と仮想した基準円との交点の角度データを用いてウェハの偏心量を演算するようにすると、円形ウェハのエッジを検出するために用いるエッジ位置検出器と同様に検出部の長さが比較的短いエッジ位置検出器を用いて、方形ウェハの偏心量を検出することができる。また方形ウェハの偏心量を検出するために用いるエッジ位置検出器としては、従来円形ウェハのエッジを検出するために用いられていたエッジ位置検出器をそのまま用いることもできる。したがって、本発明によれば、装置のコストを上昇させることなく、方形ウェハの位置合わせを行わせることができるという利点が得られる。
【００４１】
また本発明において、円形ウェハ偏心量演算手段と方形ウェハ偏心量演算手段との双方を備えた構成とした場合には、ハードウェアを何等変更することなく、円形のウェハの位置合せを行う状態と、方形ウェハの位置合せを行う状態とをソフトウェア上で切り替えることができるため、円形ウェハと方形ウェハとの切り替えに要する手間を削減して、半導体装置や液晶表示板等の製造能率を向上させることができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
以下に示す実施形態は、本出願人が先に、円形ウェハの中心合わせと角度合わせとを行うために提案したウェハアライナ装置（特開平５−３４３５０１号）を改良して、円形ウェハだけでなく、正方形のウェハの中心合わせ及び角度合わせをも行うことができるようにしたものである。
そのため、本実施形態においては、ウェハが円形である場合の偏心量を演算する円形ウェハ偏心量演算手段と、ウェハが正方形である場合の偏心量を演算する方形ウェハ偏心量演算手段とを設けて、ウェハの形状に応じてこれらの偏心量演算手段のいずれかによりウェハの偏心量を演算し、演算した偏心量を零にするようにウェハの中心合せと角度合せとを行う。
【００４３】
本発明に係わるウェハアライナ装置のハードウェアとしては、特開平５−３４３５０１号に示された既提案のものをそのまま用いることができる。
図６は、既提案の装置のハードウェアの構成を示したものである。同図において、１はベースフレーム、２は図示のＸ1 −Ｘ2 方向（Ｘ軸方向）に延びるように設けられてベースフレーム１の上に固定されたガイドレール、３はガイドレール２の上を転動する車輪を備えたＸ軸テーブルで、Ｘ軸テーブル３は、ガイドレール２によりＸ1 −Ｘ2 方向のみに移動するようにガイドされている。ベースフレーム１の上にはまたＸ軸駆動用電動機４が取り付けられ、この電動機４の出力軸に送りネジ５が連結されている。送りネジ５は、Ｘ軸テーブル３に設けられた図示しない雌ネジ部に螺合され、電動機４により送りネジ５が回転駆動されることにより、Ｘ軸テーブル３が図示のＸ1 −Ｘ2 方向に移動させられるようになっている。
【００４４】
電動機４には、Ｘ軸テーブル３のＸ方向の移動量の情報を含むパルス信号を出力するＸ軸エンコーダ６が取り付けられている。このＸ軸エンコーダ６は、例えば、電動機４が微小角度回転する毎にパルス信号を発生するように構成されていて、このエンコーダ６から得られる信号からＸ軸テーブル３の移動量が検出される。
【００４５】
Ｘ軸テーブル３の上には、θ軸駆動用電動機７が取り付けられ、電動機７により駆動される回転軸８の上端にターンテーブル９が取り付けられている。ターンテーブル９は、その上面が水平に保たれるように設けられていて、電動機７により、回転軸８の中心軸線に沿うθ軸の回りに回転駆動される。ターンテーブル９の上には中心合わせ及び角度合わせの対象とするウェハが載置される。本発明では、輪郭形状が円形を呈する円形ウェハと、輪郭形状が正方形を呈する方形ウェハとを対象とするが、図６においては、ターンテーブル上に円形ウェハＷＦが載置されている。
【００４６】
図示してないが、ターンテーブル９は、その上に載置されたウェハＷＦを固定するために、例えば真空吸着器等からなるウェハ固定手段を備えていて、該ウェハ固定手段を動作させることにより、ウェハをターンテーブルに対して固定することができるようになっている。
【００４７】
θ軸駆動用電動機７の回転軸８には、θ軸エンコーダ１１が取り付けられている。このエンコーダ１１は、回転軸８が微小角度回転する毎にパルス信号を発生するように構成されていて、このエンコーダが出力パルスを計数することによりターンテーブルの回転角を検出することができるようになっている。
【００４８】
この例では、ターンテーブル９と、電動機７を含むターンテーブル回転駆動機構とにより、ウェハ回転装置１００（図３５参照）が構成され、電動機４と送りネジ５と該送りネジにより移動させられるＸ軸テーブル３とにより、ターンテーブルをその軸線と直角な平面に沿ってＸ軸方向に移動させるターンテーブル移動装置１０１が構成されている。
またθ軸エンコーダ１１により、ターンテーブル９の回転角度を検出する回転角度検出器１０３が構成され、Ｘ軸エンコーダ６により、ターンテーブルのＸ軸方向への移動量を検出するターンテーブル移動量検出器が構成されている。
ベースフレーム１にはまた、ウェハＷＦの端縁（エッジ）位置を検出するエッジ位置検出器１２が支柱１３を介して支持されている。
図示のエッジ位置検出器１２は、ターンテーブル９の上に保持されたウェハＷＦの外周寄りの部分を間にしてウェハＷＦと直交する方向（垂直方向）に相対するように配置された投光器１２ａ及び受光器（光センサ）１２ｂを備えている。
【００４９】
このエッジ位置検出器は、その投光器１２ａ及び受光器１２ｂがそれぞれ同方向に一直線状に延びる投光窓及び受光窓を備えたリニアセンサからなっていて、投光器１２ａ及び受光器１２ｂにそれぞれ設けられた投光窓及び受光窓は、それぞれの長手方向をウェハの径方向に向けた状態で、かつウェハＷＦの外周寄りの部分を非接触で受け入れることができる寸法のギャップを介して対向配置されている。
【００５０】
このエッジ位置検出器においては、投光器１２ａと受光器１２ｂとの間に挿入されたウェハのエッジ位置の変化に応じて受光窓の投光窓から遮られる部分の長さが変化し、受光窓の投光窓から遮られる部分の長さの変化に応じて受光器１２ｂの受光量が変化する。受光器１２ｂは、受光量に相応した（例えば比例した）アナログ信号を出力するため、受光器１２ｂの出力は、ウェハＷＦのエッジ位置の情報を含む信号となる。このエッジ位置検出器としては、ＣＣＤ（電荷結合素子）や、ＰＳＤ（Position Sensitive Detector)（商品名）を用いることができる。
【００５１】
ベースフレーム１にはまた、支持フレーム１４を介してエアシリンダ１５が支持されている。エアシリンダ１５は、そのピストンロッドを垂直上方に向けた状態で設けられていて、該ピストンロッドの上端にリフタ１６が取り付けれている。エアシリンダ１５には、図示しない圧縮空気供給源から電磁弁１７を介して圧縮空気が供給され、該エアシリンダにより、リフタ１６を上下方向（図示のＺ方向）に駆動する駆動機構が構成されている。
【００５２】
リフタ１６は、ターンテーブル９の外周に相応する位置よりも更に外側の位置をターンテーブル９と干渉することなく上下に変位し得るように設けられたフォーク状の部分を有する部材からなっていて、ターンテーブル９の上面よりも更に上方に設定された上昇位置と、ターンテーブル９の上面よりも下方に設定された退避位置との間を変位させられる。
【００５３】
この例では、エアシリンダ１５と、該エアシリンダにより駆動されるリフタ１６と、エアシリンダへのエアの供給を制御する電磁弁１７とにより、ウェハ昇降装置が構成されており、ウェハ固定手段（例えば真空吸着器）によるウェハＷＦのターンテーブルに対する固定を解除した状態で、電磁弁１７からエアシリンダ１５に圧縮空気を供給してリフタ１６を上方に変位させることにより、ウェハＷＦを該リフタにより下方から支えて、ターンテーブル９から離反した状態になる離反位置まで変位させることができるようになっている。またエアシリンダ１５への空気の供給を停止してリフタ１６を退避位置に向けて下降させることにより、ウェハＷＦをターンテーブル９上に保持させることができるようになっている。
【００５４】
Ｘ軸駆動用電動機４、θ軸駆動用電動機７及び電磁弁１７を制御するため、Ａ／Ｄ変換器２０、ＣＰＵ（中央演算処理装置）２１及び記憶装置２２等を有するコンピュータと、ＤＭＡデータ転送回路２３と、Ｘ軸駆動用電動機４及びθ軸駆動用電動機７をそれぞれ制御するＸ軸電動機制御回路２４及びθ軸電動機制御回路２５と、Ｘ軸電動機制御用比較器２６及びθ軸電動機制御用比較器２７とを備えた制御部が設けられている。
【００５５】
Ａ／Ｄ変換器２０は、エッジ位置検出器１２の受光器１２ｂが出力するエッジ位置検出信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換して、ＣＰＵ２１や記憶装置２２に与える。なおエッジ位置検出器１２がエッジ位置検出信号をデジタル信号として出力する場合、Ａ／Ｄ変換器２０は不要である。
【００５６】
上記の装置において、エッジ位置検出器１２は、ターンテーブル９の回転中心軸線と直交し、ターンテーブル上のウェハＷＦの板面に沿う平面を基準面として、該基準面と前記回転中心軸線との交点（以下単にターンテーブルの回転中心という。）を基準点としたときの基準点とウェハＷＦの外周のエッジとの間の距離の情報を含むエッジ位置情報を与えるエッジ位置検出信号を、ウェハＷＦのエッジを非接触で検出して出力するものである。
【００５７】
図７は、エッジ位置検出器１２がウェハＷＦのエッジ位置（端縁位置）を検出している状態を模式的に示したものである。同図に見られるように、投光器１２ａが発した光はウェハＷＦにより遮られ、発光器１２ａが発した光の一部が減じられて受光器１２ｂに到達する。
従って、受光器１２ｂとして、受光量に比例して出力信号の大きさが変化する光センサを用いると、その出力信号Ｓは受光器１２ｂの端からウェハＷＦのエッジ位置までの距離Ｄに比例した信号となる。
【００５８】
図８は、エッジ位置検出器１２の出力特性の一例を示した特性図であり、出力信号Ｓが受光器１２ｂの受光量に比例して変化する様子を示している。図８に示した出力信号Ｓは、アナログ信号（電圧信号）からなっていて、受光器１２ｂの端からウェハＷＦのエッジ位置までの距離Ｄに比例して変化する。本明細書では、この距離Ｄを「エッジ距離」と呼ぶことにする。エッジ距離Ｄは、（出力信号Ｓ）×（エッジ位置検出器１２の仕様によって決まる係数）で演算することができる。
【００５９】
このように、エッジ位置検出器１２の出力信号Ｓは、受光器１２ｂの端からウェハＷＦのエッジ位置までの距離であるエッジ距離Ｄに比例しており、基準点Ｔｃ（ターンテーブル９の回転中心）から受光器１２ｂの端までの距離は既知（一定）であるため、このエッジ位置検出器１２の出力信号Ｓからターンテーブル上のウェハＷＦのエッジ位置の基準点Ｔｃに対する情報（エッジ位置情報）を得ることができる。本明細書では、この信号Ｓをエッジ位置検出信号と呼ぶ。
【００６０】
基準点Ｔｃから受光器１２ｂの端までの距離をＥとした場合、基準点からウェハのエッジまでの距離はＥ−Ｄにより与えられる。ウェハの偏心量を求める際には、エッジ距離Ｄを用いて演算を行ってもよく、基準位置からエッジまでの距離Ｅ−Ｄを用いて演算を行ってもよいが、以下の説明では、エッジ距離Ｄを用いて演算を行うものとする。
【００６１】
エッジ位置検出信号Ｓをアナログ信号とする場合、その信号は電圧信号に限られるものではなく、電流信号であってもよい。またエッジ位置検出信号Ｓはデジタル信号であってもよい。
【００６２】
上記のようなエッジ位置検出器１２を用いた場合、ウェハＷＦの中心Ｗｃが基準点Ｔｃに対してエッジ位置検出器１２側に偏位している場合にエッジ位置検出信号Ｓが小さくなり、ウェハＷＦの中心Ｗｃが基準点Ｔｃに対してエッジ位置検出器１２と反対側に偏位している場合にエッジ位置検出信号Ｓが大きくなる。
【００６３】
円形ウェハのエッジを上記エッジ位置検出器１２により検出した場合に得られるエッジ位置検出信号Ｓと、ウェハの回転角θとの関係を図１０及び図１１に示した。
図１０は、外周に平坦部を有しない円形ウェハＷＦをターンテーブル９上に載せた場合に得られるエッジ位置検出信号Ｓとウェハの回転角θと関係示した説明図である。
【００６４】
図１０（Ａ）は、同図（Ｂ）に示すように、基準点（ターンテーブルの回転中心）Ｔｃとターンテーブルの上に載せられているウェハＷＦの中心Ｗｃとが一致している場合について示したもので、この例では、基準点Ｔｃとエッジ位置検出器１２の中心とを結ぶ直線をＸ軸方向（Ｘ軸テーブルの移動方向）に一致させ、基準点Ｔｃを通り、Ｘ軸に直交する軸をＹ軸としている。エッジ位置検出器１２は、その受光器の受光窓の長さ方向に延びる中心軸線をＸ軸に一致させた状態で配置されている。Ｘ軸は、円形ウェハの偏心量（偏心距離及び偏心角）を求める場合の基準軸（円形ウェハ用基準軸）である。
図１０（Ａ）から明らかなように、ウェハＷＦの中心Ｗｃが基準点Ｔｃに一致している場合には、エッジ位置検出信号Ｓがターンテーブル９の回転角度θの変化に対して一定の値を示す。
【００６５】
また図１０（Ｃ）は、同図（Ｄ）に示すように、ターンテーブル９の上に載せられたウェハＷＦの中心位置Ｗｃが基準点Ｔｃに対して偏心距離Ｌｅだけずれ、かつ、基準点ＴｃとウェハＷＦの中心Ｗｃとを結ぶ直線がＸ軸に対して偏心角θｅだけ傾いているときに得られるエッジ位置検出信号Ｓをターンテーブルの回転角θに対して示したものである。
【００６６】
図１０（Ｃ）から明らかなように、ウェハＷＦの中心Ｗｃが基準点Ｔｃからずれている場合には、エッジ位置検出信号Ｓがターンテーブルの回転角θに対して示す変化の曲線が略正弦波形状を呈する。
図１０（Ｃ）においては、エッジ位置検出信号Ｓの最大値をＳmax とし、最小値をＳmin としている。また、最大値Ｓmax に対応するターンテーブル９の回転角度をθmax とし、最小値Ｓmin に対応するターンテーブル９の回転角度をθmin としている。
【００６７】
図１１（Ｂ）ないし（Ｅ）は、同図（Ａ）に示すように、外周に平坦部イが設けられたウェハＷＦをターンテーブル９の上に載せた場合に得られるエッジ位置検出信号Ｓをターンテーブルの回転角θに対して示したもので、同図（Ｂ）ないし（Ｅ）はそれぞれ、ウェハが種々の異なる方向に偏心した状態でターンテーブル９の上に載せられた場合のエッジ位置検出信号Ｓの変化を示している。
なお、図１１（Ｂ）ないし（Ｅ）において、θｃは平坦部イの中心位置に対応するターンテーブル９の回転角度を示している。
【００６８】
本発明のアライナ装置に設けられるコンピュータは、所定のプログラムを実行することにより、ウェハを保持したターンテーブルを所定の角度ずつ回転させながらエッジ位置検出信号と角度検出信号とをサンプリングして、サンプリングしたエッジ位置検出信号及び角度検出信号にそれぞれ含まれるエッジ位置情報及び回転角度情報を用いてウェハの基準位置に対する偏心量を演算する偏心量演算手段と、偏心量演算手段により演算された偏心量に応じてウェハ回転装置とターンテーブル移動装置とウェハ昇降装置とを制御してウェハの位置を基準位置に合せる位置合わせ手段とを構成する。
【００６９】
本発明のアライナ装置において、ターンテーブル９上にウェハＷＦが搬入されると、ターンテーブル９に設けられた真空吸引手段等によりウェハＷＦがターンテーブル９に固定される。ウェハがターンテーブルに固定されると、先ず偏心量演算手段がウェハＷＦの偏心量を演算する過程を行う。この過程では、ウェハＷＦを初期位置から一方向に単位角度Δθずつ回転させて、ウェハＷＦが単位角度回転する毎にエッジ位置検出信号Ｓをサンプリングし、サンプリングしたエッジ位置検出信号Ｓのデジタル換算値を記憶装置２２に記憶させる。このようにしてサンプリングしたエッジ位置検出信号を微分処理してウェハＷＦの平坦部の両端位置でのエッジ位置検出信号の特異な変化を検出することにより、ウェハの平坦部の両端位置を検出する。そして、平坦部の両端位置を含むウェハＷＦの円周部の任意の位置に第１ないし第４の特定位置を設定し、これらの特定位置でのエッジ位置情報を用いて、ウェハの偏心量を演算する。
【００７０】
位置合わせ手段は、上記のようにして演算された偏心量に応じてウェハ回転装置とターンテーブル移動装置と昇降装置とを制御することにより、ウェハの位置合せを行う。
【００７１】
なおウェハの偏心量を演算する際には、先ずウェハＷＦの全周に亘ってエッジ位置検出信号をサンプリングして、サンプリングしたすべての信号を記憶装置に記憶させた後に、記憶させたエッジ位置検出信号を記憶装置から読み出してウェハの平坦部の検出を行うようにしてもよいが、偏心量の演算を効率よく行うためには、ウェハＷＦの各部のエッジ位置情報をサンプリングする毎に、サンプリングしたエッジ位置検出信号を微分処理して平坦部の検出を行うようにするのが好ましい。
【００７２】
コンピュータは、ターンテーブル９を単位角度Δθずつ回転させる毎に読み込んだエッジ位置検出信号Ｓｘのデジタル変換値とθ軸エンコーダ（回転角度検出器）７により検出された回転角度とを読み込み、ｘ番目のサンプリング位置で読込んだエッジ位置検出信号Ｓｘと、ｘ番目のサンプリング位置においてθ軸エンコーダ７により検出された回転角度θx とを一対のエッジ位置データとして、例えば図９に示すようなテーブル（以下エッジ位置情報テーブルと呼ぶ。）の形で、記憶装置２２に記憶する。
【００７３】
図示の例では、エッジ位置検出器１２から読み出したエッジ位置検出信号をメモリに記憶させる動作を迅速に行なわせるために、ＤＭＡデータ転送回路（ダイレクトメモリアクセス回路）２３を設けている。ＤＭＡデータ転送回路２３は、コンピュータの入出力機器相互間、入出力機器と記憶装置間、及び記憶装置内のメモリ相互間のデータの転送を、ＣＰＵ２１を経由することなく、直接行わせる働きをする回路である。ＤＭＡデータ転送回路がＣＰＵ２１との間でやり取りする信号は、データバスの解放、復帰のための信号だけである。従って、ＤＭＡデータ転送回路を用いて入出力機器間、入出力機器とメモリ間、及びメモリ相互間のデータの転送を行わせると、データの転送を行う際のＣＰＵ２１の占有時間を、ＣＰＵを介してデータの転送を行わせる場合の数％以下にすることができる。そのため、ＤＭＡデータ転送回路２３を用いると、ウェハのエッジ位置の検出・記憶動作と、データの処理とをウェハの回転中に実施することができるようになる。
【００７４】
なおエッジ位置検出信号のサンプリング間隔を与える単位回転角度Δθは実際には、充分微小な値（例えば0.05°）に設定されるが、図９に示した例では、説明を簡単にするため、単位回転角度Δθを１°としている。
【００７５】
図９において、θ及びＳの添字ｘはサンプリング回数をカウントするカウンタのカウント値である。このカウンタのカウント値は、ターンテーブル９が単位回転角度Δθだけ回転する毎に＋１ずつ増加（インクリメント）される。カウント値ｘの初期値は０である。
【００７６】
図９に示したターンテーブルの回転角度θx は、乗算記号を「＊」とすると、次式で示すことができる。
θx ＝ｘ＊Δθ …（１）
【００７７】
なお、エッジ位置情報テーブルは、ｘ番目にサンプリングされたエッジ位置検出信号Ｓｘから求められるエッジ距離Ｄと回転角度θｘとを用いて作成してもよいが、以下の説明では、図９に示したように、エッジ位置検出信号Ｓｘと回転角度θｘとを用いてエッジ位置情報テーブルを作成するものとする。
【００７８】
ＣＰＵ２１が実現する偏心量演算手段は、ウェハが円形である場合に該ウェハの偏心量を演算する円形ウェハ偏心量演算手段と、ウェハが正方形である場合に該ウェハの偏心量を演算する方形ウェハ偏心量演算手段とにより構成される。
円形ウェハ偏心量演算手段は、ウェハが円形である場合に、基準面上における基準点とウェハの中心との間の距離を偏心距離Ｌｅとして演算し、基準面上で基準点と該基準点からずれた位置にあるウェハの中心とを結ぶ軸を偏心角度軸として該偏心角度軸が、基準面上で基準点を通るように設定された円形ウェハ用基準軸に対してなす角を偏心角θｅとして演算する。
【００７９】
また方形ウェハ偏心量演算手段は、ウェハが正方形である場合に、基準面上における基準点とウェハの中心との間の距離を偏心距離Ｌｅとして演算し、基準面上で基準点と該基準点からずれた位置にあるウェハの中心とを結ぶ軸を偏心角度軸として該偏心角度軸が、基準面上で基準点を通るように設定された方形ウェハ用基準軸に対してなす角を偏心角θｅとして演算する。
【００８０】
位置合わせ手段は、ウェハが円形である場合には、上記円形ウェハ偏心量演算手段により演算された偏心距離Ｌｅ及び偏心角θｅを実質的に零にするようにウェハの中心合せを行い、ウェハが正方形である場合には、上記方形ウェハ偏心量演算手段により演算された偏心距離Ｌｅ及び偏心角θｅを実質的に零にするようにウェハの中心合せ及び角度合わせを行う。
【００８１】
上記の位置合わせ手段は、偏心量演算手段により演算されたウェハＷＦの偏心距離Ｌｅ及び偏心角θｅを零にするために必要な電動機４及び７の回転量を演算して、演算した回転量だけ電動機４及び７を回転させることを指令するＸ軸電動機回転量指令信号及びθ軸電動機回転量指令信号をそれぞれＸ軸電動機制御回路２４及びθ軸電動機制御回路２５に入力する。
【００８２】
Ｘ軸電動機制御回路２４及びθ軸電動機制御回路２５はそれぞれ、ＣＰＵ２１が出力するＸ軸電動機回転量指令信号及びθ軸電動機回転量指令信号を、電動機４及び７のそれぞれの回転量を与えるＸ軸電動機回転量信号及びθ軸電動機回転量信号に変換し、これらの回転量信号をそれぞれＸ軸電動機制御用比較器２６及びθ軸電動機制御用比較器２７に与える。
【００８３】
比較器２６及び２７はそれぞれ、Ｘ軸電動機回転量信号及びθ軸電動機回転量信号と、エンコーダ６及び１１がそれぞれ出力するＸ軸電動機回転量検出信号及びθ軸電動機回転量検出信号（電動機４及び７の実際の回転量を示す信号）とを比較して、比較した信号の差信号により電動機４及び７を駆動することにより、ウェハの偏心距離Ｌｅ及び偏心角θｅを零にするために必要なだけ電動機４及び７を回転させる。
【００８４】
なおＸ軸テーブル３を駆動するＸ軸駆動用電動機４及びターンテーブル９を駆動するθ軸駆動用電動機７としてパルスモータを用いる場合には、エンコーダ６及び１１と比較器２６及び２７とを省略して、ＣＰＵ２１が出力する回転量指令信号に応じて電動機４及び７に駆動パルスを与えるだけでＸ軸テーブル３及びターンテーブル９を演算された量だけ変位させることができる。
【００８５】
円形ウェハの偏心量の演算
次に円形ウェハ偏心量演算手段がウェハの偏心量を演算する際の演算方法につき説明する。前述のように、角度合せを必要とする円形ウェハは、その外周に平坦部イまたはＶノッチを有していて、該平坦部イまたはＶノッチを所定の方向に向けるように角度合せをする。したがって、円形ウェハの偏心量を演算する際には、先ずその外周の平坦部イまたはＶノッチの位置を判別する。
【００８６】
外周の一部に平坦部イが設けられた円形ウェハＷＦをターンテーブル９上に載せた場合には、図１１（Ｂ）ないし（Ｅ）に見られるように、エッジ位置検出信号Ｓ（エッジ距離Ｄに比例する信号）、平坦部イの部分において他の円周形状の部分とは著しく異なる変化を示す。このようなエッジ位置検出信号Ｓの変化の特異性を利用することにより、平坦部イの位置を判別することができる。
同様に、ウェハの外周に平坦部の代りにＶノッチが設けられている場合にも、そのＶノッチの部分でエッジ位置検出信号の波形が特異な変化を示すので、その変化の特異性を利用してＶノッチの位置を判別することができる。
以下ウェハの外周の一部に平坦部イが設けられている場合について、その平坦部を判別する方法を説明する。
【００８７】
平坦部の判別方法１
一例として、エッジ位置検出信号Ｓが図１１（Ｃ）のような変化を示す場合について説明する。
平坦部におけるエッジ位置検出信号Ｓの変化の特異性を抽出するためには、エッジ位置検出信号Ｓを回転角θに対して微分すればよい。図１２は、図１１（Ｃ）に示したエッジ位置検出信号Ｓを微分した結果を示したイメージ図である。図１１（Ｃ）のエッジ位置検出信号Ｓを微分すると、図１２に示すように、その微分値ΔＳ／Δθは、平坦部の両端において極めて大きな変化率を示す。したがって、図１２に示すように、エッジ位置検出信号Ｓの微分値ΔＳ／Δθを適切な値の基準値Ｋ1p，Ｋ1mと比較して、微分値ΔＳ／Δθが基準値Ｋ1pより大きくなるときのカウント値ｘを求めれば、平坦部の始端位置までの回転角度（平坦部の始端位置が検出されたときのターンテーブルの回転角度）θx0を求めることができ、微分値ΔＳ／Δθが基準値Ｋ1mより小さくなるときのカウント値ｘを求めることにより、平坦部の終端位置までの回転角度（平坦部の終端位置が検出されたときのターンテーブルの回転角度）θx1を求めることができる。このとき平坦部の中心位置までの回転角度θｃは下記の（２）式または（３）式により求めることができる。
θｃ＝（θx0＋θx1）／２ …（２）
θｃ＝θx0＋｛（θx1−θx0）／２｝ …（３）
ただし、ターンテーブル９の回転角度は、３６０度までであるので、算出した回転角度が３６０度を越える場合は、その算出値から３６０度を減算して、３６０度以内の角度に変換する必要がある。
【００８８】
図６に示したアライナ装置では、ターンテーブル９の回転角度θx と、回転角度θx に対応したエッジ位置検出信号Ｓx とが、図９に示すようなテーブルの形で記憶装置に記憶されているので、上述した微分値ΔＳ／Δθは、次式によって求めることができる。
ΔＳ／Δθ＝（Ｓx −Ｓx-1 ）／Δθ …（４）
ここでΔθはターンテーブル９の単位回転角度である。また例えばサンプリング回数を計数するカウンタのカウント値がｘ＝１０である場合、Ｓx ＝Ｓ10であり、Ｓx-1 ＝Ｓ9 である。
【００８９】
上記の（４）式によりエッジ距離の微分値ΔＳ／Δθを演算して、ΔＳ／Δθ＞ｋ1pとなるときのカウント値ｘを求めれば、平坦部の始端位置に対応するターンテーブル９の回転角度θx0を求めることができる。同様に、ΔＳ／Δθ＜ｋ1mとなるときのカウント値を求めることにより、平坦部の終端位置に対応するターンテーブル９の回転角度θx1を求めることができる。
【００９０】
平坦部の判別方法２
上述した「平坦部の判別方法１」だけでも平坦部イを検出することができるが、上記の判別方法に加えて、または上記の方法に代えて、以下に示す判別方法２を行うようにしてもよい。
図１３は、「平坦部の判別方法２」を説明する説明図であり、同図（Ａ）は図１２のエッジ位置検出信号Ｓの微分波形を拡大して示した図である。
図１３（Ａ）に示した例において、ｘ回目にサンプリングされたエッジ位置検出信号Ｓx に対して演算した微分値をΔＳx ／Δθ、１回前にサンプリングされたエッジ位置検出信号Ｓx-1 に対して演算した微分値をΔＳx-1 ／Δθとし、これらの微分値ΔＳx ／ΔθとΔＳx-1 ／Δθとの比ΔＳx ／ΔＳx-1 （＝（ΔＳｘ／Δθ）／（ΔＳx-1 ／Δθ））を求めて回転角θに対して図示すると、図１３（Ｂ）に示すようになる。
【００９１】
即ち、ウェハが回転中心に対して偏心している場合、エッジ位置検出信号Ｓの微分値ΔＳx ／Δθは、全体としては回転角θに対してほぼ正弦波状（実際にはエッジの形状の微小な変化により細かいノイズが乗る）に変化し、ターンテーブルの回転角度が平坦部の始端位置に対応する回転角度θx0に一致したときに正のピーク値に向けて急峻に立ち上がる。エッジ位置検出信号Ｓの微分値ΔＳx ／Δθはまた、回転角度が平坦部の中心に対応する角度θｃに一致する位置で符号が正から負に変化し、回転角度が平坦部の終端位置に対応する回転角度θx1に一致する位置で負のピーク値からほぼ零に急峻に変化する。微分値ΔＳx ／Δθがほぼ零から正のピーク値に急峻に立ち上がる平坦部の始端位置（角度θx0の位置）では、微分値の比の分子ΔＳｘ／Δθの大きさに比べて分母ΔＳx-1 ／Δθの大きさが非常に小さい（ほぼ零である）ため、微分値の比は図１３（Ｂ）に示すように、非常に大きなピーク値を有するパルス波形ｅ1 を呈する。
【００９２】
また微分値の比ΔＳx ／ΔＳx-1 は、微分値が正から負に変化する平坦部の中心位置（角度θｃの位置）の前後で負側に変化するパルス波形ｅ2 及び正側に変化するパルス波形ｅ3 を呈し、平坦部の終端部の位置（角度θx1の位置）でほぼ零に変化するパルス波形ｅ4 を呈する。平坦部の終端部の位置では、微分値の比の分子ΔＳｘ／Δθの大きさに比べて分母ΔＳx-1 ／Δθの大きさが大きいため、平坦部の終端部位置θx1で生じる微分値の比のパルス波形ｅ4 は、図１３（Ｂ）に示すように小さなピーク値を示す。微分値の比ΔＳx ／ΔＳx-1 はまた、微分値ΔＳ／Δθが負から正に変化する位置（図１３の角度θf の位置）の前後で負側に変化するパルス波形ｅ5 及び正側に変化するパルス波形ｅ6 を呈する。 このように、微分値の比ΔＳx ／ΔＳx-1 は、平坦部の始端部の位置（θx0）でピーク値が非常に大きいパルス波形ｅ1 を呈るすため、適当な基準値（しきい値）ｋを設定してこのパルス波形ｅ1 を検出することにより、平坦部の始端部の位置を他の位置と明確に区別して検出することができる。
【００９３】
図６に示したアライナ装置では、図９に示すように、ターンテーブル９の回転角度θx と、回転角度θx に対応したエッジ位置検出信号Ｓx とが記憶装置に記憶されているので、上記微分値の比（ΔＳx ／ΔＳx-1 ）は、次式により演算することができる。
ΔＳx ／ΔＳx-1 ＝｛（Ｓx −Ｓx-1 ）／Δθ｝／｛（Ｓx-1 −Ｓx-2 ）／
Δθ｝
＝（Ｓx −Ｓx-1 ）／（Ｓx-1 −Ｓx-2 ） …（５）
【００９４】
上記の式により演算された微分値の比（ΔＳx ／ΔＳx-1 ）が基準値ｋを超えた時［（ΔＳx ／ΔＳx-1 ）＞ｋとなった時］のカウント値ｘを求めれば、平坦部の始端部の位置に対応するターンテーブル９の回転角度θxoを検出することができる。
【００９５】
またｘ回目にサンプリングされたエッジ位置検出信号Ｓx について演算した微分値ΔＳx ／Δθと、その次（ｘ＋１回目）にサンプリングされたエッジ位置検出信号Ｓx+1 について演算した微分値ΔＳx+1 ／Δθとの比ΔＳx ／ΔＳx+1 ［＝（ΔＳx ／Δθ）／（ΔＳx+1 ／Δθ）］を求めると、該微分値の比ΔＳx ／ΔＳx+1 は、図１３（Ｃ）に示すように、平坦部の終端部位置θx1で非常に大きなピーク値を有するパルス波形ｅ1 ´を呈する。従って、適当な基準値（しきい値）ｋ´を設定してこのパルス波形ｅ1 ´を検出することにより、平坦部の終端部位置に対応する回転角度θx1を他の位置に対応する回転角度と明確に区別して検出することができる。
【００９６】
上記微分値の比（ΔＳx ／ΔＳx+1 ）は、次式により演算することができる。ΔＳx ／
ΔＳx+1 ＝｛（Ｓx −Ｓx-1 ）／Δθ｝／｛（Ｓx+1 −Ｓx ）／Δθ｝
＝（Ｓx −Ｓx-1 ）／（Ｓx+1 −Ｓx ） …（６）
上記の式により演算された微分値の比（ΔＳx ／ΔＳx+1 ）が基準値ｋ´を超えた時のカウント値ｘを求めれば、平坦部の終端部に対応するターンテーブル９の回転角度θx1を検出することができる。
【００９７】
平坦部の判別方法３
エッジ位置検出信号Ｓの２次微分値Δ２ Ｓ／Δ２ θ＝｛（ΔＳx ／Δθ）−（ΔＳx-1 ／Δθ）｝／Δθを求めると、図３７に示すように、平坦部の始端部の位置及び終端部の位置に対応するターンテーブル９の回転角度θx0及びθx1で非常に大きなピーク値を有するパルス波形ｅ6 及びｅ7 を呈する。従って、適当な基準値（しきい値）ｋ″を設定してこのパルス波形ｅ6 及びｅ7 を検出することにより、平坦部の始端部の位置及び終端部の位置に対応する回転角度θx0及びθx1を他の位置に対応する回転角度と明確に区別して検出することができる。
【００９８】
偏心量の演算方法
次に図１４を参照して、エッジ位置検出信号Ｓを用いて行う偏心量の演算方法の一例を説明する。前述のように、エッジ位置検出信号Ｓx とターンテーブルの回転角度θx とから、平坦部の始端位置（ターンテーブル９の回転角度θxoに対応するウェハの円周上の位置）、及び平坦部の終端位置（ターンテーブル９の回転角度θx1に対応するウェハの円周上の位置）を求めることができる。
【００９９】
このようにしてウェハの平坦部の位置が検出されたときに、該平坦部の両端位置（始端位置及び終端位置）を含むウェハの円周上の任意の位置に、基準点（ターンテーブルの回転中心）Ｔｃを中心にして９０度間隔で第１ないし第４の特定位置Ｐx1ないしＰx4を設定すると、これらの特定位置におけるエッジ距離と回転角度の情報を用いてウェハの偏心距離と偏心角とを演算することができる。
【０１００】
上記第１ないし第４の特定位置Ｐx1ないしＰx4は、ウェハの円周上（平坦部を除く部分）の任意の位置に定めることができるが、ここでは、簡単にするために、図１４に示したように、ウェハの平坦部の終端位置（角度θx1の位置）を第１の特定位置Ｐx1とし、基準点Ｔｃを中心にして、第１の特定位置Ｐx1からそれぞれ９０度，１８０度及び２７０度離れた位置［角度θx2（＝θx1＋９０度）の位置、角度θx3（＝θx1＋１８０度）の位置及び角度θx4（＝θx1＋２７０度）の位置］を第２の特定位置Ｐx2ないし第４の特定位置Ｐx4とする。これら第１の特定位置ないし第４の特定位置Ｐx1ないしＰx4でそれぞれエッジ位置検出器１２が出力するエッジ位置検出信号Ｓx1，Ｓx2，Ｓx3及びＳx4から求めたエッジ距離をそれぞれＤx1、Ｄx2、Ｄx3及びＤx4とする。
ただし、ターンテーブル９の回転角度は３６０度までであるので、θx1、θx2、θx3及びθx4が３６０度を越える場合には、算出されたθx1、θx2、θx3及びθx4の内、３６０度を越える角度について３６０度を減算して、３６０度以内の角度に変換する必要がある。
【０１０１】
角度θx1ないしθx4の位置におけるエッジ位置検出信号Ｓx1、Ｓx2、Ｓx3及びＳx4が分かると、ウェハＷＦの中心位置Ｗｃの基準点Ｔｃに対する偏心距離Ｌe と、偏心角演算用角度θ0 と、偏心角θｅとを下記の（７）式ないし（９）式により演算することができる。ここで、偏心角θｅは、基準点Ｔｃと該基準点からずれているウェハの中心Ｗｃとを結ぶ直線を偏心角度軸としたときに、該偏心角度軸がＸ軸（円形ウェハ用基準軸）に対して成す角度である。
Ｌｅ＝（１／２）＊｛（Ｄx1−Ｄx3）２ ＋（Ｄx2−Ｄx4）２ ｝１／２
…（７）
θ0 ＝ｔａｎ−１｛（Ｄx2−Ｄx4）／（Ｄx1−Ｄx3）｝ …（８）
θe ＝θ0 −θST …（９）
【０１０２】
ここで、偏心角演算用角度θ0 は、ターンテーブルが３６０度回転して回転開始前と同じ初期位置に戻った時に、基準点ＴｃとウェハＷＦの中心位置Ｗｃとを結ぶ偏心角度軸が、第１の特定位置Ｐx1と第３の特定位置Ｐx3とを結ぶ直線（この直線を「基線」と呼ぶことにする。）に対してなす角度である。
また式（９）において、角度θSTは、図１４に示すように、Ｘ軸が第１の特定位置Ｐx1と第３の特定位置Ｐx3とを結ぶ直線に対してなす角度である。図１４に示した例では、角度θSTの大きさが（３６０°−θx1）に相当するので、θx1が決定されるとθSTは既知となる。
【０１０３】
ウェハの中心合わせ及び角度合わせ（ウェハの位置合わせ）
図６に示したアライナ装置では、上記のようにして偏心距離Ｌe 、偏心角θe 及び偏心角演算用角度θ0 を求めた後、位置合わせ過程を行う。この位置合わせ過程では、以下に示すステップ（ａ）ないし（ｅ）を行ってウェハの中心合わせと角度合わせとを行う。
（ａ）ＣＰＵ２１からθ軸電動機制御回路２５に対して、ターンテーブル９をθe だけ回転させるための指令を与える。これによりウェハの偏心角を零にして、ウェハＷＦの中心位置ＷｃをＸ軸上に移動させる。
（ｂ）次に、ＣＰＵ２１から電磁弁１７に指令を与えてエアシリンダ１５を動作させ、リフタ１６を上昇させて、ウェハＷＦをターンテーブル９から持ち上げる。
（ｃ）次いで、ＣＰＵ２１からＸ軸電動機制御回路２４にＸ軸テーブル３をＬe だけ移動させるための指令を与える。
これにより、Ｘ軸駆動用電動機４を回転させてＸ軸テーブル３をＬe だけ移動させて偏心距離を零にし、ウェハの中心Ｗｃを基準点（ターンテーブルの中心）Ｔｃに一致させる。
（ｄ）その後、ＣＰＵ２１から電磁弁１７に指令を与えてリフタ１６を下降させ、ウェハＷＦをターンテーブル９の上に戻す。これにより、ウェハの中心合わせを完了する。
（ｅ）ＣＰＵ２１からθ軸電動機制御回路２５に指令を与えて、ウェハＷＦの平坦部の中心線が所定の角度を向く位置までターンテーブル９を回転させて、ウェハの角度合わせを行う。
なお、Ｘ軸テーブル３が移動する方向は次のようにして判定できる。即ち、ターンテーブル９が或回転角度にあるときのエッジ位置検出信号をＳ1 とし、１８０°異なる方向でのエッジ位置検出信号をＳ2 としたときに、Ｓ1 とＳ2 とを比較して、Ｓ1 ＞Ｓ2 ならば、Ｘ軸テーブル３の移動方向はエッジ位置検出器１２から遠ざかる方向であり、Ｓ1 ＜Ｓ2 ならばエッジ位置検出器へ近づく方向である。
【０１０４】
一般にウェハの中心合わせが完了した際には、平坦部イの中心線が規定の方向に対して図１４に示した角度θｋ＋（α／２）［°］傾いている。ここでθｋを偏心量修正後傾き角と呼ぶことにする。
ウェハの角度合わせを行うためには、偏心角θｅ及び偏心距離Ｌｅをそれぞれ零にする修正を行った後に、平坦部の中心線Ａｃを所定の方向に向けるように、ターンテーブル９の角度を修正する必要がある。ここで、平坦部の中心線ＡｃをＸ軸に一致させるように角度合わせを行うものとすると、図１４に示した偏心角θｅ及び偏心距離Ｌｅを零にした後、偏心量修正後傾き角θｋにα／２を加えた角度θｋ＋（α／２）［°］だけターンテーブルの角度を修正する必要がある。上記のように第１の特定位置Ｐx1を平坦部の終端部位置に設定した場合、図１４において、偏心距離Ｌe が充分に小さいときには、偏心距離Ｌｅを零にした状態で、傾き角θｋが前述の偏心角演算用角度θ0 にほぼ等しいため、実用上は、ターンテーブル９を図１４においてθ0 ＋（α／２）だけ反時計方向に回転させることにより角度合わせを行うことができる。
【０１０５】
しかしながら、偏心距離Ｌe が大きい場合、または偏心距離Ｌｅが小さくても、正確に平坦部の中心線を所定角度に一致させたい場合には、偏心角演算用角度θ0 、偏心距離Ｌｅ、平坦部の終端位置を与える角度θx1、及び角度θx1に対応するエッジ位置検出信号Ｓx1等から、数学的に偏心量修正後傾き角θｋを演算して、図１４において、ターンテーブル９をθｋ＋（α／２）［°］だけ反時計方向に回転させる必要がある。
【０１０６】
ここで、偏心量修正後傾き角θk は、図１４に示すように、ターンテーブル９の回転中心位置ＴｃとウェハＷＦの中心位置Ｗｃとを結ぶ直線（偏心角度軸）が、ウェハＷＦの中心位置Ｗｃと平坦部の終端位置とを結ぶ直線に対してなす角度である。
【０１０７】
図１４に示した例の場合、下記のようにして数学的に偏心量修正後傾き角θｋを演算することができる。
先ず、ターンテーブル９の回転中心位置Ｔc から第１の特定位置Ｐx1までの距離ｐ、偏心量Ｌｅ及び偏心角演算用角度θ0 から、ウェハＷＦの中心位置Ｗc と位置Ｐx1との間の距離ｒ（ウェハの半径）を以下に示す（１０）式により演算する。ここで距離ｐは、エッジ位置検出器１２とターンテーブル９との間の距離（この距離はアライナ装置の仕様により決まっている。）からエッジ距離Ｄx1を差し引くことにより求めることができる。
ｒ＝［｛ｐ２ ＋Ｌe ２ −２＊ｐ＊Ｌe ＊ｃｏｓ（θ0 ）］１／２
…（１０）
なおウェハＷＦの直径、平坦部の大きさ等は仕様で決っているので、ウェハＷＦの半径ｒは、仕様で決まっているウェハの直径から求めるようにしてもよい。
【０１０８】
また、図１４に示した位置Ｐx1から偏心角度軸に対して垂直な直線を引いたときの交点の位置をＰk とし、角度Ｐk Ｐx1 Ｔc をβとすると、角度βは次式により求めることができる。
β＝１８０−９０−θ0 ［°］ …（１１）
【０１０９】
また位置Ｐk から位置Ｐx1までの距離ｑは、ターンテーブル９の回転中心位置Ｔc から位置Ｐx1までの距離ｐと（１１）式により演算された角度βとから次式により演算することができる。
ｑ＝ｐ＊ｃｏｓβ …（１２）
従って、偏心量修正後傾き角θk は次式により演算することができる。
θk ＝ｓｉｎ−１（ｑ／ｒ) ［°］ …（１３）
【０１１０】
上記の説明では、平坦部の中心線ＡｃをＸ軸に一致させた状態を角度合わせが行われた状態としたが、平坦部の中心軸線をＸ軸に対して特定の角度φだけ傾いた方向に向けた状態を角度合わせが行われた状態とする場合もある。この場合も、偏心距離Ｌｅが充分に小さければ、中心合わせが行われた状態からターンテーブルをφ−｛θ0 ＋（α／２）｝［°］だけ回転させることにより、角度合わせを行うことができる。
【０１１１】
また偏心量Ｌe が大きい場合、または偏心量が小さくても、角度合わせが行われた状態で平坦部の中心線の方向をＸ軸に対して特定の角度φだけ傾いた方向に正確に一致させたい場合は、前述の例と同様に、偏心角演算用角度θ0 の代わりに偏心量修正後傾き角θｋを使用してφ−｛θｋ＋（α／２）｝［°］だけターンテーブル９を回転させる。
【０１１２】
なお、上記の説明ではターンテーブル９を３６０度まで回転させたが、平坦部が検出され、第１ないし第４の特定位置Ｐx1ないしＰx4におけるエッジ距離Ｄx1〜Ｄx4と回転角度θx1〜θx4が得られて、偏心距離Ｌｅ，偏心角演算用角度θ0 及び偏心角θｅが演算された所で、エッジ位置の検出を中止し、その後ターンテーブル９を初期位置まで回転させて、中心合わせ及び角度合わせを行うようにしてもよい。
【０１１３】
また、第１ないし第４の特定位置Ｐx1ないしＰx4のそれぞれにおけるエッジ距離Ｄx1ないしＤx4及び回転角度θx1ないしθx4のデータが得られた所でエッジ位置検出のためのターンテーブル９の回転を中止して、偏心距離Ｌｅ，偏心角演算用角度θ0 及び偏心角θｅを演算し、その後、ターンテーブル９を初期位置まで回転させることなく、エッジ距離Ｄx1ないしＤx4及び回転角度θx1及びθx4のデータが得られた位置から中心合わせ及び角度合わせを行う過程に移行するようにしてもよい。但しこの場合は、ターンテーブルは初期位置に戻っていないので、ターンテーブルの回転を中止した位置までの回転角度θx を加味して、ウェハの中心合わせ及び角度合わせを行う際の変位量及び回転量を決める必要がある。
【０１１４】
次に、図１５ないし図２０を用いて、輪郭形状が正方形を呈する方形ウェハの偏心量を求める方法を説明する。
方形ウェハＷＦの偏心量を検出する場合には、図１５に示すように、ターンテーブルの回転中心を基準点Ｔｃとして、該基準点Ｔｃに中心が一致し、直径２ＲがウェハＷＦの対角線の長さよりも短い基準円Ｃを基準面上に仮想する。基準面は、円形ウェハの場合と同様に、ターンテーブル９の回転中心軸線と直交し、ターンテーブル上のウェハＷＦの板面に沿う平面である。基準円Ｃの直径２Ｒは、ウェハＷＦの偏心量が最も大きい場合でも該基準円Ｃが必ずターンテーブル上のウェハＷＦの４辺と８つの交点で交わるように、小さめに設定しておく。また基準面上に、基準点Ｔｃを通る方形ウェハ用基準軸（Ｘ軸）を設定する。図示の例では、円形ウェハ用基準軸と同様に、基準点Ｔｃとエッジ位置検出器１２の中心とを結ぶ直線に沿うようにＸ軸を設定している。
【０１１５】
方形ウェハＷＦの偏心量を検出する際にも、ターンテーブル９を一方向に単位回転角度Δθずつ回転させて、ターンテーブルが単位角度Δθ回転する毎に読み込んだエッジ位置検出信号Ｓｘ（または該信号から求めたエッジ距離Ｄｘ）と回転角度θｘとを記憶させて、図９に示したものと同様な構造のエッジ位置情報テーブルを作成する。
【０１１６】
ターンテーブルがΔθ回転する毎に読み込んだエッジ位置検出信号に含まれるエッジ位置情報に基づいて、基準点（ターンテーブルの回転中心）Ｔｃから一定の距離Ｒ（基準円の半径）の位置に一致するウェハＷＦの外周側のエッジ位置を、基準円ＣとウェハＷＦの４辺との交点Ａ1 ，Ａ2 ，…，Ａ8 として検出する。そして、これらの交点Ａ1 ，Ａ2 ，…，Ａ8 のそれぞれと基準点Ｔｃとを結ぶ直線が基準面上で方形ウェハ用基準軸（Ｘ軸）に対してなす角を８つの交点Ａ1 ，Ａ2 ，…，Ａ8 のそれぞれの交点角度データとして検出し、これらの交点角度データを用いてウェハＷＦの偏心量を演算する。
【０１１７】
方形ウェハＷＦを１回転させた場合に得られるエッジ位置検出信号Ｓを、種々の偏心状態についてグラフ化すると図１６ないし図１９のようになる。
図１６（Ａ）は、同図（Ｂ）に示すように、初期位置にあるウェハの偏心量が零（偏心距離及び偏心角が共に零）である場合に、ウェハＷＦを初期位置から時計方向に１回転させたときのエッジ位置検出信号Ｓの変化を回転角度θに対して示している。この例では、方形ウェハＷＦの中心位置が基準位置Ｔｃ（ターンテーブル９の回転中心）に一致し、ウェハＷＦの相対する２辺Ｂ1 ，Ｂ3 がＸ軸と平行になっていて、他の相対する２辺Ｂ2 ，Ｂ4 がＸ軸と直交している状態を偏心量が零の状態としている。
【０１１８】
エッジ位置検出信号Ｓは、ウェハＷＦがエッジ位置検出器１２から外れている時に最大値Ｓm を示す。エッジ位置検出信号の最大値Ｓm は、実際のエッジ距離（ウェハのエッジから受光器１２ｂの端部までの距離）を反映していないが、方形ウェハＷＦの偏心量を演算する際には、ウェハの４辺と基準円Ｃとの交点の角度データを検出すればよいので、エッジ位置検出信号の最大値Ｓm が実際のエッジ距離を現していなくてもなんら差し支えがない。
【０１１９】
エッジ位置検出信号Ｓは、ウェハＷＦがエッジ位置検出器１２の隙間内に進入すると直線的に減少していく。エッジ位置検出信号Ｓは、ウェハＷＦの角部の先端がＸ軸上に位置した時に最小になり、その後再び直線的に増加してウェハがエッジ位置検出器１２から外れたときに最大値Ｓm に達する。エッジ位置検出信号Ｓの変化を示す折れ線と、基準円Ｃの半径Ｒに相当する値ＤR を示す直線との交点が基準円Ｃとウェハの４辺との交点Ａ8 ，Ａ1 ，Ａ2 ，…，Ａ7 となり、これらの交点における回転角度θa8，θa1，θa2，…，θa7がそれぞれ交点角度データとなる。
【０１２０】
図１６においてθ1 〜θ4 は後記する偏心量演算用角度で、θ1 は、第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線に基準点Ｔｃから下ろした垂線が第１の交点Ａ1 と基準点Ｔｃとを結ぶ直線に対してなす角度であり、θ2 は、第３の交点Ａ3 と第４の交点Ａ4 とを結ぶ直線に基準点Ｔｃから下ろした垂線が第３の交点Ａ3 と基準点Ｔｃとを結ぶ直線に対してなす角度である。またθ3 は、第５の交点Ａ5 と第６の交点Ａ6 とを結ぶ直線に基準点Ｔｃから下ろした垂線が第５の交点Ａ5 と基準点Ｔｃとを結ぶ直線に対してなす角度であり、θ4 は、第７の交点Ａ7 と第８の交点Ａ8 とを結ぶ直線に基準点Ｔｃから下ろした垂線が第７の交点Ａ7 と基準点Ｔｃとを結ぶ直線に対してなす角度である。偏心量が零のとき、θ1 ＝θ2 ＝θ3 ＝θ4 となる。
【０１２１】
図１７（Ａ）は、同図（Ｂ）に示すように、ターンテーブルが初期位置にある状態で、ウェハＷＦの中心Ｗｃが基準点Ｔｃに一致し、ウェハの角度がずれている場合に得られるエッジ位置検出信号Ｓを回転角度θに対して示したものである。
【０１２２】
また図１８（Ａ）は、同図（Ｂ）のように、ウェハＷＦが初期位置にある状態で、その中心Ｗｃが基準点Ｔｃからずれ、角度はずれていない場合に得られるエッジ位置検出信号Ｓを回転角度θに対して示したものである。
【０１２３】
更に図１９（Ａ）は、同図（Ｂ）のように、ウェハＷＦが初期位置にある状態で、その中心Ｗｃ及び角度が共にずれている場合に得られるエッジ位置検出信号Ｓを示したものである。
【０１２４】
方形ウェハ偏心量演算手段は、上記交点角度データを検出する交点角度データ検出手段と、初期偏角演算手段と、偏心量演算用角度演算手段と、偏心角演算用距離演算手段と、方形ウェハ偏心距離演算手段と、方形ウェハ偏心角演算手段とを備えることにより構成される。
【０１２５】
交点角度データ検出手段は、図１５に示すように、ウェハを初期位置から予め定めた回転方向に回転させた際に最初に基準円Ｃと２点で交わることになるウェハＷＦの一辺と該基準円Ｃとの２つの交点のうち、エッジ位置検出器１２側に近い方の交点を第１の交点Ａ1 とし、該第１の交点よりも回転方向の後方側に順次並ぶ７つの交点をそれぞれ第２ないし第８の交点Ａ2 ないしＡ8 として、第１ないし第８の交点Ａ1 ないしＡ8 と基準点Ｔｃとをそれぞれ結ぶ直線が方形ウェハ用基準軸（Ｘ軸）に対して成す第１ないし第８の角度θa1ないしθa8（θa3〜θa8は図示せず。）を第１ないし第８の交点の角度データとして検出する。
【０１２６】
初期偏角演算手段は、第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線に基準点Ｔｃから下ろした垂線が方形ウェハ用基準軸（Ｘ軸）に対して成す角度（θa1＋θa2）／２から９０°を引いた角度をウェハＷＦの初期偏角θini として演算する。即ち、初期偏角θini は下記の式により与えられる。
θini ＝｛（θa1＋θa2）／２｝−９０［°］ …（１４）
【０１２７】
偏心量演算用角度演算手段は、交点角度データ検出手段により検出された交点角度データを用いて、第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線に前記基準点から下ろした垂線が第１の交点Ａ1 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ1 と、第３の交点Ａ3 と第４の交点Ａ4 とを結ぶ直線に前記基準点から下ろした垂線が前記第３の交点Ａ3 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ2 と、第５の交点Ａ5 と第６の交点Ａ6 とを結ぶ直線に前記基準点から下ろした垂線が第５の交点Ａ5 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ3 と、第７の交点Ａ7 と第８の交点Ａ8 とを結ぶ直線に前記基準点から下ろした垂線が前記第７の交点Ａ7 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ4 とを偏心量演算用角度として下記の（１５）ないし（１９）式により演算する。
θ1 ＝（θa2−θa1）／２ …（１５）
θ2 ＝（θa4−θa3）／２ …（１６）
θ3 ＝（θa6−θa5）／２ …（１７）
θ4 ＝（θa8＋３６０−θa7）／２ …（１８）
ただし、Ａ1 がＡ8 よりも先に検出されるときは、
θ4 ＝（θa8−θa7）／２ …（１９）
【０１２８】
偏心角演算用距離演算手段は、上記偏心量演算用角度θ1 ないしθ4 と、基準円Ｃの半径Ｒとを用いて、第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線と基準点Ｔｃとの間の距離Ｌ1 と、第３の交点Ａ3 と第４の交点Ａ4 とを結ぶ直線と基準点Ｔｃとの間の距離Ｌ2 と、第５の交点Ａ5 と第６の交点Ａ6 とを結ぶ直線と基準点Ｔｃとの間の距離Ｌ3 と、第７の交点Ａ7 と第８の交点Ａ8 とを結ぶ直線と基準点Ｔｃとの間の距離Ｌ4 とを偏心角演算用距離として下記の（２０）〜（２３）式により演算する。
Ｌ1 ＝Ｒｃｏｓθ1 …（２０）
Ｌ2 ＝Ｒｃｏｓθ2 …（２１）
Ｌ3 ＝Ｒｃｏｓθ3 …（２２）
Ｌ4 ＝Ｒｃｏｓθ4 …（２３）
【０１２９】
方形ウェハ偏心距離演算手段は、ウェハＷＦの中心を通り、第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線と直交する直線と基準点Ｔｃとの間の距離Δｘと、ウェハＷＦの中心を通り、第３の交点Ａ3 と第４の交点Ａ4 とを結ぶ直線と直交する直線と基準点Ｔｃとの間の距離Δｙとを下記の（２４）〜（２５）式により演算する。
Δｘ＝Ｒｃｏｓθ4 −Ｒｃｏｓθ2 ／２＝（Ｌ4 −Ｌ2 ）／２ …（２４）Δｙ＝Ｒｃｏｓθ1 −Ｒｃｏｓθ3 ／２＝（Ｌ1 −Ｌ3 ）／２ …（２５）
また、ウェハの中心と基準点との間の距離である偏心距離Ｌｅを下記の式により演算する。
Ｌｅ＝（Δｘ２ ＋Δｙ２ ）１／２ …（２６）
なお、Ｘ軸に直交する軸をＹ軸としてウェハＷＦの中心の座標を（ｘ1 ，ｙ1 ）とすると、ｘ1 ，ｙ１は下記の（２７）〜（２８）式で演算することができる。
ｘ1 ＝Δｘ＊ｃｏｓθini −Δｙ＊ｓｉｎθini …（２７）
ｙ1 ＝Δｘ＊ｓｉｎθini ＋Δｙ＊ｃｏｓθini …（２８）
【０１３０】
また方形ウェハ偏心角演算手段は、ウェハＷＦの中心と基準点Ｔｃとを結ぶ直線が第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線に平行で基準点Ｔｃを通る直線に対して成す角度をθwf とし、ウェハＷＦの中心と基準点Ｔｃとを結ぶ直線が方形ウェハ用基準軸（Ｘ軸）に対して成す角度を偏心角θｅとして下記の（２９）〜（３０）式により演算する。
θwf ＝ｔａｎ−１｛（Ｌ1 −Ｌ3 ）／（Ｌ4 −Ｌ2 ）｝ …（２９）
ただし、Ｌ4 −Ｌ2 ＝０のときは、θwf＝９０［°］とする。
θｅ＝θwf＋θini …（３０）
【０１３１】
上記のようにして偏心距離Ｌｅ及び偏心角θｅを求めた後、位置合わせ過程を行う。この位置合わせ過程では、先ず、ＣＰＵ２１からθ軸電動機制御回路２５に対して、ターンテーブル９をθｅだけ回転させるための指令を与える。これによりターンテーブル９を所定の方向（図２０の例では反時計方向）に回転させて、ウェハＷＦの中心位置ＷｃをＸ軸上に移動させる。
このときのウェハＷＦの中心の座標を（ｘ2 ，ｙ2 ）とすると、ｘ2 ，ｙ2 は下記の（３１）〜（３２）式で演算することができる。
ｘ2 ＝ｘ1 ＊ｃｏｓ（−θｅ）−ｙ1 ＊ｓｉｎ（−θｅ） …（３１）
ｙ2 ＝ｘ1 ＊ｓｉｎ（−θｅ）＋ｙ1 ＊ｃｏｓ（−θｅ） …（３２）
次いで、ＣＰＵ２１から電磁弁１７に指令を与えてエアシリンダ１５を動作させ、リフタ１６を上昇させて、ウェハＷＦをターンテーブル９から持ちあげる。
【０１３２】
次に、ＣＰＵ２１からＸ軸電動機制御回路２４にＸ軸テーブル３をＬｅだけ移動させるための指令を与える。
なお、移動する方向は、このときのウェハＷＦの中心の座標（ｘ2 ，ｙ2 ）のｘ2 が、
ｘ2 ＞０ならばエッジ位置検出器１２に近づける方向へ、
ｘ2 ＜０ならばエッジ位置検出器１２から遠ざかる方向である。
これにより、Ｘ軸駆動用電動機４を回転させてＸ軸テーブル３をＸ軸に沿ってＬｅだけ移動させて偏心量を修正し、基準点（ターンテーブルの中心）ＴｃをウェハＷＦの中心Ｗｃに一致させる。
その後、ＣＰＵ２１から電磁弁１７に指令を与えてリフタ１６を下降させ、ウェハＷＦをターンテーブル９の上に戻してウェハの中心合わせを完了する。
次いで、ＣＰＵ２１からθ軸電動機制御回路２５に指令を与えて、ウェハＷＦの平坦部の中心線が所定の角度を向く位置までターンテーブル９を回転させて、ウェハの角度合わせを行う。次いで、ウェハを次工程に送るための処理を行う。
【０１３３】
上記の例では、Ｘ軸方向にのみ変位するＸ軸テーブル３にターンテーブル９を取り付けているが、互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向とに変位するＸ−Ｙテーブルにターンテーブルを取付けて、ターンテーブルを互いに直交する２方向に変位し得るようにしておくと、偏心量の修正を更に簡単に行うことができる。
即ち、ターンテーブルがＸ，Ｙ２方向に変位し得るようになっている場合には、先ずリフタを上昇させて、ウェハをターンテーブルから分離し、Ｘ−Ｙテーブルを水平方向に（Ｘ，Ｙ方向に）偏心距離（Δｘ，Δｙ）だけ移動させて、基準点をウェハの中心Ｗｃに一致させる。その後、リフタを下降させて、ウェハをターンテーブル上に降ろし、ウェハをターンテーブルに固定する。次いで、偏心角を零にするようにターンテーブルを回転させてウェハの角度合せを行う。次いで、ウェハを次工程に送るための処理を行う。
【０１３４】
上記のアライナ装置においてコンピュータが実施するプログラムのメインルーチン、方形ウェハの偏心量を演算する方形ウェハ用サブルーチン、円形ウェハの偏心量を演算する円形ウェハ用サブルーチン、及び位置合わせ用のサブルーチンのアルゴリズムを示すフローチャートの一例を図２１ないし図３０に示した。以下これらにつき説明する。
【０１３５】
メインルーチン
図２１は同プログラムのメインルーチンを示したものである。このメインルーチンが開始されると、先ずそのステップ１において、上位の制御装置からウェハの種類（円形ウェハであるか方形ウェハであるか）と、ウェハの大きさに関する情報とがアライナ装置のＣＰＵ２１に送信される。
次いでステップ２において、Ｘ軸電動機制御回路２４に制御信号を与えてＸ軸駆動用電動機４を回転させることにより、Ｘ軸テーブル３を移動させて、ターンテーブル９をウェハ受け入れ位置（エッジ位置検出器１２に干渉されることなく、ウェハをターンテーブル上にセットすることができる位置）に移動させる。また、ターンテーブルの現在の回転角度を０度の位置（初期位置）とするように、θ軸エンコーダ１１の出力パルスを計数するカウンタをリセットする。
その後、ステップ３において、図示しない搬入ロボットに指令を与えて、ウェハＷＦをターンテーブル９上にセットし、真空吸着器等のウェハ固定手段によりウェハＷＦをターンテーブル９上に固定する。
【０１３６】
次いで、ステップ４では、Ｘ軸テーブル３を移動させて、ターンテーブル９を搬入されたウェハの位置合わせを行うのに適した位置（ターンテーブル上のウェハのエッジをエッジ位置検出器により検出するのに適した位置）まで移動させ、その時のターンテーブルの回転中心位置を基準点とするようにＸ軸エンコーダ６の出力パルスを検出するカウンタをリセットする。
なお、このときの基準点Ｔｃから受光器１２ｂの端までの距離をＥとする。
またステップ５において、そのときのターンテーブルの回転中心位置（基準点）とエッジ位置検出器１２の端部位置との間の距離を算出する。
【０１３７】
次いでステップ６に進み、ターンテーブル上のウェハが円形であるか、方形であるかを、ステップ１で受信した情報に基づいて判定する。その結果、ウェハが方形であるときには、ステップ７に進んで、方形ウェハの偏心量を演算する方形ウェハ用サブルーチンに移行し、ウェハが円形であるときには、ステップ８に進んで円形ウェハの偏心量を演算する円形ウェハ用サブルーチンに移行する。
ウェハの偏心量が演算された後、ステップ９において演算された偏心量を零にするようにウェハの位置合わせ（中心合わせ及び角度合わせ）を行い、メインルーチンを終了する。
上記方形ウェハ用サブルーチンにより方形ウェハ偏心量演算手段が構成される。また円形ウェハ用サブルーチンにより、円形ウェハ偏心量演算手段が構成され、これら方形ウェハ偏心量演算手段及び円形ウェハ偏心量演算手段により、偏心量演算手段が構成される。
【０１３８】
方形ウェハ用サブルーチン
次に、図２２ないし図２６を参照して、方形ウェハの偏心量を演算するサブルーチンでの処理を説明する。
前述のように、方形ウェハの偏心量を求める過程では、ターンテーブルを単位回転角度Δθずつ回転させて、エッジ位置検出信号Ｓｘをサンプリングし、エッジ位置検出信号Ｓｘが基準円の半径Ｒに相当するしきい値ＳR に等しくなる位置をウェハの各辺と基準円との交点として検出して、順次検出される複数の交点を交点Ａ1 ないしＡ8 として特定する。この場合、ターンテーブルの回転を開始する位置（初期位置）においてエッジ位置検出器１２がウェハＷＦのいずれの部分を検出しているかにより、交点の特定の仕方が相違する。図２２ないし図２６に示したサブルーチンでの処理の理解を容易にするため、初期位置にあるウェハとエッジ位置検出器との位置関係を４つのケースに場合分けして、それぞれのケースにおいてエッジ位置検出器から得られるエッジ位置検出信号Ｓｘと回転角θｘとの関係を図３１ないし図３４に示した。
【０１３９】
図３１は、ウェハが初期位置にあるときに、たまたま図１５に示す交点Ａ1 がエッジ位置検出器により検出されていて、その後ウェハが回転を開始したときに、エッジ位置検出信号のレベルが増加する場合に得られるエッジ位置検出信号Ｓｘと回転角θｘとの関係を示している。
【０１４０】
また図３２は、ウェハが初期位置にあるときに、たまたま図１５に示す交点Ａ8 がエッジ位置検出器により検出されていて、その後ウェハが回転を開始したときに、エッジ位置検出信号が減少していく場合に得られるエッジ位置検出信号Ｓｘと回転角θｘとの関係を示している。
【０１４１】
更に図３３は、図１５に示したように、ウェハが初期位置にあるときに、ウェハがエッジ位置検出器により検出されていない場合を示し、図３４は、ウェハが初期位置にある時に、図１５に示す交点Ａ8 と交点Ａ1 との間のウェハの角部付近がエッジ位置検出器により検出されている場合を示している。
なお図３１ないし図３４において丸で囲まれた数字は、図２２ないし図２６に示した方形ウェハ用サブルーチンで用いる場合分けのための変数ｆの値を示している。
【０１４２】
図２２ないし図２６に示した方形ウェハ用サブルーチンが開始されると、先ずそのステップ１において、初期設定を行う。この初期設定では、θ軸エンコーダが検出する回転角度θｘを零にし、カウント値ｘを零にする。また場合分けのための変数ｆ及びｇを零にし、エッジ位置検出器が出力するエッジ位置検出信号Ｓｘのしきい値ＳR を設定する。このしきい値ＳR は、基準面上に仮想する基準円の半径Ｒに相当するエッジ位置検出信号Ｓｘの値（エッジ位置検出器１２がウェハＷＦの各辺と基準円との交点を検出したときのエッジ位置検出信号の大きさ）である。
【０１４３】
次いでステップ２に進み、θ軸エンコーダ１１からターンテーブルの回転角度θｘとエッジ位置検出信号Ｓｘとを読み込んで記憶装置に記憶する。その後ステップ３に進んでＳｘの値が零であるか否かを見ることにより、エッジ位置検出信号Ｓｘが出力されているか否かを判定する。その結果、エッジ位置検出信号Ｓｘが出力されていると判定されたときには、ステップ４に進むが、Ｓｘ＝０のとき（エッジ位置検出信号が出力されていないとき）は、再度エッジ位置検出信号が出力されているか否かを判定する。ステップ４では、カウント値ｘが１以上か否かを判定する。その結果、ｘが１以上でないと判定されたとき（ｘ＝０のとき）は、変数ｆの値を設定するためにステップ５に進む。また、ステップ４において、ｘが１以上であると判定されたときは図２３のステップ１１に進む。
ステップ５では、そのエッジ位置検出信号Ｓｘの大きさがしきい値ＳR に等しいか否かを判定し、エッジ位置検出信号Ｓｘがしきい値ＳR に等しいときにはステップ６に進んで、変数ｆをｆ＝０のままとする。この状態は、ウェハが初期位置にある時（ウェハが未だ回転を開始していないとき）に、図１５に示す交点Ａ1 またはＡ8 がエッジ位置検出器１２により検出されている状態であり、この場合に得られるエッジ位置検出信号Ｓｘと回転角θｘとの関係は、図３１または図３２に示したようになる。
【０１４４】
ステップ５においてエッジ位置検出信号Ｓｘの大きさがしきい値ＳR に等しくないと判定されたときには、次いでステップ７においてエッジ位置検出信号Ｓｘがしきい値ＳR よりも大きいか否かを判定する。その結果、エッジ位置検出信号Ｓｘがしきい値ＳR よりも大きいと判定されたときには、ステップ８に進んで変数ｆをｆ＝１とする。またステップ７においてエッジ位置検出信号Ｓｘがしきい値ＳR よりも小さいと判定されたときにはステップ９に進んでｆをｆ＝２とする。図２２のステップ１０は、後記する過程により新たなエッジ位置検出信号Ｓｘ及び回転角θｘが読み込まれた際にＤＭＡによりこれらのデータを直接記憶装置に転送する過程を示している。
【０１４５】
図２２のステップ６，８または９で変数ｆの値が決定された後、図２３のステップ１１に進んで変数ｆの値が０であるか否かを判定する。その結果ｆ＝０であると判定されたときには、ステップ１２に進んで現在のターンテーブルの回転角度θｘと、対応するエッジ位置検出信号Ｓｘとを（初期位置で検出された交点のデータを）暫定的に交点Ａ0 のデータとして記憶させる。次いでステップ１３に進んでターンテーブルをΔθだけ回転させてθｘをΔθ増加させ、カウント値ｘを１増加させる。ステップ１４及びステップ１５は、図２２のステップ１０及びステップ２と同様である。
次いでステップ１６に進んでエッジ位置検出信号Ｓｘの大きさがしきい値ＳR に等しいか否かを判定する。その結果、エッジ位置検出信号Ｓｘの大きさがしきい値ＳR に等しいと判定された場合には、ステップ１７に進んで変数ｆをｆ＝０のままとして、図２２のステップ１０に進んで、新たなＳｘとθｘとを記憶装置に記憶させる。
【０１４６】
ステップ１６においてエッジ位置検出信号Ｓｘがしきい値ＳR に等しくないと判定されたときには、次いでステップ１８でエッジ位置検出信号Ｓｘがしきい値ＳR よりも大きいか否かを判定し、ＳｘがＳR よりも大きいと判定されたとき（図３１の場合）には、ステップ１９に進んでｆ＝３とするとともに、ステップ１２で暫定的に交点ＡO のデータとして記憶したエッジ位置検出信号Ｓｘ及び回転角θｘを、交点Ａ1 のデータとして記憶装置に記憶させる。またステップ１８においてエッジ位置検出信号Ｓｘの大きさがしきい値ＳR よりも小さいと判定されたとき（図３２の場合）には、ステップ２０に進んで、ｆ＝２とするとともに、ステップ１２で暫定的に交点ＡO のデータとして記憶したエッジ位置検出信号Ｓｘ及び回転角θｘを、交点Ａ8 のデータとして記憶装置に記憶させる。
【０１４７】
またステップ１１においてｆ＝０でないと判定されたときには、ステップ２１に進んでｆが奇数であるか否かを判定する。その結果ｆが奇数であると判定されたときには、図２４のステップ２２に進み、ｆが偶数であると判定されたときには、図２５のステップ３１に進む。
【０１４８】
図２３のステップ２１でｆが奇数であると判定されて図２４のステップ２２に進んだときには、初期位置で検出されたエッジ位置検出信号Ｓｘの大きさがしきい値ＳR 以下であるか否かを判定し、その結果Ｓ≦ＳR である場合には、ステップ２３に進んで変数ｇをｇ＝ｆ−１とする。次いでステップ２４に進んでＳｘと回転角度θｘとを交点Ａｇのデータとして記憶装置に記憶させる。この場合ｇ＝０であるとき（初期位置で図３３の状態にあるとき）には、ｇ＝８として、交点Ａ8 のデータとして記憶させる。
【０１４９】
その後、ステップ２５において変数ｆを１増加させる。これにより、ｆの値は偶数になる。次いでステップ２６において回転角θｘが３６０°以上であるか否か（ターンテーブルが１回転したか否か）を判定し、回転角θｘが３６０°以上である場合には、図２６のステップ４３に進む。またステップ２６において回転角θｘが３６０°未満であると判定されたときには、ステップ２７に進んでｆが１０以上であるか否かを判定し、ｆが１０以上である場合には、図２６のステップ４０に進む。ステップ２７でｆが１０未満であると判定されたときには、ステップ２８に進んでターンテーブルをΔθ回転させて回転角度θｘをΔθ増加させるとともに、カウント値ｘを１増加させる。次いで図２２のステップ１０に移行して、回転角度θｘとエッジ位置検出信号Ｓｘとを記憶装置に転送する。図２４のステップ２２においてＳｘがＳR よりも大きいと判定されたときには、ステップ２９に進んで回転角θｘが３６０°以上であるか否かを判定し、θｘが３６０°以上である場合には、図２６のステップ４３に飛ぶ。
【０１５０】
ステップ２９で回転角θｘが３６０°未満であると判定されたときには、ステップ３０に進んでターンテーブルをΔθ回転させて回転角度θｘをΔθ増加させ、カウント値ｘを１増加（インクリメント）した後、図２２のステップ１０に移行して、回転角度θｘとエッジ位置検出信号Ｓｘとを記憶装置に転送する。
【０１５１】
図２３のステップ２１でｆが偶数であると判定されて、図２５のステップ３１に進んだときには、Ｓｘの大きさがＳR 以上であるか否かを判定し、その結果、ＳｘがＳR 以上である場合には、ステップ３２に進んで変数ｇから１を減算し、ステップ３３においてθｘとＳｘとを交点Ａｇのデータとして記憶する。次いでステップ３４において変数ｆを１だけ増加させる。これによりｆの値は奇数になる。次いでステップ３５に進んで回転角度θｘが３６０°以上であるか否かを判定し、その結果、θｘが３６０°以上である場合には、図２６のステップ４３に進む。ステップ３５においてθｘが３６０°未満であると判定されたときには、ステップ３６に進んでｆが９以上であるか否かを判定し、ｆが９以上でない場合には、ステップ３７に進んでターンテーブルをΔθ回転させて回転角度θｘをΔθ増加させるとともに、カウント値ｘを１増加させる。次いで図２２のステップ１０に移行して、回転角度θｘとエッジ位置検出信号Ｓｘとを記憶装置に転送する。ステップ３６でｆが９以上である場合は、図２６のステップ４０に進む。
【０１５２】
また図２５のステップ３１においてＳｘがしきい値ＳR 未満であると判定されたときには、ステップ３８に進んで回転角θｘが３６０°以上であるか否かを判定する。その結果回転角度θｘが３６０°未満である時には、ステップ３９に進み、ターンテーブルをΔθ回転させて回転角度θｘをΔθ増加させ、カウント値ｘを１増加（インクリメント）した後、図２２のステップ１０に移行して、回転角度θｘとエッジ位置検出信号Ｓｘとを記憶装置に転送する。
ステップ３８においてθｘが３６０°以上であると判定されたときには、図２６のステップ４３に進む。
【０１５３】
図２４のステップ２７または図２５のステップ３６から図２６のステップ４０に進んだときには、回転角度θｘが３６０°以上であるか否かを判定し、その結果θｘが３６０°未満であると判定されたときには、ステップ４１に移行して、ターンテーブルをΔθ回転させて回転角度θｘをΔθ増加させるとともに、カウント値ｘを１増加させる。次いでステップ４２に進み回転角度θｘが３６０°以上であるか否かを判定する。
【０１５４】
ステップ４０及び４２で回転角度θｘが３６０°以上であると判定されたとき、図２４のステップ２６及び２９で回転角度θｘが３６０°以上であると判定されたとき、及び図２５のステップ３５及び３８で回転角度θｘが３６０°以上であると判定されたときには、次いで図２６のステップ４３に移行して初期偏角θini を演算し、ステップ４４において図２０に示した偏心量演算用角度θ1 〜θ4 を演算する。その後ステップ４５でｃｏｓθ1 〜ｃｏｓθ4 を演算し、ステップ４６でターンテーブルの中心（基準点）とウェハのエッジとの間の距離Ｌ1 〜Ｌ4 を演算する。またステップ４７で図２０のΔｘ及びΔｙを演算した後、ステップ４８で偏心距離Ｌｅを演算し、ステップ４９及び５０でそれぞれ角度θwf及び偏心角θｅを演算する。その後ステップ５１で角度θｋを演算してメインルーチンに戻る。
【０１５５】
図２２ないし図２６に示した例では、ステップ２ないしステップ４２により、基準点Ｔｃに中心が一致し、ウェハＷＦの４辺と８つの点で交わるように半径Ｒが設定された仮想の基準円ＣとウェハＷＦの４辺との８つの交点のそれぞれと基準点とを結ぶ直線が基準面上で方形ウェハ用基準軸に対してなす角を８つの交点のそれぞれの交点角度データとして、該交点角度データをエッジ位置検出信号及び角度検出信号に基づいて検出する交点角度データ検出手段が構成される。
【０１５６】
図２２ないし図２６に示した例で構成される交点角度データ検出手段では、ウェハを保持したターンテーブルを初期位置から予め定めた回転方向に回転させたときに最初に基準円と２点で交わることになるウェハの一辺と基準円との２つの交点の内、エッジ位置検出器側に近い方の交点を第１の交点Ａ1 とし、該第１の交点よりも回転方向の後方側に順次並ぶ７つの交点をそれぞれ第２ないし第８の交点Ａ2 ないしＡ8 として、第１ないし第８の交点Ａ1 ないしＡ8 と基準点とをそれぞれ結ぶ直線が方形ウェハ用基準軸に対して成す第１ないし第８の角度θa1ないしθa8を第１ないし第８の交点角度データとして検出するようにしている。 また図２６のステップ４３により、基準面上で第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線に基準点から下ろした垂線が方形ウェハ用基準軸に対して成す角度（θa1＋θa2）／２から９０°を引いた角度をウェハの初期偏角θini として演算する初期偏角演算手段が構成される。
【０１５７】
更に図２６のステップ４４により、交点角度データ検出手段により検出された交点角度データを用いて、第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線に基準点から下ろした垂線が第１の交点Ａ1 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ1 ＝（θa2−θa1）／２と、第３の交点Ａ3 と第４の交点Ａ4 とを結ぶ直線に前記基準点から下ろした垂線が第３の交点Ａ3 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ2 ＝（θa4−θa3）／２と、第５の交点Ａ5 と第６の交点Ａ6 とを結ぶ直線に基準点から下ろした垂線が第５の交点Ａ5 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ3 ＝（θa6−θa5）／２と、第７の交点Ａ7 と第８の交点Ａ8 とを結ぶ直線に基準点から下ろした垂線が第７の交点Ａ7 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ4 ＝（θa8＋３６０−θa7）／２（ただし、Ａ1 がＡ8 よりも先に検出されるときは、θ4 ＝（θa8−θa7）／２）とを偏心量演算用角度として演算する偏心量演算用角度演算手段が構成される。
【０１５８】
また図２６のステップ４５と４６とにより、偏心量演算用角度θ1 ないしθ4 と基準円の半径Ｒとを用いて、第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線と基準点との間の距離Ｌ1 ＝Ｒｃｏｓθ1 と、第３の交点Ａ3 と第４の交点Ａ4 とを結ぶ直線と前記基準点との間の距離Ｌ2 ＝Ｒｃｏｓθ2 と、第５の交点Ａ5 と第６の交点Ａ6 とを結ぶ直線と基準点との間の距離Ｌ3 ＝Ｒｃｏｓθ3 と、第７の交点Ａ7 と第８の交点Ａ8 とを結ぶ直線と基準点との間の距離Ｌ4 ＝Ｒｃｏｓθ4 とを偏心角演算用距離として演算する偏心角演算用距離演算手段が構成される。
【０１５９】
更に図２６のステップ４７及び４８により、ウェハの中心を通り第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線と直交する直線と基準点との間の距離Δｘと、ウェハの中心を通り前記第３の交点Ａ3 と第４の交点Ａ4 とを結ぶ直線と直交する直線と前記基準点との間の距離Δｙとを求めて、ウェハの中心と基準点との間の距離である偏心距離Ｌｅ＝（Δｘ２ ＋Δｙ２ ）１／２ を演算する方形ウェハ偏心距離演算手段が構成され、ステップ４９及び５１により偏心角θｅ＝θwf＋θini ＝ｔａｎ−１｛（Ｌ1 −Ｌ3 ）／（Ｌ4 −Ｌ2 ）｝＋θini （ただし、Ｌ4 −Ｌ2 ＝０のときは、θwf＝９０［°］）を演算する方形ウェハ偏心角演算手段が構成される。
【０１６０】
円形ウェハ用サブルーチン
次に図２７及び図２８を参照して円形ウェハ用サブルーチンの構成を説明する。
このサブルーチンでは、先ずステップ１において初期設定を行い、回転角度θｘ及びカウント値ｘを０とするとともに、エッジ位置検出信号の微分値の比ΔＳx ／ΔＳx+1 のレベルを判定するためのしきい値ｋ´を設定する。
次いでステップ２において現在のエッジ位置検出信号Ｓｘを回転角度θｘ（０°）とともに記憶する。その後ステップ３でＳｘが０であるか否か（エッジ位置検出信号が出力されているか否か）を判定し、Ｓｘが０でないことが検出されたときに、ステップ４でΔＳｘ＝Ｓｘ−Ｓx-1 を演算する。ステップ３において、Ｓｘ＝０のとき（エッジ位置検出信号が出力されていないとき）は、再度エッジ位置検出信号が出力されているか否かを判定する。
次いでステップ５においてｘ−１が正であるか否かを判定し、ｘ−１が正でないとき（ｘ＝０又は１のとき）には、ステップ６に進んで、ターンテーブルをΔθ回転させて回転角度θｘをΔθ増加させるとともに、カウント値ｘを１増加させる。ステップ６を行った後、ステップ７に進む。ステップ７は、新たなエッジ位置検出信号Ｓx 及び回転角θx が読み込まれた際にＤＭＡによってこれらのデータを直接記憶装置に転送する過程を示している。その後、ステップ２に戻って、ステップ２からステップ５までを再び行う。ｘ≧２のときステップ５では、ｘ−１＞０となっているので、次いでステップ８に移行し、微分値の比ΔＳｘ／ΔＳx+1 がしきい値ｋ´以上であるか否かを判定する。その結果、微分値の比ΔＳx ／ΔＳx+1 （図１３Ｃ参照）がしきい値ｋ´未満であると判定されたときには、ステップ９に進んで、回転角度θｘが３６０°以上であるか否かを判定し、θｘが３６０°未満の場合には、ステップ１０に進んで初期位置からの回転角度がθx1の第１の特定位置Ｐx1（図１４参照）と、該第１の特定位置からそれぞれ９０°、１８０°及び２７０°離れた角度θx2〜θx4の位置である第２ないし第４の特定位置Ｐx2ないしＰx4の設定が完了しているか否かを判定する。
【０１６１】
このとき第１ないし第４の特定位置Ｐx1ないしＰx4の設定は完了していないので、次いでステップ６に移行し、ターンテーブルをΔθ回転させて回転角度θｘをΔθ増加させるとともに、カウント値ｘを１増加させる。次いでステップ７でθｘ及びＳｘをＤＭＡにより記憶装置２２に転送し、その後ステップ２〜ステップ１０〜ステップ６の過程を繰り返す。ステップ８で微分値の比ΔＳx ／ΔＳx+1 がしきい値ｋ以上であると判定されたとき（ウェハの平坦部の終端部位置が検出されたとき）にステップ１１に移行して、ウェハの平坦部の終端部の位置（初期位置から角度θx1の位置）を第１の特定位置Ｐx1として設定し、この第１の特定位置Ｐx1からそれぞれ９０°、１８０°及び２７０°離れた角度θx2〜θx4の位置を第２ないし第４の特定位置Ｐx2ないしＰx4として設定する。
【０１６２】
次いでステップ１２において、θx1の位置のエッジ位置検出信号を読み込んで記憶させ、ステップ１３で全ての特定位置のエッジ位置が検出されたか否かを判定する。今の場合は、全ての特定位置のエッジ位置が検出されていないので、次いでステップ６に移行し、ターンテーブルをΔθ回転させて回転角度θｘをΔθ増加させるとともに、カウント値ｘを１増加させる。ステップ７でθｘ及びＳｘを記憶装置に転送した後、テップ２からステップ１０を繰り返し、ステップ１０で第１ないし第４の特定位置の設定が完了しているか否かを判定する。このときステップ１０では第１ないし第４の特定位置の設定が完了していると判定されるので、ステップ１４に移行し、第１ないし第４の特定位置（角度θx1〜θx4の位置）のエッジ位置の検出（エッジ位置検出信号の読み込み）が完了したか否かを判定する。その結果、全ての特定位置のエッジ位置の検出が完了していないと判定されたときには、ステップ６に戻って、ターンテーブルをΔθ回転させて回転角度θｘをΔθ増加させるとともに、カウント値ｘを１増加させる。その後、全ての特定位置のエッジ位置が検出されるまで同じ過程を繰り返し、ステップ１４において全ての特定位置のエッジ位置の検出が完了したと判定されたときに図２８のステップ１５に移行する。またステップ１３において全ての特定位置のエッジ位置の検出が完了したと判定されたときにも図２８のステップ１５に移行する。図２７のステップ９において回転角度θｘが３６０°以上になっていると判定されたときには、図２８のステップ１７に移行する。
【０１６３】
第１ないし第４の特定位置（角度θx1〜θx4の位置）でのエッジ位置の検出が完了して、図２８のステップ１５に移行したときには、ウェハを続けて回転させ、次いでステップ１６において回転角度θｘが３６０°以上になったか否かを判定する。ステップ１６において回転角度θｘが３６０°以上になったと判定されたときに、ステップ１７に移行し、エッジ位置検出器１２の端部から第１ないし第４の特定位置におけるウェハのエッジまでの距離Ｄx1〜Ｄx4を演算する。ステップ１６において回転角度θｘが３６０°以上でないと判定されたときには、ステップ１５に戻って回転角度θｘが３６０°以上になるまでウェハを続けて回転させる。
次いで、ステップ１８において、Ｄx1〜Ｄx4とθx1〜θx4とを用いて、偏心距離Ｌｅと、偏心角演算用角度θ0 と、偏心角θe とを演算し、メインルーチンに戻る。なおウェハの角度合わせを行う際に、正確を期する場合、または偏心距離が大きい場合には、ステップ１８において偏心量修正後傾き角θk を演算しておく。
【０１６４】
図２７及び図２８に示した円形ウェハ用サブルーチンにおいては、ステップ２ないしステップ９により、ウェハの外周に設けられた平坦部または切欠部の位置を検出する平坦部または切欠部検出手段が構成される。
またステップ２ないしステップ１４により、平坦部または切欠部検出手段により検出された平坦部または切欠部の両端位置を含む前記ウェハの円周部上に第１の特定位置Ｐx1と、該第１の特定位置からそれぞれ９０°，１８０°及び２７０°離れた第２ないし第４の特定位置Ｐx2，Ｐx3及びＰx4とを定めてこれら第１ないし第４の特定位置におけるエッジ位置情報と回転角度情報とを求める特定位置検出手段が構成される。
【０１６５】
更に、図２８のステップ１７及び１８により、第１ないし第４の特定位置Ｐx1〜Ｐx4のそれぞれの位置におけるエッジ位置情報と回転角度情報とを用いて、基準面上での基準点とウェハの中心との間の距離を偏心距離として演算する偏心距離演算手段と、ウェハが初期位置にあるときに基準点と第１の特定位置とを結ぶ直線を基線として、円形ウェハ用基準軸が基線に対して成す基線傾斜角θSTを演算し、基準点とウェハの中心点とを結ぶ直線を偏心角度軸として、偏心角度軸が基線に対して成す角度を偏心角演算用角度θ0 として演算して、偏心角演算用角度θ0 から基線傾斜角θSTを減じて偏心角θｅを演算する円形ウェハ偏心角演算手段とが構成される。
【０１６６】
位置合わせ手段
上記のようにしてウェハの偏心量が演算された後、メインルーチンに戻って、そのステップ９で位置合わせ（中心合わせ及び角度合わせ）を行う。位置合わせの手順を図２９及び図３０に示した。
図２９は、図６に示したように、ターンテーブルを移動させるためにＸ軸移動機構のみが設けられている場合に行われる位置合わせの手順を示したものである。この場合は、先ずステップ１において偏心角θｅを零にするように、ターンテーブルをθｅだけ回転させて、ウェハの中心位置を基準軸（Ｘ軸）上に位置させる。次いでステップ２では、ウェハＷＦの固定を解除した後リフタ１６を上昇させ、これによりウェハＷＦを持ち上げて、ターンテーブルから分離する。この状態でステップ３を行って、ターンテーブルをＸ軸方向にＬｅだけ移動させて、偏心距離Ｌｅを零にする。次いでステップ４においてリフタを下降させ、ウェハをターンテーブル上に固定する。次いでステップ５でターンテーブルを｛θ0 ＋（α／２）｝［°］（偏心距離が充分に小さい場合）または｛θｋ＋（α／２）｝［°］（偏心距離が比較的大きい場合）回転させて、ウェハの角度合わせを行い、ステップ６においてウェハを次工程に移動させるための処理を行う。
なお、θ0 を使用する場合は、偏心距離Ｌｅの許容値を設定しておき、偏心距離Ｌｅが許容値を超えたときは、位置合わせをした後に再度エッジ位置を検出する工程から行ってもよい。
【０１６７】
次に、図３０は、ターンテーブルを二次元的に移動させるようにＸ，Ｙ駆動機構が設けられている場合の位置合わせの手順を示したもので、この場合は、ステップ１においてウェハの固定を解除した後リフタを上昇させて、ウェハをターンテーブルから分離し、次いでステップ２においてターンテーブルを二次元的に移動させて偏心量（偏心距離及び偏心角）を一度で零にする。その後、ステップ３でリフタを下降させてウェハをターンテーブルに固定し、ステップ４でウェハの角度合わせを行う。次いで、ステップ５でウェハを次工程に送るための処理を行う。
なお、θ0 を使用する場合は、偏心距離Ｌｅの許容値を設定しておき、偏心距離Ｌｅが許容値を超えたときは、位置合わせをした後に再度エッジ位置を検出すする工程から行ってもよい。
【発明の効果】
【０１６８】
以上のように、本発明によれば、方形ウェハの４辺と仮想した基準円との交点の角度データを用いてウェハの偏心量を演算するようにしたので、円形ウェハのエッジを検出するために用いる検出部の長さが比較的短いエッジ位置検出器をそのまま用いて、方形ウェハの偏心量を検出することができる。従って、本発明によれば、装置のコストを上昇させることなく、方形ウェハの位置合わせを行わせることができるという利点が得られる。
【０１６９】
また本発明において、円形ウェハ偏心量演算手段と方形ウェハ偏心量演算手段との双方を備えた構成とした場合には、ハードウェアを何等変更することなく、円形ウェハの位置合せを行う状態と、方形ウェハの位置合せを行う状態とをソフトウェア上で切り替えるようにすることができるため、円形ウェハと正方形のウェハとの切り替えに要する手間を削減して、半導体装置や液晶表示板等の製造能率を向上させることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ）及び（Ｂ）は、円形ウェハの中心合わせを説明する説明図である。
【図２】 （Ａ）及び（Ｂ）は方形ウェハの中心合わせを説明する説明図である。
【図３】 方形ウェハの中心合わせを完了した状態の一例を示した説明図である。
【図４】 外周の一部に平坦部が設けられている円形ウェハの角度合わせを行った状態を示した説明図である。
【図５】 方形ウェハの角度合わせを行った状態を示した説明図である。
【図６】 本発明に係わるアライナ装置のハードウェアの構成例を示した構成図である。
【図７】 本発明の実施形態で用いるエッジ位置検出器を説明する説明図である。
【図８】 図７のエッジ位置検出器の受光器から得られるエッジ位置検出信号と受光器への入射光量との関係を示した線図である。
【図９】 本発明に係わるアライナ装置において記憶装置に格納されるエッジ位置情報テーブルの構成例を示した図表である。
【図１０】 （Ａ）は円形ウェハが偏心していない場合に得られるエッジ位置検出信号を回転角度に対して示した線図、（Ｂ）は円形ウェハが偏心していない状態を示した説明図である。（Ｃ）は円形ウェハが偏心している場合に得られるエッジ位置検出信号を回転角度に対して示した線図、（Ｄ）は円形ウェハが偏心している状態を示した説明図である。
【図１１】 （Ａ）は外周に平坦部が設けられているウェハの説明図である。（Ｂ）ないし（Ｅ）は（Ａ）のウェハのエッジをエッジ位置検出器により検出した場合に得られるエッジ位置検出信号の種々の例を示した線図である。
【図１２】 エッジ位置検出信号を回転角に対して微分した微分値が回転角度に対して示す変化の一例を示した線図である。
【図１３】 エッジ位置検出信号の微分値及び該微分値の比が回転角度に対して示す変化を示した線図である。
【図１４】 円形ウェハの偏心量の演算の説明に用いる説明図である。
【図１５】 方形ウェハの偏心量の演算の説明に用いる説明図である。
【図１６】 （Ａ）は方形ウェハが偏心していないときにエッジ位置検出器から得られるエッジ位置検出信号の波形を示した線図である。（Ｂ）は（Ａ）のエッジ位置検出信号が得られるときのウェハの状態と該ウェハに対して仮想した基準円とを示した説明図である。
【図１７】 （Ａ）は方形ウェハの角度がずれているときにエッジ位置検出器から得られるエッジ位置検出信号の波形を示した線図である。（Ｂ）は同図（Ａ）のエッジ位置検出信号が得られるときのウェハの状態を示した説明図である。
【図１８】 （Ａ）は方形ウェハの位置ずれが生じているときにエッジ位置検出器から得られるエッジ位置検出信号の波形を示した線図である。（Ｂ）は同図（Ａ）のエッジ位置検出信号が得られるときのウェハの状態を示した説明図である。
【図１９】 （Ａ）は方形ウェハの角度ずれと位置ずれとが生じているときにエッジ位置検出器から得られるエッジ位置検出信号の波形を示した線図である。（Ｂ）は同図（Ａ）のエッジ位置検出信号が得られるときのウェハの状態を示した説明図である。
【図２０】 方形ウェハの偏心量を演算する際に用いる説明図である。
【図２１】 本発明に係わるアライナ装置においてコンピュータが実行するプログラムのメインルーチンの構成例を示したフローチャートである。
【図２２】 本発明に係わるアライナ装置においてコンピュータが実行するプログラムの方形ウェハ用サブルーチンの構成例の一部を示したフローチャートである。
【図２３】 本発明に係わるアライナ装置においてコンピュータが実行するプログラムの方形ウェハ用サブルーチンの構成例の他の一部を示したフローチャートである。
【図２４】 本発明に係わるアライナ装置においてコンピュータが実行するプログラムの方形ウェハ用サブルーチンの構成例の更に他の一部を示したフローチャートである。
【図２５】 本発明に係わるアライナ装置においてコンピュータが実行するプログラムの方形ウェハ用サブルーチンの構成例の更に他の一部を示したフローチャートである。
【図２６】 本発明に係わるアライナ装置においてコンピュータが実行するプログラムの方形ウェハ用サブルーチンの構成例の更に他の一部を示したフローチャートである。
【図２７】 本発明に係わるアライナ装置においてコンピュータが実行するプログラムの円形ウェハ用サブルーチンの構成例の一部を示したフローチャートである。
【図２８】 本発明に係わるアライナ装置においてコンピュータが実行するプログラムの円形ウェハ用サブルーチンの構成例の他の一部を示したフローチャートである。
【図２９】 本発明に係わるアライナ装置が行う位置合わせ工程のアルゴリズムの一例を示したフローチャートである。
【図３０】 本発明に係わるアライナ装置が行う位置合わせ工程のアルゴリズムの他の例を示したフローチャートである。
【図３１】 方形ウェハの各辺と基準円との交点を求める際のエッジ位置検出信号と回転角との間の関係の一例を示した線図である。
【図３２】 方形ウェハの各辺と基準円との交点を求める際のエッジ位置検出信号と回転角との間の関係の他の例を示した線図である。
【図３３】 方形ウェハの各辺と基準円との交点を求める際のエッジ位置検出信号と回転角との間の関係の他の例を示した線図である。
【図３４】 方形ウェハの各辺と基準円との交点を求める際のエッジ位置検出信号と回転角との間の関係の他の例を示した線図である。
【図３５】 本発明に係わるアライナ装置の全体的な構成を示したブロック図である。
【図３６】 従来の方形ウェハ用アライナ装置の構成を示した斜視図である。
【図３７】 エッジ位置検出信号の回転角に対する２次微分値が回転角度に対して示す変化の一例を示した線図である。
【符号の説明】
ＷＦ…ウェハ、３…Ｘ軸テーブル、４…Ｘ軸駆動用電動機、６…Ｘ軸エンコーダ、７…θ軸駆動用電動機、９…ターンテーブル、１１…θ軸エンコーダ、１２…エッジ位置検出器、１５…エアシリンダ、１６…リフタ、２２…記憶装置、１００…ウェハ回転装置、１０１…ターンテーブル移動装置、１０２…ウェハ昇降装置、１０３…回転角度検出器、１０４…偏心量演算手段、１０４Ａ…円形ウェハ偏心量演算手段、１０４Ｂ…方形ウェハ偏心量演算手段、１０５…位置合わせ手段。
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハ等のウェハを搬送する際に、ウェハの位置合せを行うアライナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ等の半導体素子の製造過程においては、多数の半導体ウェハをカセット内に積み重ねて収納して、該カセットをプロセス装置等に搬入し、プロセス装置等の内部でカセットからウェハを一枚ずつ取り出して所定の保持手段の上に移送するようにしている。またプロセス装置等で処理が終了したウェハは、元のカセットに戻すか、または他のカセットに収納して装置から搬出するようにしている。
【０００３】
半導体ウェハには、ＳＥＭＩ規格の円形のウェハ（以下、円形ウェハという）と、正方形のウェハ（以下、方形ウェハという）との２種類があり、大きさも数種類ある。円形ウェハは、ＮＣ装置などによってほぼ真円に近い状態に加工されており、直径や、平坦部（または切欠部）の大きさは規格によって決まっている。
【０００４】
半導体ウェハをカセットからターンテーブル等の上に移送する際や、ターンテーブル等の上からカセット等に移送する際には、ウェハの中心合わせを行う必要がある。
【０００５】
本明細書では、ウェハを保持するターンテーブルの回転中心軸線と直交し、ターンテーブル上のウェハの板面に沿う１つの平面（例えばウェハの上面）を「基準面」と呼ぶ。またターンテーブルの回転中心と基準面との交点を「基準点」と呼ぶ。そして、基準面上で基準点を通るように「基準軸」を設定する。本明細書では、この基準軸をＸ軸とも呼ぶ。
【０００６】
図１は、円形ウェハの中心合わせについての説明図で、同図（Ａ）は、ウェハＷＦの中心Ｗｃと基準点Ｔｃとが異なる位置にある状態を示し、同図（Ｂ）は、ウェハＷＦの中心Ｗｃを基準点Ｔｃに合わせた状態を示している。
【０００７】
図１から分かるように、円形ウェハＷＦの中心合わせとは、同図（Ａ）のようにウェハの中心Ｗｃが基準点Ｔｃからずれている状態から同図（Ｂ）に示すように、ウェハの中心Ｗｃを基準点Ｔｃに合わせることをいう。
【０００８】
また図２は、方形ウェハの中心合わせを説明するもので、同図（Ａ）は、方形ウェハＷＦの中心Ｗｃと基準点Ｔｃとが異なる位置にある状態を示し、同図（Ｂ）は、ウェハの中心Ｗｃをターンテーブルの回転中心等の基準点Ｔｃに合わせた状態を示している。
図２から分かるように、方形ウェハの中心合わせとは、同図（Ａ）のようにウェハの中心Ｗｃが基準点Ｔｃからずれている状態から同図（Ｂ）に示すように、ウェハの中心Ｗｃを基準点Ｔｃに合わせることをいう。
【０００９】
なお図２に示した例では、ウェハの中心合わせをした状態で、ウェハの辺が任意に設定されたＸ軸またはＹ軸等に対して垂直または平行になっているが、図３に示したように、ウェハの辺がＸ軸等に対して垂直または平行でなくても、ウェハの中心Ｗｃと基準点Ｔｃとを一致させれば、中心合わせをしたことになる。
【００１０】
本明細書では、ウェハが円形である場合も、方形である場合も、基準面上でのウェハの中心Ｗｃと基準点Ｔｃとの間の直線距離（図１ＡのＬｅ及び図２ＡのＬｅ）を「偏心距離」と呼ぶことにする。
またウェハの中心Ｗｃが基準点Ｔｃからずれている状態で基準面上でウェハの中心Ｗｃと基準点Ｔｃとを結ぶ直線Ａｅを偏心角度軸と呼び、この偏心角度軸が基準軸に対して成す角（図１Ａのθｅ及び図２Ａのθｅ）を偏心角と呼ぶ。
上記のように、偏心距離と偏心角とを定めると、偏心角を零にするようにターンテーブルを回転させ、次いで偏心距離を零にするようにウェハＷＦとターンテーブルとを基準軸の方向に相対的に変位させることにより、ウェハＷＦの中心合せを行うことができる。
【００１１】
ウェハの面内結晶方位を示したり、半導体製造装置内でウェハの位置決めをしたりするために、円形ウェハの外周部の一部にオリエンテーションフラット（オリフラと略称される。）と呼ばれる平坦部や、Ｖノッチと呼ばれる切欠部が設けられることが多い。このように平坦部やＶノッチが設けられている場合には、平坦部やＶノッチを所定の向きに向ける必要があり、そのために、上記中心合せに加えて、ウェハの角度合せを行う必要がある。同様に、正方形のウェハの場合も、面内結晶の方位を合わせたり、半導体製造装置内でウェハを位置決めしたりするために角度合わせを行う必要があることが多い。
【００１２】
図４は、外周の一部に平坦部（オリフラ）ＯＦが設けられている円形ウェハＷＦの角度合わせを行った状態を示した説明図で、この例では、平坦部の中心線（ウェハの中心Ｗｃと平坦部の中心ｃとを結ぶ直線）Ａｃの方向を、Ｘ軸に対して特定の角度（図示の例では９０度）を成す方向に一致させた状態を角度合わせが行われた状態としている。
【００１３】
なお円形ウェハにおいては、平坦部ＯＦの幅を規定する中心角αが、規格により定まっているので、平坦部の中心線Ａｃは、ウェハの中心Ｗｃと平坦部の始端部ａとを結ぶ直線、またはウェハの中心Ｗｃと平坦部の終端部ｂとを結ぶ直線に対して（α／２）度の角度をなす直線である。
【００１４】
円形ウェハの角度合わせとは、ウェハの平坦部（平坦部の代りに切欠部が設けられる場合も同様）の中心線Ａｃの方向を、基準となる軸（図４の例ではＸ軸）に対して特定の角度を成す方向、または基準となる軸の方向に一致させることをいう。
図４の例では、ウェハの平坦部の中心線Ａｃが角度合せの基準となる軸（図示の例ではＸ軸）に対してなす特定の角度を９０度としているが、この特定の角度は、９０度に限るものではなく、他の角度（例えば０°や４５度等）でもよい。即ち、平坦部の中心線の方向を基準軸の方向に一致させた状態を角度合わせが行われた状態とするように基準軸を設定する場合もある。
【００１５】
図５は、方形ウェハＷＦの角度合わせを行った状態を示した説明図で、この例では、一例として、Ｘ軸（基準軸）を角度合せの基準とする軸にとり、方形ウェハの中心線Ａｃの方向をＸ軸に対して９０度を成す方向に一致させた状態を、角度合わせが行われた状態としている。方形ウェハの場合、４つの辺のそれぞれを平坦部と見做すことができるので、方形ウェハの中心線とは、ウェハの中心Ｗｃといずれか１つの辺の中心ｃとを結ぶ直線である。図５から分かるように、方形ウェハの角度合わせとは、ウェハの中心線Ａｃの方向を、基準となる軸に対して特定の角度をなす方向に合わせることをいう。
図５の例では、ウェハの中心線Ａｃが角度合せの基準となる軸（図示の例ではＸ軸）に対してなす特定の角度を９０度としているが、この特定の角度は、９０度に限るものではなく、他の角度（例えば０°や４５度等）でもよい。
【００１６】
なお、円形ウェハの場合も、方形ウェハの場合も、角度合せの際に基準とする軸は、Ｘ軸（中心合せに用いる基準軸）に限られるものではなく、例えばＸ軸と直交するＹ軸等を基準の軸として角度合わせをしてもよい。
このように、角度合せの基準とする軸は、中心合せの際に用いる基準軸とは別個に設定することができるが、本明細書では、説明を簡単にするために、角度合せの基準とする軸を中心合せに用いる基準軸（Ｘ軸）と同一の軸としている。
【００１７】
上記のように、ウェハの位置が基準の位置からずれている場合には、ウェハの中心合せだけでなく、ウェハの角度合せをも行うことが必要になることがあるが、本明細書では、ウェハの中心合わせ及び角度合わせの内、少なくとも中心合わせを行うことを、ウェハの位置合せ（アライメント）を行うという。
【００１８】
通常、ウェハを収納するカセットや、ウェハに対して各種の処理を行うプロセス装置等には、ウェハの中心合わせを行う機能及び角度合わせを行う機能は備わっていないため、ウェハを移送する経路の途中に、ウェハの中心合わせ及び角度合わせを行う機能を有するウェハアライナ装置を配置して、ウェハの中心合わせ及び角度合わせを行っている。
【００１９】
なお半導体ウェハに限らず、液晶表示板の基板等に各種の処理を施す際にも、基板の中心合せ及び角度合せが行われる。本明細書では、半導体ウェハだけでなく、中心合せや角度合せを必要とする基板等をすべて含む意味で「ウェハ」という語を用いる。
【００２０】
前述のように、ウェハには円形ウェハと方形ウェハとがあり、それぞれのウェハには種々の大きさのものがあるが、従来は１台のウェハアライナ装置で、形状が異なるウェハや大きさが異なるウェハに対応することができなかったため、ウェハの形状及び大きさに応じて、それぞれに適合するウェハアライナ装置を用いる必要があった。
【００２１】
円形のウェハ用のウェハアライナ装置としては、例えば、本出願人が提案した特開平５−３４３５０１号に示す装置がある。この既提案のアライナ装置は、ウェハを保持するターンテーブルと該ターンテーブルを回転させる回転駆動機構とを有するウェハ回転装置と、ターンテーブルをその軸線と直角な平面に沿って少なくとも一方向に移動させるターンテーブル移動装置と、ウェハを保持してターンテーブルの軸線方向に変位させるリフタと、ターンテーブルの回転中心軸線と直交しターンテーブル上のウェハの板面に沿う平面を基準面として、該基準面とターンテーブルの回転中心軸線との交点を基準点としたときの上記基準点とウェハのエッジとの間の距離の情報を含むエッジ位置情報を与えるエッジ位置検出信号をウェハのエッジを非接触で検出して出力するエッジ位置検出器と、ターンテーブルの回転角度を検出して角度検出信号を出力する回転角度検出器と、ウェハを保持したターンテーブルを所定の角度ずつ回転させながら上記エッジ位置検出信号と角度検出信号とをサンプリングしてサンプリングしたエッジ位置検出信号及び角度検出信号を記憶する記憶装置と、エッジ位置検出信号及び角度検出信号にそれぞれ含まれるエッジ位置情報及び回転角度情報を用いてウェハの基準位置に対する偏心量を演算する偏心量演算手段と、偏心量演算手段により演算された偏心量に応じてウェハ回転装置とターンテーブル移動装置とリフタとを制御してウェハの位置を基準位置に合せる位置合せ手段とを備えている。
【００２２】
また、正方形のウェハ用のウェハアライナ装置としては、図３６に示したように、エアシリンダ（図示せず。）を駆動源としたチャックＣ，ＣによりウェハＷＦを保持して機械的に位置決めを行うようにした装置が用いられている。なお図３６において、ＬＦはその上面にウェハＷＦを載せて保持する保持具で、この保持具は、図示しない機構により、上下方向及び図示の矢印ｙ方向に変位させられるようになっている。ウェハＷＦは、保持具ＬＦにより保持された状態でチャックＣ，Ｃの間に移送される。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のウェハアライナ装置では、ＳＥＭＩ規格の円形ウェハと正方形のウェハとの双方の中心合わせ及び角度合わせを行うことができなかったため、半導体プロセス装置において、円形のウェハと正方形のウェハとの双方に対応するためには、２種類のウェハアライナ装置を用意しておく必要があり、設備費が高くなるという問題があった。
【００２４】
また従来のウェハアライナ装置では、ＳＥＭＩ規格のウェハと正方形のウェハとを切り替える際に、アライナ装置を入れ替える必要があるため、調整項目が多くなり、ウェハを切り替える際の作業が面倒になるという問題があった。
更に、正方形のウェハに対して用いられていた従来のアライナ装置は、機械的接触方式によりウェハの中心合わせと角度合わせとを行うものであるため、中心合わせ及び角度合わせを行う際にパーティクルが発生し易いという問題があった。
また正方形のウェハに対して用いる従来のアライナ装置は、ウェハのサイズが変更になった際にチャックの調整を行う必要があるため、作業に手間取るという問題があった。
【００２５】
なお、円形ウェハの偏心量を求める場合と同様に、方形ウェハを回転させてエッジ位置検出器によりそのエッジ（外周縁）位置を全周に亘って検出することにより、方形ウェハの４辺の各部の位置データを求め、この位置データからウェハの偏心量を演算することが考えられる。しかしながら、方形ウェハの場合には、該ウェハを１回転させた際にウェハのエッジとエッジ位置検出器との間に生じる相対的な変位量が大きいため、エッジ位置検出器として検出範囲が著しく長いものを用いることが必要になる。そのため、方形ウェハの場合には、円形ウェハのエッジを検出する場合に用いていたエッジ位置検出器をそのまま用いることがでず、エッジ位置検出器として特注品を用いることが必要になって、そのコストが高くなるという問題が生じる。
【００２６】
本発明の目的は、円形ウェハ用のアライナ装置に用いられていたものと同様のエッジ位置検出器を用いて方形ウェハの位置合せを行うことができるようにしたウェハアライナ装置を提供することにある。
【００２７】
本発明の他の目的は、円形ウェハと方形ウェハとの双方の位置合せを行うことができるようにしたウェハアライナ装置を提供することにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わるウェハアライナ装置は、図３５に示したように、ウェハＷＦを保持するターンテーブル９と該ターンテーブルを回転させる回転駆動機構とを有するウェハ回転装置１００と；ターンテーブル９をその軸線と直角な平面に沿って少なくとも一方向に移動させるターンテーブル移動装置１０１と；ウェハＷＦをターンテーブル９の軸線方向に沿って上下に変位させるウェハ昇降装置１０２と；ターンテーブル９の回転中心軸線と直交しターンテーブル上のウェハＷＦの板面に沿う平面を基準面として、該基準面と回転中心軸線との交点を基準点としたときの基準点とウェハのエッジとの間の距離の情報を含むエッジ位置情報を与えるエッジ位置検出信号をウェハのエッジを非接触で検出して出力するエッジ位置検出器１２と；ターンテーブル９の回転角度を検出して角度検出信号を出力する回転角度検出器１０３と；ウェハＷＦを保持したターンテーブル９を所定の角度ずつ回転させながらエッジ位置検出信号と角度検出信号とをサンプリングしてサンプリングしたエッジ位置検出信号及び角度検出信号を記憶する記憶装置２２と；エッジ位置検出信号及び角度検出信号にそれぞれ含まれるエッジ位置情報及び回転角度情報を用いてウェハの基準位置に対する偏心量を演算する偏心量演算手段１０４と；偏心量演算手段１０４により演算された偏心量に応じてウェハ回転装置１００とターンテーブル移動装置１０１とウェハ昇降装置１０２とを制御してウェハの位置を基準位置に合せる位置合せ手段１０５とを備えたウェハアライナ装置を対象とする。
【００２９】
本発明においては、上記偏心量演算手段１０４が、ウェハが正方形である場合に、基準面上における基準点とウェハの中心との間の距離を偏心距離Ｌｅとして演算し、基準面上で基準点と該基準点からずれた位置にあるウェハの中心とを結ぶ軸を偏心角度軸として該偏心角度軸が、基準面上で基準点を通るように設定された方形ウェハ用基準軸に対してなす角を偏心角θｅとして演算する方形ウェハ偏心量演算手段１０４Ｂを備えている。
本発明においてはまた、上記偏心量演算手段１０４を、方形ウェハ偏心量演算手段の外に更に、円形ウェハ偏心量演算手段１０４Ａを備えた構成とすることができる。この円形ウェハ偏心量演算手段は、ウェハＷＦが円形である場合に、基準面上における基準点とウェハの中心との間の距離を偏心距離Ｌｅとして演算し、基準面上で基準点と該基準点からずれた位置にあるウェハの中心とを結ぶ軸を偏心角度軸として該偏心角度軸が、基準面上で基準点を通るように設定された円形ウェハ用基準軸に対してなす角を偏心角θｅとして演算する。
【００３０】
上記方形ウェハ偏心量演算手段は、基準点に中心が一致し、ウェハの４辺と８つの点で交わるように半径Ｒが設定された仮想の基準円とウェハの４辺との８つの交点のそれぞれと基準点とを結ぶ直線が基準面上で方形ウェハ用基準軸に対してなす角を８つの交点のそれぞれの交点角度データとして、該交点角度データを検出する交点角度データ検出手段と；交点角度データ検出手段により検出された交点角度データと基準円の半径Ｒとを用いて、偏心距離Ｌｅを演算する方形ウェハ偏心距離演算手段と、交点角度データ検出手段により検出された交点角度データと基準円の半径Ｒとを用いて偏心角θｅを演算する方形ウェハ偏心角演算手段とを備えた構成とするのが好ましい。
【００３１】
本発明の好ましい実施態様では、上記交点角度データ検出手段が、ウェハを保持したターンテーブルを初期位置から予め定めた回転方向に回転させたときに最初に基準円と２点で交わることになるウェハの一辺と基準円との２つの交点の内、エッジ位置検出器側に近い方の交点を第１の交点Ａ1 とし、該第１の交点よりも回転方向の後方側に順次並ぶ７つの交点をそれぞれ第２ないし第８の交点Ａ2 ないしＡ8 として、第１ないし第８の交点Ａ1 ないしＡ8 と基準点とをそれぞれ結ぶ直線が方形ウェハ用基準軸に対して成す第１ないし第８の角度θa1ないしθa8を第１ないし第８の交点角度データとして検出するように構成される。
【００３２】
また本発明好ましい実施態様では、上記偏心距離及び偏心角を演算するために、偏心量演算用角度演算手段を設け、偏心角を演算するために更に初期偏角演算手段と偏心角演算用距離演算手段とを設ける。
この場合、初期偏角演算手段は、上記基準面上で第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線に基準点から下ろした垂線が方形ウェハ用基準軸に対して成す角度（θa1＋θa2）／２から９０°を引いた角度をウェハの初期偏角θini として演算する。
【００３３】
また偏心量演算用角度演算手段は、交点角度データ検出手段により検出された交点角度データを用いて、第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線に基準点から下ろした垂線が第１の交点Ａ1 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ1 ＝（θa2−θa1）／２と、第３の交点Ａ3 と第４の交点Ａ4 とを結ぶ直線に基準点から下ろした垂線が第３の交点Ａ3 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ2 ＝（θa4−θa3）／２と、第５の交点Ａ5 と第６の交点Ａ6 とを結ぶ直線に基準点から下ろした垂線が第５の交点Ａ5 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ3 ＝（θa6−θa5）／２と、第７の交点Ａ7 と第８の交点Ａ8 とを結ぶ直線に基準点から下ろした垂線が第７の交点Ａ7 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ4 ＝（θa8＋３６０−θa7）／２またはθ4 ＝（θa8−θa7）／２とを偏心量演算用角度として演算する。
【００３４】
また上記偏心角演算用距離演算手段は、偏心量演算用角度θ1 ないしθ4 と基準円の半径Ｒとを用いて、第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線と基準点との間の距離Ｌ1 ＝Ｒｃｏｓθ1 と、第３の交点Ａ3 と第４の交点Ａ4 とを結ぶ直線と基準点との間の距離Ｌ2 ＝Ｒｃｏｓθ2 と、第５の交点Ａ5 と第６の交点Ａ6 とを結ぶ直線と基準点との間の距離Ｌ3 ＝Ｒｃｏｓθ3 と、第７の交点Ａ7 と第８の交点Ａ8 とを結ぶ直線と基準点との間の距離Ｌ4 ＝Ｒｃｏｓθ4 とを偏心角演算用距離として演算する。
【００３５】
この場合、方形ウェハ偏心距離演算手段は、ウェハの中心を通り前記第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線と直交する直線と基準点との間の距離Δｘ＝Ｒ（ｃｏｓθ4 −ｃｏｓθ2 ）／２と、ウェハの中心を通り第３の交点Ａ3 と第４の交点Ａ4 とを結ぶ直線と直交する直線と基準点との間の距離Δｙ＝Ｒ（ｃｏｓθ1 −ｃｏｓθ3 ）／２とを求めて、ウェハの中心と基準点との間の距離である偏心距離Ｌｅ＝（Δｘ２ ＋Δｙ２ ）１／２ を演算する。
【００３６】
また方形ウェハ偏心角演算手段は、偏心角θｅを演算式θｅ＝ｔａｎ−１｛（Ｌ1 −Ｌ3 ）／（Ｌ4 −Ｌ2 ）｝＋θini により演算する。
【００３７】
円形ウェハ偏心量演算手段は、ウェハの円周部上に第１の特定位置Ｐx1と、該第１の特定位置からそれぞれ９０°，１８０°及び２７０°離れた第２ないし第４の特定位置Ｐx2，Ｐx3及びＰx4とを定めてこれら第１ないし第４の特定位置におけるエッジ位置情報と回転角度情報とを求める特定位置検出手段と、第１ないし第４の特定位置Ｐx1〜Ｐx4のそれぞれの位置におけるエッジ位置情報を用いて、基準面上での基準点とウェハの中心との間の距離を偏心距離として演算する偏心距離演算手段と、ウェハが初期位置にあるときに基準点と第１の特定位置とを結ぶ直線を基線として、円形ウェハ用基準軸が基線に対して成す基線傾斜角θSTを演算し、基準点とウェハの中心点とを結ぶ直線を偏心角度軸として偏心角度軸が基線に対して成す角度を偏心角演算用角度θ0 として演算して、偏心角演算用角度θ0 から基線傾斜角θSTを減じて偏心角θｅを演算する円形ウェハ偏心角演算手段とを備えた構成とするのが好ましい。
【００３８】
円形ウェハの外周に平坦部またはＶノッチ部が設けられている場合には、ウェハの外周に設けられた平坦部または切欠部の位置を検出する平坦部または切欠部検出手段を設けて、該平坦部または切欠部検出手段により検出された平坦部または切欠部の両端位置を含むウェハの円周部上に上記第１の特定位置Ｐx1と、該第１の特定位置からそれぞれ９０°，１８０°及び２７０°離れた第２ないし第４の特定位置Ｐx2，Ｐx3及びＰx4とを定めるようにする。
【００３９】
上記円形ウェハ用基準軸と方形ウェハ用基準軸とは同一の軸でもよく、異なる軸でもよいが、構成を簡単にするためには、両基準軸は同一の軸であることが好ましい。
【００４０】
上記のように、方形ウェハの４辺と仮想した基準円との交点の角度データを用いてウェハの偏心量を演算するようにすると、円形ウェハのエッジを検出するために用いるエッジ位置検出器と同様に検出部の長さが比較的短いエッジ位置検出器を用いて、方形ウェハの偏心量を検出することができる。また方形ウェハの偏心量を検出するために用いるエッジ位置検出器としては、従来円形ウェハのエッジを検出するために用いられていたエッジ位置検出器をそのまま用いることもできる。したがって、本発明によれば、装置のコストを上昇させることなく、方形ウェハの位置合わせを行わせることができるという利点が得られる。
【００４１】
また本発明において、円形ウェハ偏心量演算手段と方形ウェハ偏心量演算手段との双方を備えた構成とした場合には、ハードウェアを何等変更することなく、円形のウェハの位置合せを行う状態と、方形ウェハの位置合せを行う状態とをソフトウェア上で切り替えることができるため、円形ウェハと方形ウェハとの切り替えに要する手間を削減して、半導体装置や液晶表示板等の製造能率を向上させることができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
以下に示す実施形態は、本出願人が先に、円形ウェハの中心合わせと角度合わせとを行うために提案したウェハアライナ装置（特開平５−３４３５０１号）を改良して、円形ウェハだけでなく、正方形のウェハの中心合わせ及び角度合わせをも行うことができるようにしたものである。
そのため、本実施形態においては、ウェハが円形である場合の偏心量を演算する円形ウェハ偏心量演算手段と、ウェハが正方形である場合の偏心量を演算する方形ウェハ偏心量演算手段とを設けて、ウェハの形状に応じてこれらの偏心量演算手段のいずれかによりウェハの偏心量を演算し、演算した偏心量を零にするようにウェハの中心合せと角度合せとを行う。
【００４３】
本発明に係わるウェハアライナ装置のハードウェアとしては、特開平５−３４３５０１号に示された既提案のものをそのまま用いることができる。
図６は、既提案の装置のハードウェアの構成を示したものである。同図において、１はベースフレーム、２は図示のＸ1 −Ｘ2 方向（Ｘ軸方向）に延びるように設けられてベースフレーム１の上に固定されたガイドレール、３はガイドレール２の上を転動する車輪を備えたＸ軸テーブルで、Ｘ軸テーブル３は、ガイドレール２によりＸ1 −Ｘ2 方向のみに移動するようにガイドされている。ベースフレーム１の上にはまたＸ軸駆動用電動機４が取り付けられ、この電動機４の出力軸に送りネジ５が連結されている。送りネジ５は、Ｘ軸テーブル３に設けられた図示しない雌ネジ部に螺合され、電動機４により送りネジ５が回転駆動されることにより、Ｘ軸テーブル３が図示のＸ1 −Ｘ2 方向に移動させられるようになっている。
【００４４】
電動機４には、Ｘ軸テーブル３のＸ方向の移動量の情報を含むパルス信号を出力するＸ軸エンコーダ６が取り付けられている。このＸ軸エンコーダ６は、例えば、電動機４が微小角度回転する毎にパルス信号を発生するように構成されていて、このエンコーダ６から得られる信号からＸ軸テーブル３の移動量が検出される。
【００４５】
Ｘ軸テーブル３の上には、θ軸駆動用電動機７が取り付けられ、電動機７により駆動される回転軸８の上端にターンテーブル９が取り付けられている。ターンテーブル９は、その上面が水平に保たれるように設けられていて、電動機７により、回転軸８の中心軸線に沿うθ軸の回りに回転駆動される。ターンテーブル９の上には中心合わせ及び角度合わせの対象とするウェハが載置される。本発明では、輪郭形状が円形を呈する円形ウェハと、輪郭形状が正方形を呈する方形ウェハとを対象とするが、図６においては、ターンテーブル上に円形ウェハＷＦが載置されている。
【００４６】
図示してないが、ターンテーブル９は、その上に載置されたウェハＷＦを固定するために、例えば真空吸着器等からなるウェハ固定手段を備えていて、該ウェハ固定手段を動作させることにより、ウェハをターンテーブルに対して固定することができるようになっている。
【００４７】
θ軸駆動用電動機７の回転軸８には、θ軸エンコーダ１１が取り付けられている。このエンコーダ１１は、回転軸８が微小角度回転する毎にパルス信号を発生するように構成されていて、このエンコーダが出力パルスを計数することによりターンテーブルの回転角を検出することができるようになっている。
【００４８】
この例では、ターンテーブル９と、電動機７を含むターンテーブル回転駆動機構とにより、ウェハ回転装置１００（図３５参照）が構成され、電動機４と送りネジ５と該送りネジにより移動させられるＸ軸テーブル３とにより、ターンテーブルをその軸線と直角な平面に沿ってＸ軸方向に移動させるターンテーブル移動装置１０１が構成されている。
またθ軸エンコーダ１１により、ターンテーブル９の回転角度を検出する回転角度検出器１０３が構成され、Ｘ軸エンコーダ６により、ターンテーブルのＸ軸方向への移動量を検出するターンテーブル移動量検出器が構成されている。
ベースフレーム１にはまた、ウェハＷＦの端縁（エッジ）位置を検出するエッジ位置検出器１２が支柱１３を介して支持されている。
図示のエッジ位置検出器１２は、ターンテーブル９の上に保持されたウェハＷＦの外周寄りの部分を間にしてウェハＷＦと直交する方向（垂直方向）に相対するように配置された投光器１２ａ及び受光器（光センサ）１２ｂを備えている。
【００４９】
このエッジ位置検出器は、その投光器１２ａ及び受光器１２ｂがそれぞれ同方向に一直線状に延びる投光窓及び受光窓を備えたリニアセンサからなっていて、投光器１２ａ及び受光器１２ｂにそれぞれ設けられた投光窓及び受光窓は、それぞれの長手方向をウェハの径方向に向けた状態で、かつウェハＷＦの外周寄りの部分を非接触で受け入れることができる寸法のギャップを介して対向配置されている。
【００５０】
このエッジ位置検出器においては、投光器１２ａと受光器１２ｂとの間に挿入されたウェハのエッジ位置の変化に応じて受光窓の投光窓から遮られる部分の長さが変化し、受光窓の投光窓から遮られる部分の長さの変化に応じて受光器１２ｂの受光量が変化する。受光器１２ｂは、受光量に相応した（例えば比例した）アナログ信号を出力するため、受光器１２ｂの出力は、ウェハＷＦのエッジ位置の情報を含む信号となる。このエッジ位置検出器としては、ＣＣＤ（電荷結合素子）や、ＰＳＤ（Position Sensitive Detector)（商品名）を用いることができる。
【００５１】
ベースフレーム１にはまた、支持フレーム１４を介してエアシリンダ１５が支持されている。エアシリンダ１５は、そのピストンロッドを垂直上方に向けた状態で設けられていて、該ピストンロッドの上端にリフタ１６が取り付けれている。エアシリンダ１５には、図示しない圧縮空気供給源から電磁弁１７を介して圧縮空気が供給され、該エアシリンダにより、リフタ１６を上下方向（図示のＺ方向）に駆動する駆動機構が構成されている。
【００５２】
リフタ１６は、ターンテーブル９の外周に相応する位置よりも更に外側の位置をターンテーブル９と干渉することなく上下に変位し得るように設けられたフォーク状の部分を有する部材からなっていて、ターンテーブル９の上面よりも更に上方に設定された上昇位置と、ターンテーブル９の上面よりも下方に設定された退避位置との間を変位させられる。
【００５３】
この例では、エアシリンダ１５と、該エアシリンダにより駆動されるリフタ１６と、エアシリンダへのエアの供給を制御する電磁弁１７とにより、ウェハ昇降装置が構成されており、ウェハ固定手段（例えば真空吸着器）によるウェハＷＦのターンテーブルに対する固定を解除した状態で、電磁弁１７からエアシリンダ１５に圧縮空気を供給してリフタ１６を上方に変位させることにより、ウェハＷＦを該リフタにより下方から支えて、ターンテーブル９から離反した状態になる離反位置まで変位させることができるようになっている。またエアシリンダ１５への空気の供給を停止してリフタ１６を退避位置に向けて下降させることにより、ウェハＷＦをターンテーブル９上に保持させることができるようになっている。
【００５４】
Ｘ軸駆動用電動機４、θ軸駆動用電動機７及び電磁弁１７を制御するため、Ａ／Ｄ変換器２０、ＣＰＵ（中央演算処理装置）２１及び記憶装置２２等を有するコンピュータと、ＤＭＡデータ転送回路２３と、Ｘ軸駆動用電動機４及びθ軸駆動用電動機７をそれぞれ制御するＸ軸電動機制御回路２４及びθ軸電動機制御回路２５と、Ｘ軸電動機制御用比較器２６及びθ軸電動機制御用比較器２７とを備えた制御部が設けられている。
【００５５】
Ａ／Ｄ変換器２０は、エッジ位置検出器１２の受光器１２ｂが出力するエッジ位置検出信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換して、ＣＰＵ２１や記憶装置２２に与える。なおエッジ位置検出器１２がエッジ位置検出信号をデジタル信号として出力する場合、Ａ／Ｄ変換器２０は不要である。
【００５６】
上記の装置において、エッジ位置検出器１２は、ターンテーブル９の回転中心軸線と直交し、ターンテーブル上のウェハＷＦの板面に沿う平面を基準面として、該基準面と前記回転中心軸線との交点（以下単にターンテーブルの回転中心という。）を基準点としたときの基準点とウェハＷＦの外周のエッジとの間の距離の情報を含むエッジ位置情報を与えるエッジ位置検出信号を、ウェハＷＦのエッジを非接触で検出して出力するものである。
【００５７】
図７は、エッジ位置検出器１２がウェハＷＦのエッジ位置（端縁位置）を検出している状態を模式的に示したものである。同図に見られるように、投光器１２ａが発した光はウェハＷＦにより遮られ、発光器１２ａが発した光の一部が減じられて受光器１２ｂに到達する。
従って、受光器１２ｂとして、受光量に比例して出力信号の大きさが変化する光センサを用いると、その出力信号Ｓは受光器１２ｂの端からウェハＷＦのエッジ位置までの距離Ｄに比例した信号となる。
【００５８】
図８は、エッジ位置検出器１２の出力特性の一例を示した特性図であり、出力信号Ｓが受光器１２ｂの受光量に比例して変化する様子を示している。図８に示した出力信号Ｓは、アナログ信号（電圧信号）からなっていて、受光器１２ｂの端からウェハＷＦのエッジ位置までの距離Ｄに比例して変化する。本明細書では、この距離Ｄを「エッジ距離」と呼ぶことにする。エッジ距離Ｄは、（出力信号Ｓ）×（エッジ位置検出器１２の仕様によって決まる係数）で演算することができる。
【００５９】
このように、エッジ位置検出器１２の出力信号Ｓは、受光器１２ｂの端からウェハＷＦのエッジ位置までの距離であるエッジ距離Ｄに比例しており、基準点Ｔｃ（ターンテーブル９の回転中心）から受光器１２ｂの端までの距離は既知（一定）であるため、このエッジ位置検出器１２の出力信号Ｓからターンテーブル上のウェハＷＦのエッジ位置の基準点Ｔｃに対する情報（エッジ位置情報）を得ることができる。本明細書では、この信号Ｓをエッジ位置検出信号と呼ぶ。
【００６０】
基準点Ｔｃから受光器１２ｂの端までの距離をＥとした場合、基準点からウェハのエッジまでの距離はＥ−Ｄにより与えられる。ウェハの偏心量を求める際には、エッジ距離Ｄを用いて演算を行ってもよく、基準位置からエッジまでの距離Ｅ−Ｄを用いて演算を行ってもよいが、以下の説明では、エッジ距離Ｄを用いて演算を行うものとする。
【００６１】
エッジ位置検出信号Ｓをアナログ信号とする場合、その信号は電圧信号に限られるものではなく、電流信号であってもよい。またエッジ位置検出信号Ｓはデジタル信号であってもよい。
【００６２】
上記のようなエッジ位置検出器１２を用いた場合、ウェハＷＦの中心Ｗｃが基準点Ｔｃに対してエッジ位置検出器１２側に偏位している場合にエッジ位置検出信号Ｓが小さくなり、ウェハＷＦの中心Ｗｃが基準点Ｔｃに対してエッジ位置検出器１２と反対側に偏位している場合にエッジ位置検出信号Ｓが大きくなる。
【００６３】
円形ウェハのエッジを上記エッジ位置検出器１２により検出した場合に得られるエッジ位置検出信号Ｓと、ウェハの回転角θとの関係を図１０及び図１１に示した。
図１０は、外周に平坦部を有しない円形ウェハＷＦをターンテーブル９上に載せた場合に得られるエッジ位置検出信号Ｓとウェハの回転角θと関係示した説明図である。
【００６４】
図１０（Ａ）は、同図（Ｂ）に示すように、基準点（ターンテーブルの回転中心）Ｔｃとターンテーブルの上に載せられているウェハＷＦの中心Ｗｃとが一致している場合について示したもので、この例では、基準点Ｔｃとエッジ位置検出器１２の中心とを結ぶ直線をＸ軸方向（Ｘ軸テーブルの移動方向）に一致させ、基準点Ｔｃを通り、Ｘ軸に直交する軸をＹ軸としている。エッジ位置検出器１２は、その受光器の受光窓の長さ方向に延びる中心軸線をＸ軸に一致させた状態で配置されている。Ｘ軸は、円形ウェハの偏心量（偏心距離及び偏心角）を求める場合の基準軸（円形ウェハ用基準軸）である。
図１０（Ａ）から明らかなように、ウェハＷＦの中心Ｗｃが基準点Ｔｃに一致している場合には、エッジ位置検出信号Ｓがターンテーブル９の回転角度θの変化に対して一定の値を示す。
【００６５】
また図１０（Ｃ）は、同図（Ｄ）に示すように、ターンテーブル９の上に載せられたウェハＷＦの中心位置Ｗｃが基準点Ｔｃに対して偏心距離Ｌｅだけずれ、かつ、基準点ＴｃとウェハＷＦの中心Ｗｃとを結ぶ直線がＸ軸に対して偏心角θｅだけ傾いているときに得られるエッジ位置検出信号Ｓをターンテーブルの回転角θに対して示したものである。
【００６６】
図１０（Ｃ）から明らかなように、ウェハＷＦの中心Ｗｃが基準点Ｔｃからずれている場合には、エッジ位置検出信号Ｓがターンテーブルの回転角θに対して示す変化の曲線が略正弦波形状を呈する。
図１０（Ｃ）においては、エッジ位置検出信号Ｓの最大値をＳmax とし、最小値をＳmin としている。また、最大値Ｓmax に対応するターンテーブル９の回転角度をθmax とし、最小値Ｓmin に対応するターンテーブル９の回転角度をθmin としている。
【００６７】
図１１（Ｂ）ないし（Ｅ）は、同図（Ａ）に示すように、外周に平坦部イが設けられたウェハＷＦをターンテーブル９の上に載せた場合に得られるエッジ位置検出信号Ｓをターンテーブルの回転角θに対して示したもので、同図（Ｂ）ないし（Ｅ）はそれぞれ、ウェハが種々の異なる方向に偏心した状態でターンテーブル９の上に載せられた場合のエッジ位置検出信号Ｓの変化を示している。
なお、図１１（Ｂ）ないし（Ｅ）において、θｃは平坦部イの中心位置に対応するターンテーブル９の回転角度を示している。
【００６８】
本発明のアライナ装置に設けられるコンピュータは、所定のプログラムを実行することにより、ウェハを保持したターンテーブルを所定の角度ずつ回転させながらエッジ位置検出信号と角度検出信号とをサンプリングして、サンプリングしたエッジ位置検出信号及び角度検出信号にそれぞれ含まれるエッジ位置情報及び回転角度情報を用いてウェハの基準位置に対する偏心量を演算する偏心量演算手段と、偏心量演算手段により演算された偏心量に応じてウェハ回転装置とターンテーブル移動装置とウェハ昇降装置とを制御してウェハの位置を基準位置に合せる位置合わせ手段とを構成する。
【００６９】
本発明のアライナ装置において、ターンテーブル９上にウェハＷＦが搬入されると、ターンテーブル９に設けられた真空吸引手段等によりウェハＷＦがターンテーブル９に固定される。ウェハがターンテーブルに固定されると、先ず偏心量演算手段がウェハＷＦの偏心量を演算する過程を行う。この過程では、ウェハＷＦを初期位置から一方向に単位角度Δθずつ回転させて、ウェハＷＦが単位角度回転する毎にエッジ位置検出信号Ｓをサンプリングし、サンプリングしたエッジ位置検出信号Ｓのデジタル換算値を記憶装置２２に記憶させる。このようにしてサンプリングしたエッジ位置検出信号を微分処理してウェハＷＦの平坦部の両端位置でのエッジ位置検出信号の特異な変化を検出することにより、ウェハの平坦部の両端位置を検出する。そして、平坦部の両端位置を含むウェハＷＦの円周部の任意の位置に第１ないし第４の特定位置を設定し、これらの特定位置でのエッジ位置情報を用いて、ウェハの偏心量を演算する。
【００７０】
位置合わせ手段は、上記のようにして演算された偏心量に応じてウェハ回転装置とターンテーブル移動装置と昇降装置とを制御することにより、ウェハの位置合せを行う。
【００７１】
なおウェハの偏心量を演算する際には、先ずウェハＷＦの全周に亘ってエッジ位置検出信号をサンプリングして、サンプリングしたすべての信号を記憶装置に記憶させた後に、記憶させたエッジ位置検出信号を記憶装置から読み出してウェハの平坦部の検出を行うようにしてもよいが、偏心量の演算を効率よく行うためには、ウェハＷＦの各部のエッジ位置情報をサンプリングする毎に、サンプリングしたエッジ位置検出信号を微分処理して平坦部の検出を行うようにするのが好ましい。
【００７２】
コンピュータは、ターンテーブル９を単位角度Δθずつ回転させる毎に読み込んだエッジ位置検出信号Ｓｘのデジタル変換値とθ軸エンコーダ（回転角度検出器）７により検出された回転角度とを読み込み、ｘ番目のサンプリング位置で読込んだエッジ位置検出信号Ｓｘと、ｘ番目のサンプリング位置においてθ軸エンコーダ７により検出された回転角度θx とを一対のエッジ位置データとして、例えば図９に示すようなテーブル（以下エッジ位置情報テーブルと呼ぶ。）の形で、記憶装置２２に記憶する。
【００７３】
図示の例では、エッジ位置検出器１２から読み出したエッジ位置検出信号をメモリに記憶させる動作を迅速に行なわせるために、ＤＭＡデータ転送回路（ダイレクトメモリアクセス回路）２３を設けている。ＤＭＡデータ転送回路２３は、コンピュータの入出力機器相互間、入出力機器と記憶装置間、及び記憶装置内のメモリ相互間のデータの転送を、ＣＰＵ２１を経由することなく、直接行わせる働きをする回路である。ＤＭＡデータ転送回路がＣＰＵ２１との間でやり取りする信号は、データバスの解放、復帰のための信号だけである。従って、ＤＭＡデータ転送回路を用いて入出力機器間、入出力機器とメモリ間、及びメモリ相互間のデータの転送を行わせると、データの転送を行う際のＣＰＵ２１の占有時間を、ＣＰＵを介してデータの転送を行わせる場合の数％以下にすることができる。そのため、ＤＭＡデータ転送回路２３を用いると、ウェハのエッジ位置の検出・記憶動作と、データの処理とをウェハの回転中に実施することができるようになる。
【００７４】
なおエッジ位置検出信号のサンプリング間隔を与える単位回転角度Δθは実際には、充分微小な値（例えば0.05°）に設定されるが、図９に示した例では、説明を簡単にするため、単位回転角度Δθを１°としている。
【００７５】
図９において、θ及びＳの添字ｘはサンプリング回数をカウントするカウンタのカウント値である。このカウンタのカウント値は、ターンテーブル９が単位回転角度Δθだけ回転する毎に＋１ずつ増加（インクリメント）される。カウント値ｘの初期値は０である。
【００７６】
図９に示したターンテーブルの回転角度θx は、乗算記号を「＊」とすると、次式で示すことができる。
θx ＝ｘ＊Δθ …（１）
【００７７】
なお、エッジ位置情報テーブルは、ｘ番目にサンプリングされたエッジ位置検出信号Ｓｘから求められるエッジ距離Ｄと回転角度θｘとを用いて作成してもよいが、以下の説明では、図９に示したように、エッジ位置検出信号Ｓｘと回転角度θｘとを用いてエッジ位置情報テーブルを作成するものとする。
【００７８】
ＣＰＵ２１が実現する偏心量演算手段は、ウェハが円形である場合に該ウェハの偏心量を演算する円形ウェハ偏心量演算手段と、ウェハが正方形である場合に該ウェハの偏心量を演算する方形ウェハ偏心量演算手段とにより構成される。
円形ウェハ偏心量演算手段は、ウェハが円形である場合に、基準面上における基準点とウェハの中心との間の距離を偏心距離Ｌｅとして演算し、基準面上で基準点と該基準点からずれた位置にあるウェハの中心とを結ぶ軸を偏心角度軸として該偏心角度軸が、基準面上で基準点を通るように設定された円形ウェハ用基準軸に対してなす角を偏心角θｅとして演算する。
【００７９】
また方形ウェハ偏心量演算手段は、ウェハが正方形である場合に、基準面上における基準点とウェハの中心との間の距離を偏心距離Ｌｅとして演算し、基準面上で基準点と該基準点からずれた位置にあるウェハの中心とを結ぶ軸を偏心角度軸として該偏心角度軸が、基準面上で基準点を通るように設定された方形ウェハ用基準軸に対してなす角を偏心角θｅとして演算する。
【００８０】
位置合わせ手段は、ウェハが円形である場合には、上記円形ウェハ偏心量演算手段により演算された偏心距離Ｌｅ及び偏心角θｅを実質的に零にするようにウェハの中心合せを行い、ウェハが正方形である場合には、上記方形ウェハ偏心量演算手段により演算された偏心距離Ｌｅ及び偏心角θｅを実質的に零にするようにウェハの中心合せ及び角度合わせを行う。
【００８１】
上記の位置合わせ手段は、偏心量演算手段により演算されたウェハＷＦの偏心距離Ｌｅ及び偏心角θｅを零にするために必要な電動機４及び７の回転量を演算して、演算した回転量だけ電動機４及び７を回転させることを指令するＸ軸電動機回転量指令信号及びθ軸電動機回転量指令信号をそれぞれＸ軸電動機制御回路２４及びθ軸電動機制御回路２５に入力する。
【００８２】
Ｘ軸電動機制御回路２４及びθ軸電動機制御回路２５はそれぞれ、ＣＰＵ２１が出力するＸ軸電動機回転量指令信号及びθ軸電動機回転量指令信号を、電動機４及び７のそれぞれの回転量を与えるＸ軸電動機回転量信号及びθ軸電動機回転量信号に変換し、これらの回転量信号をそれぞれＸ軸電動機制御用比較器２６及びθ軸電動機制御用比較器２７に与える。
【００８３】
比較器２６及び２７はそれぞれ、Ｘ軸電動機回転量信号及びθ軸電動機回転量信号と、エンコーダ６及び１１がそれぞれ出力するＸ軸電動機回転量検出信号及びθ軸電動機回転量検出信号（電動機４及び７の実際の回転量を示す信号）とを比較して、比較した信号の差信号により電動機４及び７を駆動することにより、ウェハの偏心距離Ｌｅ及び偏心角θｅを零にするために必要なだけ電動機４及び７を回転させる。
【００８４】
なおＸ軸テーブル３を駆動するＸ軸駆動用電動機４及びターンテーブル９を駆動するθ軸駆動用電動機７としてパルスモータを用いる場合には、エンコーダ６及び１１と比較器２６及び２７とを省略して、ＣＰＵ２１が出力する回転量指令信号に応じて電動機４及び７に駆動パルスを与えるだけでＸ軸テーブル３及びターンテーブル９を演算された量だけ変位させることができる。
【００８５】
円形ウェハの偏心量の演算
次に円形ウェハ偏心量演算手段がウェハの偏心量を演算する際の演算方法につき説明する。前述のように、角度合せを必要とする円形ウェハは、その外周に平坦部イまたはＶノッチを有していて、該平坦部イまたはＶノッチを所定の方向に向けるように角度合せをする。したがって、円形ウェハの偏心量を演算する際には、先ずその外周の平坦部イまたはＶノッチの位置を判別する。
【００８６】
外周の一部に平坦部イが設けられた円形ウェハＷＦをターンテーブル９上に載せた場合には、図１１（Ｂ）ないし（Ｅ）に見られるように、エッジ位置検出信号Ｓ（エッジ距離Ｄに比例する信号）、平坦部イの部分において他の円周形状の部分とは著しく異なる変化を示す。このようなエッジ位置検出信号Ｓの変化の特異性を利用することにより、平坦部イの位置を判別することができる。
同様に、ウェハの外周に平坦部の代りにＶノッチが設けられている場合にも、そのＶノッチの部分でエッジ位置検出信号の波形が特異な変化を示すので、その変化の特異性を利用してＶノッチの位置を判別することができる。
以下ウェハの外周の一部に平坦部イが設けられている場合について、その平坦部を判別する方法を説明する。
【００８７】
平坦部の判別方法１
一例として、エッジ位置検出信号Ｓが図１１（Ｃ）のような変化を示す場合について説明する。
平坦部におけるエッジ位置検出信号Ｓの変化の特異性を抽出するためには、エッジ位置検出信号Ｓを回転角θに対して微分すればよい。図１２は、図１１（Ｃ）に示したエッジ位置検出信号Ｓを微分した結果を示したイメージ図である。図１１（Ｃ）のエッジ位置検出信号Ｓを微分すると、図１２に示すように、その微分値ΔＳ／Δθは、平坦部の両端において極めて大きな変化率を示す。したがって、図１２に示すように、エッジ位置検出信号Ｓの微分値ΔＳ／Δθを適切な値の基準値Ｋ1p，Ｋ1mと比較して、微分値ΔＳ／Δθが基準値Ｋ1pより大きくなるときのカウント値ｘを求めれば、平坦部の始端位置までの回転角度（平坦部の始端位置が検出されたときのターンテーブルの回転角度）θx0を求めることができ、微分値ΔＳ／Δθが基準値Ｋ1mより小さくなるときのカウント値ｘを求めることにより、平坦部の終端位置までの回転角度（平坦部の終端位置が検出されたときのターンテーブルの回転角度）θx1を求めることができる。このとき平坦部の中心位置までの回転角度θｃは下記の（２）式または（３）式により求めることができる。
θｃ＝（θx0＋θx1）／２ …（２）
θｃ＝θx0＋｛（θx1−θx0）／２｝ …（３）
ただし、ターンテーブル９の回転角度は、３６０度までであるので、算出した回転角度が３６０度を越える場合は、その算出値から３６０度を減算して、３６０度以内の角度に変換する必要がある。
【００８８】
図６に示したアライナ装置では、ターンテーブル９の回転角度θx と、回転角度θx に対応したエッジ位置検出信号Ｓx とが、図９に示すようなテーブルの形で記憶装置に記憶されているので、上述した微分値ΔＳ／Δθは、次式によって求めることができる。
ΔＳ／Δθ＝（Ｓx −Ｓx-1 ）／Δθ …（４）
ここでΔθはターンテーブル９の単位回転角度である。また例えばサンプリング回数を計数するカウンタのカウント値がｘ＝１０である場合、Ｓx ＝Ｓ10であり、Ｓx-1 ＝Ｓ9 である。
【００８９】
上記の（４）式によりエッジ距離の微分値ΔＳ／Δθを演算して、ΔＳ／Δθ＞ｋ1pとなるときのカウント値ｘを求めれば、平坦部の始端位置に対応するターンテーブル９の回転角度θx0を求めることができる。同様に、ΔＳ／Δθ＜ｋ1mとなるときのカウント値を求めることにより、平坦部の終端位置に対応するターンテーブル９の回転角度θx1を求めることができる。
【００９０】
平坦部の判別方法２
上述した「平坦部の判別方法１」だけでも平坦部イを検出することができるが、上記の判別方法に加えて、または上記の方法に代えて、以下に示す判別方法２を行うようにしてもよい。
図１３は、「平坦部の判別方法２」を説明する説明図であり、同図（Ａ）は図１２のエッジ位置検出信号Ｓの微分波形を拡大して示した図である。
図１３（Ａ）に示した例において、ｘ回目にサンプリングされたエッジ位置検出信号Ｓx に対して演算した微分値をΔＳx ／Δθ、１回前にサンプリングされたエッジ位置検出信号Ｓx-1 に対して演算した微分値をΔＳx-1 ／Δθとし、これらの微分値ΔＳx ／ΔθとΔＳx-1 ／Δθとの比ΔＳx ／ΔＳx-1 （＝（ΔＳｘ／Δθ）／（ΔＳx-1 ／Δθ））を求めて回転角θに対して図示すると、図１３（Ｂ）に示すようになる。
【００９１】
即ち、ウェハが回転中心に対して偏心している場合、エッジ位置検出信号Ｓの微分値ΔＳx ／Δθは、全体としては回転角θに対してほぼ正弦波状（実際にはエッジの形状の微小な変化により細かいノイズが乗る）に変化し、ターンテーブルの回転角度が平坦部の始端位置に対応する回転角度θx0に一致したときに正のピーク値に向けて急峻に立ち上がる。エッジ位置検出信号Ｓの微分値ΔＳx ／Δθはまた、回転角度が平坦部の中心に対応する角度θｃに一致する位置で符号が正から負に変化し、回転角度が平坦部の終端位置に対応する回転角度θx1に一致する位置で負のピーク値からほぼ零に急峻に変化する。微分値ΔＳx ／Δθがほぼ零から正のピーク値に急峻に立ち上がる平坦部の始端位置（角度θx0の位置）では、微分値の比の分子ΔＳｘ／Δθの大きさに比べて分母ΔＳx-1 ／Δθの大きさが非常に小さい（ほぼ零である）ため、微分値の比は図１３（Ｂ）に示すように、非常に大きなピーク値を有するパルス波形ｅ1 を呈する。
【００９２】
また微分値の比ΔＳx ／ΔＳx-1 は、微分値が正から負に変化する平坦部の中心位置（角度θｃの位置）の前後で負側に変化するパルス波形ｅ2 及び正側に変化するパルス波形ｅ3 を呈し、平坦部の終端部の位置（角度θx1の位置）でほぼ零に変化するパルス波形ｅ4 を呈する。平坦部の終端部の位置では、微分値の比の分子ΔＳｘ／Δθの大きさに比べて分母ΔＳx-1 ／Δθの大きさが大きいため、平坦部の終端部位置θx1で生じる微分値の比のパルス波形ｅ4 は、図１３（Ｂ）に示すように小さなピーク値を示す。微分値の比ΔＳx ／ΔＳx-1 はまた、微分値ΔＳ／Δθが負から正に変化する位置（図１３の角度θf の位置）の前後で負側に変化するパルス波形ｅ5 及び正側に変化するパルス波形ｅ6 を呈する。 このように、微分値の比ΔＳx ／ΔＳx-1 は、平坦部の始端部の位置（θx0）でピーク値が非常に大きいパルス波形ｅ1 を呈るすため、適当な基準値（しきい値）ｋを設定してこのパルス波形ｅ1 を検出することにより、平坦部の始端部の位置を他の位置と明確に区別して検出することができる。
【００９３】
図６に示したアライナ装置では、図９に示すように、ターンテーブル９の回転角度θx と、回転角度θx に対応したエッジ位置検出信号Ｓx とが記憶装置に記憶されているので、上記微分値の比（ΔＳx ／ΔＳx-1 ）は、次式により演算することができる。
ΔＳx ／ΔＳx-1 ＝｛（Ｓx −Ｓx-1 ）／Δθ｝／｛（Ｓx-1 −Ｓx-2 ）／
Δθ｝
＝（Ｓx −Ｓx-1 ）／（Ｓx-1 −Ｓx-2 ） …（５）
【００９４】
上記の式により演算された微分値の比（ΔＳx ／ΔＳx-1 ）が基準値ｋを超えた時［（ΔＳx ／ΔＳx-1 ）＞ｋとなった時］のカウント値ｘを求めれば、平坦部の始端部の位置に対応するターンテーブル９の回転角度θxoを検出することができる。
【００９５】
またｘ回目にサンプリングされたエッジ位置検出信号Ｓx について演算した微分値ΔＳx ／Δθと、その次（ｘ＋１回目）にサンプリングされたエッジ位置検出信号Ｓx+1 について演算した微分値ΔＳx+1 ／Δθとの比ΔＳx ／ΔＳx+1 ［＝（ΔＳx ／Δθ）／（ΔＳx+1 ／Δθ）］を求めると、該微分値の比ΔＳx ／ΔＳx+1 は、図１３（Ｃ）に示すように、平坦部の終端部位置θx1で非常に大きなピーク値を有するパルス波形ｅ1 ´を呈する。従って、適当な基準値（しきい値）ｋ´を設定してこのパルス波形ｅ1 ´を検出することにより、平坦部の終端部位置に対応する回転角度θx1を他の位置に対応する回転角度と明確に区別して検出することができる。
【００９６】
上記微分値の比（ΔＳx ／ΔＳx+1 ）は、次式により演算することができる。ΔＳx ／
ΔＳx+1 ＝｛（Ｓx −Ｓx-1 ）／Δθ｝／｛（Ｓx+1 −Ｓx ）／Δθ｝
＝（Ｓx −Ｓx-1 ）／（Ｓx+1 −Ｓx ） …（６）
上記の式により演算された微分値の比（ΔＳx ／ΔＳx+1 ）が基準値ｋ´を超えた時のカウント値ｘを求めれば、平坦部の終端部に対応するターンテーブル９の回転角度θx1を検出することができる。
【００９７】
平坦部の判別方法３
エッジ位置検出信号Ｓの２次微分値Δ２ Ｓ／Δ２ θ＝｛（ΔＳx ／Δθ）−（ΔＳx-1 ／Δθ）｝／Δθを求めると、図３７に示すように、平坦部の始端部の位置及び終端部の位置に対応するターンテーブル９の回転角度θx0及びθx1で非常に大きなピーク値を有するパルス波形ｅ6 及びｅ7 を呈する。従って、適当な基準値（しきい値）ｋ″を設定してこのパルス波形ｅ6 及びｅ7 を検出することにより、平坦部の始端部の位置及び終端部の位置に対応する回転角度θx0及びθx1を他の位置に対応する回転角度と明確に区別して検出することができる。
【００９８】
偏心量の演算方法
次に図１４を参照して、エッジ位置検出信号Ｓを用いて行う偏心量の演算方法の一例を説明する。前述のように、エッジ位置検出信号Ｓx とターンテーブルの回転角度θx とから、平坦部の始端位置（ターンテーブル９の回転角度θxoに対応するウェハの円周上の位置）、及び平坦部の終端位置（ターンテーブル９の回転角度θx1に対応するウェハの円周上の位置）を求めることができる。
【００９９】
このようにしてウェハの平坦部の位置が検出されたときに、該平坦部の両端位置（始端位置及び終端位置）を含むウェハの円周上の任意の位置に、基準点（ターンテーブルの回転中心）Ｔｃを中心にして９０度間隔で第１ないし第４の特定位置Ｐx1ないしＰx4を設定すると、これらの特定位置におけるエッジ距離と回転角度の情報を用いてウェハの偏心距離と偏心角とを演算することができる。
【０１００】
上記第１ないし第４の特定位置Ｐx1ないしＰx4は、ウェハの円周上（平坦部を除く部分）の任意の位置に定めることができるが、ここでは、簡単にするために、図１４に示したように、ウェハの平坦部の終端位置（角度θx1の位置）を第１の特定位置Ｐx1とし、基準点Ｔｃを中心にして、第１の特定位置Ｐx1からそれぞれ９０度，１８０度及び２７０度離れた位置［角度θx2（＝θx1＋９０度）の位置、角度θx3（＝θx1＋１８０度）の位置及び角度θx4（＝θx1＋２７０度）の位置］を第２の特定位置Ｐx2ないし第４の特定位置Ｐx4とする。これら第１の特定位置ないし第４の特定位置Ｐx1ないしＰx4でそれぞれエッジ位置検出器１２が出力するエッジ位置検出信号Ｓx1，Ｓx2，Ｓx3及びＳx4から求めたエッジ距離をそれぞれＤx1、Ｄx2、Ｄx3及びＤx4とする。
ただし、ターンテーブル９の回転角度は３６０度までであるので、θx1、θx2、θx3及びθx4が３６０度を越える場合には、算出されたθx1、θx2、θx3及びθx4の内、３６０度を越える角度について３６０度を減算して、３６０度以内の角度に変換する必要がある。
【０１０１】
角度θx1ないしθx4の位置におけるエッジ位置検出信号Ｓx1、Ｓx2、Ｓx3及びＳx4が分かると、ウェハＷＦの中心位置Ｗｃの基準点Ｔｃに対する偏心距離Ｌe と、偏心角演算用角度θ0 と、偏心角θｅとを下記の（７）式ないし（９）式により演算することができる。ここで、偏心角θｅは、基準点Ｔｃと該基準点からずれているウェハの中心Ｗｃとを結ぶ直線を偏心角度軸としたときに、該偏心角度軸がＸ軸（円形ウェハ用基準軸）に対して成す角度である。
Ｌｅ＝（１／２）＊｛（Ｄx1−Ｄx3）２ ＋（Ｄx2−Ｄx4）２ ｝１／２
…（７）
θ0 ＝ｔａｎ−１｛（Ｄx2−Ｄx4）／（Ｄx1−Ｄx3）｝ …（８）
θe ＝θ0 −θST …（９）
【０１０２】
ここで、偏心角演算用角度θ0 は、ターンテーブルが３６０度回転して回転開始前と同じ初期位置に戻った時に、基準点ＴｃとウェハＷＦの中心位置Ｗｃとを結ぶ偏心角度軸が、第１の特定位置Ｐx1と第３の特定位置Ｐx3とを結ぶ直線（この直線を「基線」と呼ぶことにする。）に対してなす角度である。
また式（９）において、角度θSTは、図１４に示すように、Ｘ軸が第１の特定位置Ｐx1と第３の特定位置Ｐx3とを結ぶ直線に対してなす角度である。図１４に示した例では、角度θSTの大きさが（３６０°−θx1）に相当するので、θx1が決定されるとθSTは既知となる。
【０１０３】
ウェハの中心合わせ及び角度合わせ（ウェハの位置合わせ）
図６に示したアライナ装置では、上記のようにして偏心距離Ｌe 、偏心角θe 及び偏心角演算用角度θ0 を求めた後、位置合わせ過程を行う。この位置合わせ過程では、以下に示すステップ（ａ）ないし（ｅ）を行ってウェハの中心合わせと角度合わせとを行う。
（ａ）ＣＰＵ２１からθ軸電動機制御回路２５に対して、ターンテーブル９をθe だけ回転させるための指令を与える。これによりウェハの偏心角を零にして、ウェハＷＦの中心位置ＷｃをＸ軸上に移動させる。
（ｂ）次に、ＣＰＵ２１から電磁弁１７に指令を与えてエアシリンダ１５を動作させ、リフタ１６を上昇させて、ウェハＷＦをターンテーブル９から持ち上げる。
（ｃ）次いで、ＣＰＵ２１からＸ軸電動機制御回路２４にＸ軸テーブル３をＬe だけ移動させるための指令を与える。
これにより、Ｘ軸駆動用電動機４を回転させてＸ軸テーブル３をＬe だけ移動させて偏心距離を零にし、ウェハの中心Ｗｃを基準点（ターンテーブルの中心）Ｔｃに一致させる。
（ｄ）その後、ＣＰＵ２１から電磁弁１７に指令を与えてリフタ１６を下降させ、ウェハＷＦをターンテーブル９の上に戻す。これにより、ウェハの中心合わせを完了する。
（ｅ）ＣＰＵ２１からθ軸電動機制御回路２５に指令を与えて、ウェハＷＦの平坦部の中心線が所定の角度を向く位置までターンテーブル９を回転させて、ウェハの角度合わせを行う。
なお、Ｘ軸テーブル３が移動する方向は次のようにして判定できる。即ち、ターンテーブル９が或回転角度にあるときのエッジ位置検出信号をＳ1 とし、１８０°異なる方向でのエッジ位置検出信号をＳ2 としたときに、Ｓ1 とＳ2 とを比較して、Ｓ1 ＞Ｓ2 ならば、Ｘ軸テーブル３の移動方向はエッジ位置検出器１２から遠ざかる方向であり、Ｓ1 ＜Ｓ2 ならばエッジ位置検出器へ近づく方向である。
【０１０４】
一般にウェハの中心合わせが完了した際には、平坦部イの中心線が規定の方向に対して図１４に示した角度θｋ＋（α／２）［°］傾いている。ここでθｋを偏心量修正後傾き角と呼ぶことにする。
ウェハの角度合わせを行うためには、偏心角θｅ及び偏心距離Ｌｅをそれぞれ零にする修正を行った後に、平坦部の中心線Ａｃを所定の方向に向けるように、ターンテーブル９の角度を修正する必要がある。ここで、平坦部の中心線ＡｃをＸ軸に一致させるように角度合わせを行うものとすると、図１４に示した偏心角θｅ及び偏心距離Ｌｅを零にした後、偏心量修正後傾き角θｋにα／２を加えた角度θｋ＋（α／２）［°］だけターンテーブルの角度を修正する必要がある。上記のように第１の特定位置Ｐx1を平坦部の終端部位置に設定した場合、図１４において、偏心距離Ｌe が充分に小さいときには、偏心距離Ｌｅを零にした状態で、傾き角θｋが前述の偏心角演算用角度θ0 にほぼ等しいため、実用上は、ターンテーブル９を図１４においてθ0 ＋（α／２）だけ反時計方向に回転させることにより角度合わせを行うことができる。
【０１０５】
しかしながら、偏心距離Ｌe が大きい場合、または偏心距離Ｌｅが小さくても、正確に平坦部の中心線を所定角度に一致させたい場合には、偏心角演算用角度θ0 、偏心距離Ｌｅ、平坦部の終端位置を与える角度θx1、及び角度θx1に対応するエッジ位置検出信号Ｓx1等から、数学的に偏心量修正後傾き角θｋを演算して、図１４において、ターンテーブル９をθｋ＋（α／２）［°］だけ反時計方向に回転させる必要がある。
【０１０６】
ここで、偏心量修正後傾き角θk は、図１４に示すように、ターンテーブル９の回転中心位置ＴｃとウェハＷＦの中心位置Ｗｃとを結ぶ直線（偏心角度軸）が、ウェハＷＦの中心位置Ｗｃと平坦部の終端位置とを結ぶ直線に対してなす角度である。
【０１０７】
図１４に示した例の場合、下記のようにして数学的に偏心量修正後傾き角θｋを演算することができる。
先ず、ターンテーブル９の回転中心位置Ｔc から第１の特定位置Ｐx1までの距離ｐ、偏心量Ｌｅ及び偏心角演算用角度θ0 から、ウェハＷＦの中心位置Ｗc と位置Ｐx1との間の距離ｒ（ウェハの半径）を以下に示す（１０）式により演算する。ここで距離ｐは、エッジ位置検出器１２とターンテーブル９との間の距離（この距離はアライナ装置の仕様により決まっている。）からエッジ距離Ｄx1を差し引くことにより求めることができる。
ｒ＝［｛ｐ２ ＋Ｌe ２ −２＊ｐ＊Ｌe ＊ｃｏｓ（θ0 ）］１／２
…（１０）
なおウェハＷＦの直径、平坦部の大きさ等は仕様で決っているので、ウェハＷＦの半径ｒは、仕様で決まっているウェハの直径から求めるようにしてもよい。
【０１０８】
また、図１４に示した位置Ｐx1から偏心角度軸に対して垂直な直線を引いたときの交点の位置をＰk とし、角度Ｐk Ｐx1 Ｔc をβとすると、角度βは次式により求めることができる。
β＝１８０−９０−θ0 ［°］ …（１１）
【０１０９】
また位置Ｐk から位置Ｐx1までの距離ｑは、ターンテーブル９の回転中心位置Ｔc から位置Ｐx1までの距離ｐと（１１）式により演算された角度βとから次式により演算することができる。
ｑ＝ｐ＊ｃｏｓβ …（１２）
従って、偏心量修正後傾き角θk は次式により演算することができる。
θk ＝ｓｉｎ−１（ｑ／ｒ) ［°］ …（１３）
【０１１０】
上記の説明では、平坦部の中心線ＡｃをＸ軸に一致させた状態を角度合わせが行われた状態としたが、平坦部の中心軸線をＸ軸に対して特定の角度φだけ傾いた方向に向けた状態を角度合わせが行われた状態とする場合もある。この場合も、偏心距離Ｌｅが充分に小さければ、中心合わせが行われた状態からターンテーブルをφ−｛θ0 ＋（α／２）｝［°］だけ回転させることにより、角度合わせを行うことができる。
【０１１１】
また偏心量Ｌe が大きい場合、または偏心量が小さくても、角度合わせが行われた状態で平坦部の中心線の方向をＸ軸に対して特定の角度φだけ傾いた方向に正確に一致させたい場合は、前述の例と同様に、偏心角演算用角度θ0 の代わりに偏心量修正後傾き角θｋを使用してφ−｛θｋ＋（α／２）｝［°］だけターンテーブル９を回転させる。
【０１１２】
なお、上記の説明ではターンテーブル９を３６０度まで回転させたが、平坦部が検出され、第１ないし第４の特定位置Ｐx1ないしＰx4におけるエッジ距離Ｄx1〜Ｄx4と回転角度θx1〜θx4が得られて、偏心距離Ｌｅ，偏心角演算用角度θ0 及び偏心角θｅが演算された所で、エッジ位置の検出を中止し、その後ターンテーブル９を初期位置まで回転させて、中心合わせ及び角度合わせを行うようにしてもよい。
【０１１３】
また、第１ないし第４の特定位置Ｐx1ないしＰx4のそれぞれにおけるエッジ距離Ｄx1ないしＤx4及び回転角度θx1ないしθx4のデータが得られた所でエッジ位置検出のためのターンテーブル９の回転を中止して、偏心距離Ｌｅ，偏心角演算用角度θ0 及び偏心角θｅを演算し、その後、ターンテーブル９を初期位置まで回転させることなく、エッジ距離Ｄx1ないしＤx4及び回転角度θx1及びθx4のデータが得られた位置から中心合わせ及び角度合わせを行う過程に移行するようにしてもよい。但しこの場合は、ターンテーブルは初期位置に戻っていないので、ターンテーブルの回転を中止した位置までの回転角度θx を加味して、ウェハの中心合わせ及び角度合わせを行う際の変位量及び回転量を決める必要がある。
【０１１４】
次に、図１５ないし図２０を用いて、輪郭形状が正方形を呈する方形ウェハの偏心量を求める方法を説明する。
方形ウェハＷＦの偏心量を検出する場合には、図１５に示すように、ターンテーブルの回転中心を基準点Ｔｃとして、該基準点Ｔｃに中心が一致し、直径２ＲがウェハＷＦの対角線の長さよりも短い基準円Ｃを基準面上に仮想する。基準面は、円形ウェハの場合と同様に、ターンテーブル９の回転中心軸線と直交し、ターンテーブル上のウェハＷＦの板面に沿う平面である。基準円Ｃの直径２Ｒは、ウェハＷＦの偏心量が最も大きい場合でも該基準円Ｃが必ずターンテーブル上のウェハＷＦの４辺と８つの交点で交わるように、小さめに設定しておく。また基準面上に、基準点Ｔｃを通る方形ウェハ用基準軸（Ｘ軸）を設定する。図示の例では、円形ウェハ用基準軸と同様に、基準点Ｔｃとエッジ位置検出器１２の中心とを結ぶ直線に沿うようにＸ軸を設定している。
【０１１５】
方形ウェハＷＦの偏心量を検出する際にも、ターンテーブル９を一方向に単位回転角度Δθずつ回転させて、ターンテーブルが単位角度Δθ回転する毎に読み込んだエッジ位置検出信号Ｓｘ（または該信号から求めたエッジ距離Ｄｘ）と回転角度θｘとを記憶させて、図９に示したものと同様な構造のエッジ位置情報テーブルを作成する。
【０１１６】
ターンテーブルがΔθ回転する毎に読み込んだエッジ位置検出信号に含まれるエッジ位置情報に基づいて、基準点（ターンテーブルの回転中心）Ｔｃから一定の距離Ｒ（基準円の半径）の位置に一致するウェハＷＦの外周側のエッジ位置を、基準円ＣとウェハＷＦの４辺との交点Ａ1 ，Ａ2 ，…，Ａ8 として検出する。そして、これらの交点Ａ1 ，Ａ2 ，…，Ａ8 のそれぞれと基準点Ｔｃとを結ぶ直線が基準面上で方形ウェハ用基準軸（Ｘ軸）に対してなす角を８つの交点Ａ1 ，Ａ2 ，…，Ａ8 のそれぞれの交点角度データとして検出し、これらの交点角度データを用いてウェハＷＦの偏心量を演算する。
【０１１７】
方形ウェハＷＦを１回転させた場合に得られるエッジ位置検出信号Ｓを、種々の偏心状態についてグラフ化すると図１６ないし図１９のようになる。
図１６（Ａ）は、同図（Ｂ）に示すように、初期位置にあるウェハの偏心量が零（偏心距離及び偏心角が共に零）である場合に、ウェハＷＦを初期位置から時計方向に１回転させたときのエッジ位置検出信号Ｓの変化を回転角度θに対して示している。この例では、方形ウェハＷＦの中心位置が基準位置Ｔｃ（ターンテーブル９の回転中心）に一致し、ウェハＷＦの相対する２辺Ｂ1 ，Ｂ3 がＸ軸と平行になっていて、他の相対する２辺Ｂ2 ，Ｂ4 がＸ軸と直交している状態を偏心量が零の状態としている。
【０１１８】
エッジ位置検出信号Ｓは、ウェハＷＦがエッジ位置検出器１２から外れている時に最大値Ｓm を示す。エッジ位置検出信号の最大値Ｓm は、実際のエッジ距離（ウェハのエッジから受光器１２ｂの端部までの距離）を反映していないが、方形ウェハＷＦの偏心量を演算する際には、ウェハの４辺と基準円Ｃとの交点の角度データを検出すればよいので、エッジ位置検出信号の最大値Ｓm が実際のエッジ距離を現していなくてもなんら差し支えがない。
【０１１９】
エッジ位置検出信号Ｓは、ウェハＷＦがエッジ位置検出器１２の隙間内に進入すると直線的に減少していく。エッジ位置検出信号Ｓは、ウェハＷＦの角部の先端がＸ軸上に位置した時に最小になり、その後再び直線的に増加してウェハがエッジ位置検出器１２から外れたときに最大値Ｓm に達する。エッジ位置検出信号Ｓの変化を示す折れ線と、基準円Ｃの半径Ｒに相当する値ＤR を示す直線との交点が基準円Ｃとウェハの４辺との交点Ａ8 ，Ａ1 ，Ａ2 ，…，Ａ7 となり、これらの交点における回転角度θa8，θa1，θa2，…，θa7がそれぞれ交点角度データとなる。
【０１２０】
図１６においてθ1 〜θ4 は後記する偏心量演算用角度で、θ1 は、第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線に基準点Ｔｃから下ろした垂線が第１の交点Ａ1 と基準点Ｔｃとを結ぶ直線に対してなす角度であり、θ2 は、第３の交点Ａ3 と第４の交点Ａ4 とを結ぶ直線に基準点Ｔｃから下ろした垂線が第３の交点Ａ3 と基準点Ｔｃとを結ぶ直線に対してなす角度である。またθ3 は、第５の交点Ａ5 と第６の交点Ａ6 とを結ぶ直線に基準点Ｔｃから下ろした垂線が第５の交点Ａ5 と基準点Ｔｃとを結ぶ直線に対してなす角度であり、θ4 は、第７の交点Ａ7 と第８の交点Ａ8 とを結ぶ直線に基準点Ｔｃから下ろした垂線が第７の交点Ａ7 と基準点Ｔｃとを結ぶ直線に対してなす角度である。偏心量が零のとき、θ1 ＝θ2 ＝θ3 ＝θ4 となる。
【０１２１】
図１７（Ａ）は、同図（Ｂ）に示すように、ターンテーブルが初期位置にある状態で、ウェハＷＦの中心Ｗｃが基準点Ｔｃに一致し、ウェハの角度がずれている場合に得られるエッジ位置検出信号Ｓを回転角度θに対して示したものである。
【０１２２】
また図１８（Ａ）は、同図（Ｂ）のように、ウェハＷＦが初期位置にある状態で、その中心Ｗｃが基準点Ｔｃからずれ、角度はずれていない場合に得られるエッジ位置検出信号Ｓを回転角度θに対して示したものである。
【０１２３】
更に図１９（Ａ）は、同図（Ｂ）のように、ウェハＷＦが初期位置にある状態で、その中心Ｗｃ及び角度が共にずれている場合に得られるエッジ位置検出信号Ｓを示したものである。
【０１２４】
方形ウェハ偏心量演算手段は、上記交点角度データを検出する交点角度データ検出手段と、初期偏角演算手段と、偏心量演算用角度演算手段と、偏心角演算用距離演算手段と、方形ウェハ偏心距離演算手段と、方形ウェハ偏心角演算手段とを備えることにより構成される。
【０１２５】
交点角度データ検出手段は、図１５に示すように、ウェハを初期位置から予め定めた回転方向に回転させた際に最初に基準円Ｃと２点で交わることになるウェハＷＦの一辺と該基準円Ｃとの２つの交点のうち、エッジ位置検出器１２側に近い方の交点を第１の交点Ａ1 とし、該第１の交点よりも回転方向の後方側に順次並ぶ７つの交点をそれぞれ第２ないし第８の交点Ａ2 ないしＡ8 として、第１ないし第８の交点Ａ1 ないしＡ8 と基準点Ｔｃとをそれぞれ結ぶ直線が方形ウェハ用基準軸（Ｘ軸）に対して成す第１ないし第８の角度θa1ないしθa8（θa3〜θa8は図示せず。）を第１ないし第８の交点の角度データとして検出する。
【０１２６】
初期偏角演算手段は、第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線に基準点Ｔｃから下ろした垂線が方形ウェハ用基準軸（Ｘ軸）に対して成す角度（θa1＋θa2）／２から９０°を引いた角度をウェハＷＦの初期偏角θini として演算する。即ち、初期偏角θini は下記の式により与えられる。
θini ＝｛（θa1＋θa2）／２｝−９０［°］ …（１４）
【０１２７】
偏心量演算用角度演算手段は、交点角度データ検出手段により検出された交点角度データを用いて、第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線に前記基準点から下ろした垂線が第１の交点Ａ1 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ1 と、第３の交点Ａ3 と第４の交点Ａ4 とを結ぶ直線に前記基準点から下ろした垂線が前記第３の交点Ａ3 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ2 と、第５の交点Ａ5 と第６の交点Ａ6 とを結ぶ直線に前記基準点から下ろした垂線が第５の交点Ａ5 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ3 と、第７の交点Ａ7 と第８の交点Ａ8 とを結ぶ直線に前記基準点から下ろした垂線が前記第７の交点Ａ7 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ4 とを偏心量演算用角度として下記の（１５）ないし（１９）式により演算する。
θ1 ＝（θa2−θa1）／２ …（１５）
θ2 ＝（θa4−θa3）／２ …（１６）
θ3 ＝（θa6−θa5）／２ …（１７）
θ4 ＝（θa8＋３６０−θa7）／２ …（１８）
ただし、Ａ1 がＡ8 よりも先に検出されるときは、
θ4 ＝（θa8−θa7）／２ …（１９）
【０１２８】
偏心角演算用距離演算手段は、上記偏心量演算用角度θ1 ないしθ4 と、基準円Ｃの半径Ｒとを用いて、第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線と基準点Ｔｃとの間の距離Ｌ1 と、第３の交点Ａ3 と第４の交点Ａ4 とを結ぶ直線と基準点Ｔｃとの間の距離Ｌ2 と、第５の交点Ａ5 と第６の交点Ａ6 とを結ぶ直線と基準点Ｔｃとの間の距離Ｌ3 と、第７の交点Ａ7 と第８の交点Ａ8 とを結ぶ直線と基準点Ｔｃとの間の距離Ｌ4 とを偏心角演算用距離として下記の（２０）〜（２３）式により演算する。
Ｌ1 ＝Ｒｃｏｓθ1 …（２０）
Ｌ2 ＝Ｒｃｏｓθ2 …（２１）
Ｌ3 ＝Ｒｃｏｓθ3 …（２２）
Ｌ4 ＝Ｒｃｏｓθ4 …（２３）
【０１２９】
方形ウェハ偏心距離演算手段は、ウェハＷＦの中心を通り、第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線と直交する直線と基準点Ｔｃとの間の距離Δｘと、ウェハＷＦの中心を通り、第３の交点Ａ3 と第４の交点Ａ4 とを結ぶ直線と直交する直線と基準点Ｔｃとの間の距離Δｙとを下記の（２４）〜（２５）式により演算する。
Δｘ＝Ｒｃｏｓθ4 −Ｒｃｏｓθ2 ／２＝（Ｌ4 −Ｌ2 ）／２ …（２４）Δｙ＝Ｒｃｏｓθ1 −Ｒｃｏｓθ3 ／２＝（Ｌ1 −Ｌ3 ）／２ …（２５）
また、ウェハの中心と基準点との間の距離である偏心距離Ｌｅを下記の式により演算する。
Ｌｅ＝（Δｘ２ ＋Δｙ２ ）１／２ …（２６）
なお、Ｘ軸に直交する軸をＹ軸としてウェハＷＦの中心の座標を（ｘ1 ，ｙ1 ）とすると、ｘ1 ，ｙ１は下記の（２７）〜（２８）式で演算することができる。
ｘ1 ＝Δｘ＊ｃｏｓθini −Δｙ＊ｓｉｎθini …（２７）
ｙ1 ＝Δｘ＊ｓｉｎθini ＋Δｙ＊ｃｏｓθini …（２８）
【０１３０】
また方形ウェハ偏心角演算手段は、ウェハＷＦの中心と基準点Ｔｃとを結ぶ直線が第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線に平行で基準点Ｔｃを通る直線に対して成す角度をθwf とし、ウェハＷＦの中心と基準点Ｔｃとを結ぶ直線が方形ウェハ用基準軸（Ｘ軸）に対して成す角度を偏心角θｅとして下記の（２９）〜（３０）式により演算する。
θwf ＝ｔａｎ−１｛（Ｌ1 −Ｌ3 ）／（Ｌ4 −Ｌ2 ）｝ …（２９）
ただし、Ｌ4 −Ｌ2 ＝０のときは、θwf＝９０［°］とする。
θｅ＝θwf＋θini …（３０）
【０１３１】
上記のようにして偏心距離Ｌｅ及び偏心角θｅを求めた後、位置合わせ過程を行う。この位置合わせ過程では、先ず、ＣＰＵ２１からθ軸電動機制御回路２５に対して、ターンテーブル９をθｅだけ回転させるための指令を与える。これによりターンテーブル９を所定の方向（図２０の例では反時計方向）に回転させて、ウェハＷＦの中心位置ＷｃをＸ軸上に移動させる。
このときのウェハＷＦの中心の座標を（ｘ2 ，ｙ2 ）とすると、ｘ2 ，ｙ2 は下記の（３１）〜（３２）式で演算することができる。
ｘ2 ＝ｘ1 ＊ｃｏｓ（−θｅ）−ｙ1 ＊ｓｉｎ（−θｅ） …（３１）
ｙ2 ＝ｘ1 ＊ｓｉｎ（−θｅ）＋ｙ1 ＊ｃｏｓ（−θｅ） …（３２）
次いで、ＣＰＵ２１から電磁弁１７に指令を与えてエアシリンダ１５を動作させ、リフタ１６を上昇させて、ウェハＷＦをターンテーブル９から持ちあげる。
【０１３２】
次に、ＣＰＵ２１からＸ軸電動機制御回路２４にＸ軸テーブル３をＬｅだけ移動させるための指令を与える。
なお、移動する方向は、このときのウェハＷＦの中心の座標（ｘ2 ，ｙ2 ）のｘ2 が、
ｘ2 ＞０ならばエッジ位置検出器１２に近づける方向へ、
ｘ2 ＜０ならばエッジ位置検出器１２から遠ざかる方向である。
これにより、Ｘ軸駆動用電動機４を回転させてＸ軸テーブル３をＸ軸に沿ってＬｅだけ移動させて偏心量を修正し、基準点（ターンテーブルの中心）ＴｃをウェハＷＦの中心Ｗｃに一致させる。
その後、ＣＰＵ２１から電磁弁１７に指令を与えてリフタ１６を下降させ、ウェハＷＦをターンテーブル９の上に戻してウェハの中心合わせを完了する。
次いで、ＣＰＵ２１からθ軸電動機制御回路２５に指令を与えて、ウェハＷＦの平坦部の中心線が所定の角度を向く位置までターンテーブル９を回転させて、ウェハの角度合わせを行う。次いで、ウェハを次工程に送るための処理を行う。
【０１３３】
上記の例では、Ｘ軸方向にのみ変位するＸ軸テーブル３にターンテーブル９を取り付けているが、互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向とに変位するＸ−Ｙテーブルにターンテーブルを取付けて、ターンテーブルを互いに直交する２方向に変位し得るようにしておくと、偏心量の修正を更に簡単に行うことができる。
即ち、ターンテーブルがＸ，Ｙ２方向に変位し得るようになっている場合には、先ずリフタを上昇させて、ウェハをターンテーブルから分離し、Ｘ−Ｙテーブルを水平方向に（Ｘ，Ｙ方向に）偏心距離（Δｘ，Δｙ）だけ移動させて、基準点をウェハの中心Ｗｃに一致させる。その後、リフタを下降させて、ウェハをターンテーブル上に降ろし、ウェハをターンテーブルに固定する。次いで、偏心角を零にするようにターンテーブルを回転させてウェハの角度合せを行う。次いで、ウェハを次工程に送るための処理を行う。
【０１３４】
上記のアライナ装置においてコンピュータが実施するプログラムのメインルーチン、方形ウェハの偏心量を演算する方形ウェハ用サブルーチン、円形ウェハの偏心量を演算する円形ウェハ用サブルーチン、及び位置合わせ用のサブルーチンのアルゴリズムを示すフローチャートの一例を図２１ないし図３０に示した。以下これらにつき説明する。
【０１３５】
メインルーチン
図２１は同プログラムのメインルーチンを示したものである。このメインルーチンが開始されると、先ずそのステップ１において、上位の制御装置からウェハの種類（円形ウェハであるか方形ウェハであるか）と、ウェハの大きさに関する情報とがアライナ装置のＣＰＵ２１に送信される。
次いでステップ２において、Ｘ軸電動機制御回路２４に制御信号を与えてＸ軸駆動用電動機４を回転させることにより、Ｘ軸テーブル３を移動させて、ターンテーブル９をウェハ受け入れ位置（エッジ位置検出器１２に干渉されることなく、ウェハをターンテーブル上にセットすることができる位置）に移動させる。また、ターンテーブルの現在の回転角度を０度の位置（初期位置）とするように、θ軸エンコーダ１１の出力パルスを計数するカウンタをリセットする。
その後、ステップ３において、図示しない搬入ロボットに指令を与えて、ウェハＷＦをターンテーブル９上にセットし、真空吸着器等のウェハ固定手段によりウェハＷＦをターンテーブル９上に固定する。
【０１３６】
次いで、ステップ４では、Ｘ軸テーブル３を移動させて、ターンテーブル９を搬入されたウェハの位置合わせを行うのに適した位置（ターンテーブル上のウェハのエッジをエッジ位置検出器により検出するのに適した位置）まで移動させ、その時のターンテーブルの回転中心位置を基準点とするようにＸ軸エンコーダ６の出力パルスを検出するカウンタをリセットする。
なお、このときの基準点Ｔｃから受光器１２ｂの端までの距離をＥとする。
またステップ５において、そのときのターンテーブルの回転中心位置（基準点）とエッジ位置検出器１２の端部位置との間の距離を算出する。
【０１３７】
次いでステップ６に進み、ターンテーブル上のウェハが円形であるか、方形であるかを、ステップ１で受信した情報に基づいて判定する。その結果、ウェハが方形であるときには、ステップ７に進んで、方形ウェハの偏心量を演算する方形ウェハ用サブルーチンに移行し、ウェハが円形であるときには、ステップ８に進んで円形ウェハの偏心量を演算する円形ウェハ用サブルーチンに移行する。
ウェハの偏心量が演算された後、ステップ９において演算された偏心量を零にするようにウェハの位置合わせ（中心合わせ及び角度合わせ）を行い、メインルーチンを終了する。
上記方形ウェハ用サブルーチンにより方形ウェハ偏心量演算手段が構成される。また円形ウェハ用サブルーチンにより、円形ウェハ偏心量演算手段が構成され、これら方形ウェハ偏心量演算手段及び円形ウェハ偏心量演算手段により、偏心量演算手段が構成される。
【０１３８】
方形ウェハ用サブルーチン
次に、図２２ないし図２６を参照して、方形ウェハの偏心量を演算するサブルーチンでの処理を説明する。
前述のように、方形ウェハの偏心量を求める過程では、ターンテーブルを単位回転角度Δθずつ回転させて、エッジ位置検出信号Ｓｘをサンプリングし、エッジ位置検出信号Ｓｘが基準円の半径Ｒに相当するしきい値ＳR に等しくなる位置をウェハの各辺と基準円との交点として検出して、順次検出される複数の交点を交点Ａ1 ないしＡ8 として特定する。この場合、ターンテーブルの回転を開始する位置（初期位置）においてエッジ位置検出器１２がウェハＷＦのいずれの部分を検出しているかにより、交点の特定の仕方が相違する。図２２ないし図２６に示したサブルーチンでの処理の理解を容易にするため、初期位置にあるウェハとエッジ位置検出器との位置関係を４つのケースに場合分けして、それぞれのケースにおいてエッジ位置検出器から得られるエッジ位置検出信号Ｓｘと回転角θｘとの関係を図３１ないし図３４に示した。
【０１３９】
図３１は、ウェハが初期位置にあるときに、たまたま図１５に示す交点Ａ1 がエッジ位置検出器により検出されていて、その後ウェハが回転を開始したときに、エッジ位置検出信号のレベルが増加する場合に得られるエッジ位置検出信号Ｓｘと回転角θｘとの関係を示している。
【０１４０】
また図３２は、ウェハが初期位置にあるときに、たまたま図１５に示す交点Ａ8 がエッジ位置検出器により検出されていて、その後ウェハが回転を開始したときに、エッジ位置検出信号が減少していく場合に得られるエッジ位置検出信号Ｓｘと回転角θｘとの関係を示している。
【０１４１】
更に図３３は、図１５に示したように、ウェハが初期位置にあるときに、ウェハがエッジ位置検出器により検出されていない場合を示し、図３４は、ウェハが初期位置にある時に、図１５に示す交点Ａ8 と交点Ａ1 との間のウェハの角部付近がエッジ位置検出器により検出されている場合を示している。
なお図３１ないし図３４において丸で囲まれた数字は、図２２ないし図２６に示した方形ウェハ用サブルーチンで用いる場合分けのための変数ｆの値を示している。
【０１４２】
図２２ないし図２６に示した方形ウェハ用サブルーチンが開始されると、先ずそのステップ１において、初期設定を行う。この初期設定では、θ軸エンコーダが検出する回転角度θｘを零にし、カウント値ｘを零にする。また場合分けのための変数ｆ及びｇを零にし、エッジ位置検出器が出力するエッジ位置検出信号Ｓｘのしきい値ＳR を設定する。このしきい値ＳR は、基準面上に仮想する基準円の半径Ｒに相当するエッジ位置検出信号Ｓｘの値（エッジ位置検出器１２がウェハＷＦの各辺と基準円との交点を検出したときのエッジ位置検出信号の大きさ）である。
【０１４３】
次いでステップ２に進み、θ軸エンコーダ１１からターンテーブルの回転角度θｘとエッジ位置検出信号Ｓｘとを読み込んで記憶装置に記憶する。その後ステップ３に進んでＳｘの値が零であるか否かを見ることにより、エッジ位置検出信号Ｓｘが出力されているか否かを判定する。その結果、エッジ位置検出信号Ｓｘが出力されていると判定されたときには、ステップ４に進むが、Ｓｘ＝０のとき（エッジ位置検出信号が出力されていないとき）は、再度エッジ位置検出信号が出力されているか否かを判定する。ステップ４では、カウント値ｘが１以上か否かを判定する。その結果、ｘが１以上でないと判定されたとき（ｘ＝０のとき）は、変数ｆの値を設定するためにステップ５に進む。また、ステップ４において、ｘが１以上であると判定されたときは図２３のステップ１１に進む。
ステップ５では、そのエッジ位置検出信号Ｓｘの大きさがしきい値ＳR に等しいか否かを判定し、エッジ位置検出信号Ｓｘがしきい値ＳR に等しいときにはステップ６に進んで、変数ｆをｆ＝０のままとする。この状態は、ウェハが初期位置にある時（ウェハが未だ回転を開始していないとき）に、図１５に示す交点Ａ1 またはＡ8 がエッジ位置検出器１２により検出されている状態であり、この場合に得られるエッジ位置検出信号Ｓｘと回転角θｘとの関係は、図３１または図３２に示したようになる。
【０１４４】
ステップ５においてエッジ位置検出信号Ｓｘの大きさがしきい値ＳR に等しくないと判定されたときには、次いでステップ７においてエッジ位置検出信号Ｓｘがしきい値ＳR よりも大きいか否かを判定する。その結果、エッジ位置検出信号Ｓｘがしきい値ＳR よりも大きいと判定されたときには、ステップ８に進んで変数ｆをｆ＝１とする。またステップ７においてエッジ位置検出信号Ｓｘがしきい値ＳR よりも小さいと判定されたときにはステップ９に進んでｆをｆ＝２とする。図２２のステップ１０は、後記する過程により新たなエッジ位置検出信号Ｓｘ及び回転角θｘが読み込まれた際にＤＭＡによりこれらのデータを直接記憶装置に転送する過程を示している。
【０１４５】
図２２のステップ６，８または９で変数ｆの値が決定された後、図２３のステップ１１に進んで変数ｆの値が０であるか否かを判定する。その結果ｆ＝０であると判定されたときには、ステップ１２に進んで現在のターンテーブルの回転角度θｘと、対応するエッジ位置検出信号Ｓｘとを（初期位置で検出された交点のデータを）暫定的に交点Ａ0 のデータとして記憶させる。次いでステップ１３に進んでターンテーブルをΔθだけ回転させてθｘをΔθ増加させ、カウント値ｘを１増加させる。ステップ１４及びステップ１５は、図２２のステップ１０及びステップ２と同様である。
次いでステップ１６に進んでエッジ位置検出信号Ｓｘの大きさがしきい値ＳR に等しいか否かを判定する。その結果、エッジ位置検出信号Ｓｘの大きさがしきい値ＳR に等しいと判定された場合には、ステップ１７に進んで変数ｆをｆ＝０のままとして、図２２のステップ１０に進んで、新たなＳｘとθｘとを記憶装置に記憶させる。
【０１４６】
ステップ１６においてエッジ位置検出信号Ｓｘがしきい値ＳR に等しくないと判定されたときには、次いでステップ１８でエッジ位置検出信号Ｓｘがしきい値ＳR よりも大きいか否かを判定し、ＳｘがＳR よりも大きいと判定されたとき（図３１の場合）には、ステップ１９に進んでｆ＝３とするとともに、ステップ１２で暫定的に交点ＡO のデータとして記憶したエッジ位置検出信号Ｓｘ及び回転角θｘを、交点Ａ1 のデータとして記憶装置に記憶させる。またステップ１８においてエッジ位置検出信号Ｓｘの大きさがしきい値ＳR よりも小さいと判定されたとき（図３２の場合）には、ステップ２０に進んで、ｆ＝２とするとともに、ステップ１２で暫定的に交点ＡO のデータとして記憶したエッジ位置検出信号Ｓｘ及び回転角θｘを、交点Ａ8 のデータとして記憶装置に記憶させる。
【０１４７】
またステップ１１においてｆ＝０でないと判定されたときには、ステップ２１に進んでｆが奇数であるか否かを判定する。その結果ｆが奇数であると判定されたときには、図２４のステップ２２に進み、ｆが偶数であると判定されたときには、図２５のステップ３１に進む。
【０１４８】
図２３のステップ２１でｆが奇数であると判定されて図２４のステップ２２に進んだときには、初期位置で検出されたエッジ位置検出信号Ｓｘの大きさがしきい値ＳR 以下であるか否かを判定し、その結果Ｓ≦ＳR である場合には、ステップ２３に進んで変数ｇをｇ＝ｆ−１とする。次いでステップ２４に進んでＳｘと回転角度θｘとを交点Ａｇのデータとして記憶装置に記憶させる。この場合ｇ＝０であるとき（初期位置で図３３の状態にあるとき）には、ｇ＝８として、交点Ａ8 のデータとして記憶させる。
【０１４９】
その後、ステップ２５において変数ｆを１増加させる。これにより、ｆの値は偶数になる。次いでステップ２６において回転角θｘが３６０°以上であるか否か（ターンテーブルが１回転したか否か）を判定し、回転角θｘが３６０°以上である場合には、図２６のステップ４３に進む。またステップ２６において回転角θｘが３６０°未満であると判定されたときには、ステップ２７に進んでｆが１０以上であるか否かを判定し、ｆが１０以上である場合には、図２６のステップ４０に進む。ステップ２７でｆが１０未満であると判定されたときには、ステップ２８に進んでターンテーブルをΔθ回転させて回転角度θｘをΔθ増加させるとともに、カウント値ｘを１増加させる。次いで図２２のステップ１０に移行して、回転角度θｘとエッジ位置検出信号Ｓｘとを記憶装置に転送する。図２４のステップ２２においてＳｘがＳR よりも大きいと判定されたときには、ステップ２９に進んで回転角θｘが３６０°以上であるか否かを判定し、θｘが３６０°以上である場合には、図２６のステップ４３に飛ぶ。
【０１５０】
ステップ２９で回転角θｘが３６０°未満であると判定されたときには、ステップ３０に進んでターンテーブルをΔθ回転させて回転角度θｘをΔθ増加させ、カウント値ｘを１増加（インクリメント）した後、図２２のステップ１０に移行して、回転角度θｘとエッジ位置検出信号Ｓｘとを記憶装置に転送する。
【０１５１】
図２３のステップ２１でｆが偶数であると判定されて、図２５のステップ３１に進んだときには、Ｓｘの大きさがＳR 以上であるか否かを判定し、その結果、ＳｘがＳR 以上である場合には、ステップ３２に進んで変数ｇから１を減算し、ステップ３３においてθｘとＳｘとを交点Ａｇのデータとして記憶する。次いでステップ３４において変数ｆを１だけ増加させる。これによりｆの値は奇数になる。次いでステップ３５に進んで回転角度θｘが３６０°以上であるか否かを判定し、その結果、θｘが３６０°以上である場合には、図２６のステップ４３に進む。ステップ３５においてθｘが３６０°未満であると判定されたときには、ステップ３６に進んでｆが９以上であるか否かを判定し、ｆが９以上でない場合には、ステップ３７に進んでターンテーブルをΔθ回転させて回転角度θｘをΔθ増加させるとともに、カウント値ｘを１増加させる。次いで図２２のステップ１０に移行して、回転角度θｘとエッジ位置検出信号Ｓｘとを記憶装置に転送する。ステップ３６でｆが９以上である場合は、図２６のステップ４０に進む。
【０１５２】
また図２５のステップ３１においてＳｘがしきい値ＳR 未満であると判定されたときには、ステップ３８に進んで回転角θｘが３６０°以上であるか否かを判定する。その結果回転角度θｘが３６０°未満である時には、ステップ３９に進み、ターンテーブルをΔθ回転させて回転角度θｘをΔθ増加させ、カウント値ｘを１増加（インクリメント）した後、図２２のステップ１０に移行して、回転角度θｘとエッジ位置検出信号Ｓｘとを記憶装置に転送する。
ステップ３８においてθｘが３６０°以上であると判定されたときには、図２６のステップ４３に進む。
【０１５３】
図２４のステップ２７または図２５のステップ３６から図２６のステップ４０に進んだときには、回転角度θｘが３６０°以上であるか否かを判定し、その結果θｘが３６０°未満であると判定されたときには、ステップ４１に移行して、ターンテーブルをΔθ回転させて回転角度θｘをΔθ増加させるとともに、カウント値ｘを１増加させる。次いでステップ４２に進み回転角度θｘが３６０°以上であるか否かを判定する。
【０１５４】
ステップ４０及び４２で回転角度θｘが３６０°以上であると判定されたとき、図２４のステップ２６及び２９で回転角度θｘが３６０°以上であると判定されたとき、及び図２５のステップ３５及び３８で回転角度θｘが３６０°以上であると判定されたときには、次いで図２６のステップ４３に移行して初期偏角θini を演算し、ステップ４４において図２０に示した偏心量演算用角度θ1 〜θ4 を演算する。その後ステップ４５でｃｏｓθ1 〜ｃｏｓθ4 を演算し、ステップ４６でターンテーブルの中心（基準点）とウェハのエッジとの間の距離Ｌ1 〜Ｌ4 を演算する。またステップ４７で図２０のΔｘ及びΔｙを演算した後、ステップ４８で偏心距離Ｌｅを演算し、ステップ４９及び５０でそれぞれ角度θwf及び偏心角θｅを演算する。その後ステップ５１で角度θｋを演算してメインルーチンに戻る。
【０１５５】
図２２ないし図２６に示した例では、ステップ２ないしステップ４２により、基準点Ｔｃに中心が一致し、ウェハＷＦの４辺と８つの点で交わるように半径Ｒが設定された仮想の基準円ＣとウェハＷＦの４辺との８つの交点のそれぞれと基準点とを結ぶ直線が基準面上で方形ウェハ用基準軸に対してなす角を８つの交点のそれぞれの交点角度データとして、該交点角度データをエッジ位置検出信号及び角度検出信号に基づいて検出する交点角度データ検出手段が構成される。
【０１５６】
図２２ないし図２６に示した例で構成される交点角度データ検出手段では、ウェハを保持したターンテーブルを初期位置から予め定めた回転方向に回転させたときに最初に基準円と２点で交わることになるウェハの一辺と基準円との２つの交点の内、エッジ位置検出器側に近い方の交点を第１の交点Ａ1 とし、該第１の交点よりも回転方向の後方側に順次並ぶ７つの交点をそれぞれ第２ないし第８の交点Ａ2 ないしＡ8 として、第１ないし第８の交点Ａ1 ないしＡ8 と基準点とをそれぞれ結ぶ直線が方形ウェハ用基準軸に対して成す第１ないし第８の角度θa1ないしθa8を第１ないし第８の交点角度データとして検出するようにしている。 また図２６のステップ４３により、基準面上で第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線に基準点から下ろした垂線が方形ウェハ用基準軸に対して成す角度（θa1＋θa2）／２から９０°を引いた角度をウェハの初期偏角θini として演算する初期偏角演算手段が構成される。
【０１５７】
更に図２６のステップ４４により、交点角度データ検出手段により検出された交点角度データを用いて、第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線に基準点から下ろした垂線が第１の交点Ａ1 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ1 ＝（θa2−θa1）／２と、第３の交点Ａ3 と第４の交点Ａ4 とを結ぶ直線に前記基準点から下ろした垂線が第３の交点Ａ3 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ2 ＝（θa4−θa3）／２と、第５の交点Ａ5 と第６の交点Ａ6 とを結ぶ直線に基準点から下ろした垂線が第５の交点Ａ5 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ3 ＝（θa6−θa5）／２と、第７の交点Ａ7 と第８の交点Ａ8 とを結ぶ直線に基準点から下ろした垂線が第７の交点Ａ7 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ4 ＝（θa8＋３６０−θa7）／２（ただし、Ａ1 がＡ8 よりも先に検出されるときは、θ4 ＝（θa8−θa7）／２）とを偏心量演算用角度として演算する偏心量演算用角度演算手段が構成される。
【０１５８】
また図２６のステップ４５と４６とにより、偏心量演算用角度θ1 ないしθ4 と基準円の半径Ｒとを用いて、第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線と基準点との間の距離Ｌ1 ＝Ｒｃｏｓθ1 と、第３の交点Ａ3 と第４の交点Ａ4 とを結ぶ直線と前記基準点との間の距離Ｌ2 ＝Ｒｃｏｓθ2 と、第５の交点Ａ5 と第６の交点Ａ6 とを結ぶ直線と基準点との間の距離Ｌ3 ＝Ｒｃｏｓθ3 と、第７の交点Ａ7 と第８の交点Ａ8 とを結ぶ直線と基準点との間の距離Ｌ4 ＝Ｒｃｏｓθ4 とを偏心角演算用距離として演算する偏心角演算用距離演算手段が構成される。
【０１５９】
更に図２６のステップ４７及び４８により、ウェハの中心を通り第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線と直交する直線と基準点との間の距離Δｘと、ウェハの中心を通り前記第３の交点Ａ3 と第４の交点Ａ4 とを結ぶ直線と直交する直線と前記基準点との間の距離Δｙとを求めて、ウェハの中心と基準点との間の距離である偏心距離Ｌｅ＝（Δｘ２ ＋Δｙ２ ）１／２ を演算する方形ウェハ偏心距離演算手段が構成され、ステップ４９及び５１により偏心角θｅ＝θwf＋θini ＝ｔａｎ−１｛（Ｌ1 −Ｌ3 ）／（Ｌ4 −Ｌ2 ）｝＋θini （ただし、Ｌ4 −Ｌ2 ＝０のときは、θwf＝９０［°］）を演算する方形ウェハ偏心角演算手段が構成される。
【０１６０】
円形ウェハ用サブルーチン
次に図２７及び図２８を参照して円形ウェハ用サブルーチンの構成を説明する。
このサブルーチンでは、先ずステップ１において初期設定を行い、回転角度θｘ及びカウント値ｘを０とするとともに、エッジ位置検出信号の微分値の比ΔＳx ／ΔＳx+1 のレベルを判定するためのしきい値ｋ´を設定する。
次いでステップ２において現在のエッジ位置検出信号Ｓｘを回転角度θｘ（０°）とともに記憶する。その後ステップ３でＳｘが０であるか否か（エッジ位置検出信号が出力されているか否か）を判定し、Ｓｘが０でないことが検出されたときに、ステップ４でΔＳｘ＝Ｓｘ−Ｓx-1 を演算する。ステップ３において、Ｓｘ＝０のとき（エッジ位置検出信号が出力されていないとき）は、再度エッジ位置検出信号が出力されているか否かを判定する。
次いでステップ５においてｘ−１が正であるか否かを判定し、ｘ−１が正でないとき（ｘ＝０又は１のとき）には、ステップ６に進んで、ターンテーブルをΔθ回転させて回転角度θｘをΔθ増加させるとともに、カウント値ｘを１増加させる。ステップ６を行った後、ステップ７に進む。ステップ７は、新たなエッジ位置検出信号Ｓx 及び回転角θx が読み込まれた際にＤＭＡによってこれらのデータを直接記憶装置に転送する過程を示している。その後、ステップ２に戻って、ステップ２からステップ５までを再び行う。ｘ≧２のときステップ５では、ｘ−１＞０となっているので、次いでステップ８に移行し、微分値の比ΔＳｘ／ΔＳx+1 がしきい値ｋ´以上であるか否かを判定する。その結果、微分値の比ΔＳx ／ΔＳx+1 （図１３Ｃ参照）がしきい値ｋ´未満であると判定されたときには、ステップ９に進んで、回転角度θｘが３６０°以上であるか否かを判定し、θｘが３６０°未満の場合には、ステップ１０に進んで初期位置からの回転角度がθx1の第１の特定位置Ｐx1（図１４参照）と、該第１の特定位置からそれぞれ９０°、１８０°及び２７０°離れた角度θx2〜θx4の位置である第２ないし第４の特定位置Ｐx2ないしＰx4の設定が完了しているか否かを判定する。
【０１６１】
このとき第１ないし第４の特定位置Ｐx1ないしＰx4の設定は完了していないので、次いでステップ６に移行し、ターンテーブルをΔθ回転させて回転角度θｘをΔθ増加させるとともに、カウント値ｘを１増加させる。次いでステップ７でθｘ及びＳｘをＤＭＡにより記憶装置２２に転送し、その後ステップ２〜ステップ１０〜ステップ６の過程を繰り返す。ステップ８で微分値の比ΔＳx ／ΔＳx+1 がしきい値ｋ以上であると判定されたとき（ウェハの平坦部の終端部位置が検出されたとき）にステップ１１に移行して、ウェハの平坦部の終端部の位置（初期位置から角度θx1の位置）を第１の特定位置Ｐx1として設定し、この第１の特定位置Ｐx1からそれぞれ９０°、１８０°及び２７０°離れた角度θx2〜θx4の位置を第２ないし第４の特定位置Ｐx2ないしＰx4として設定する。
【０１６２】
次いでステップ１２において、θx1の位置のエッジ位置検出信号を読み込んで記憶させ、ステップ１３で全ての特定位置のエッジ位置が検出されたか否かを判定する。今の場合は、全ての特定位置のエッジ位置が検出されていないので、次いでステップ６に移行し、ターンテーブルをΔθ回転させて回転角度θｘをΔθ増加させるとともに、カウント値ｘを１増加させる。ステップ７でθｘ及びＳｘを記憶装置に転送した後、テップ２からステップ１０を繰り返し、ステップ１０で第１ないし第４の特定位置の設定が完了しているか否かを判定する。このときステップ１０では第１ないし第４の特定位置の設定が完了していると判定されるので、ステップ１４に移行し、第１ないし第４の特定位置（角度θx1〜θx4の位置）のエッジ位置の検出（エッジ位置検出信号の読み込み）が完了したか否かを判定する。その結果、全ての特定位置のエッジ位置の検出が完了していないと判定されたときには、ステップ６に戻って、ターンテーブルをΔθ回転させて回転角度θｘをΔθ増加させるとともに、カウント値ｘを１増加させる。その後、全ての特定位置のエッジ位置が検出されるまで同じ過程を繰り返し、ステップ１４において全ての特定位置のエッジ位置の検出が完了したと判定されたときに図２８のステップ１５に移行する。またステップ１３において全ての特定位置のエッジ位置の検出が完了したと判定されたときにも図２８のステップ１５に移行する。図２７のステップ９において回転角度θｘが３６０°以上になっていると判定されたときには、図２８のステップ１７に移行する。
【０１６３】
第１ないし第４の特定位置（角度θx1〜θx4の位置）でのエッジ位置の検出が完了して、図２８のステップ１５に移行したときには、ウェハを続けて回転させ、次いでステップ１６において回転角度θｘが３６０°以上になったか否かを判定する。ステップ１６において回転角度θｘが３６０°以上になったと判定されたときに、ステップ１７に移行し、エッジ位置検出器１２の端部から第１ないし第４の特定位置におけるウェハのエッジまでの距離Ｄx1〜Ｄx4を演算する。ステップ１６において回転角度θｘが３６０°以上でないと判定されたときには、ステップ１５に戻って回転角度θｘが３６０°以上になるまでウェハを続けて回転させる。
次いで、ステップ１８において、Ｄx1〜Ｄx4とθx1〜θx4とを用いて、偏心距離Ｌｅと、偏心角演算用角度θ0 と、偏心角θe とを演算し、メインルーチンに戻る。なおウェハの角度合わせを行う際に、正確を期する場合、または偏心距離が大きい場合には、ステップ１８において偏心量修正後傾き角θk を演算しておく。
【０１６４】
図２７及び図２８に示した円形ウェハ用サブルーチンにおいては、ステップ２ないしステップ９により、ウェハの外周に設けられた平坦部または切欠部の位置を検出する平坦部または切欠部検出手段が構成される。
またステップ２ないしステップ１４により、平坦部または切欠部検出手段により検出された平坦部または切欠部の両端位置を含む前記ウェハの円周部上に第１の特定位置Ｐx1と、該第１の特定位置からそれぞれ９０°，１８０°及び２７０°離れた第２ないし第４の特定位置Ｐx2，Ｐx3及びＰx4とを定めてこれら第１ないし第４の特定位置におけるエッジ位置情報と回転角度情報とを求める特定位置検出手段が構成される。
【０１６５】
更に、図２８のステップ１７及び１８により、第１ないし第４の特定位置Ｐx1〜Ｐx4のそれぞれの位置におけるエッジ位置情報と回転角度情報とを用いて、基準面上での基準点とウェハの中心との間の距離を偏心距離として演算する偏心距離演算手段と、ウェハが初期位置にあるときに基準点と第１の特定位置とを結ぶ直線を基線として、円形ウェハ用基準軸が基線に対して成す基線傾斜角θSTを演算し、基準点とウェハの中心点とを結ぶ直線を偏心角度軸として、偏心角度軸が基線に対して成す角度を偏心角演算用角度θ0 として演算して、偏心角演算用角度θ0 から基線傾斜角θSTを減じて偏心角θｅを演算する円形ウェハ偏心角演算手段とが構成される。
【０１６６】
位置合わせ手段
上記のようにしてウェハの偏心量が演算された後、メインルーチンに戻って、そのステップ９で位置合わせ（中心合わせ及び角度合わせ）を行う。位置合わせの手順を図２９及び図３０に示した。
図２９は、図６に示したように、ターンテーブルを移動させるためにＸ軸移動機構のみが設けられている場合に行われる位置合わせの手順を示したものである。この場合は、先ずステップ１において偏心角θｅを零にするように、ターンテーブルをθｅだけ回転させて、ウェハの中心位置を基準軸（Ｘ軸）上に位置させる。次いでステップ２では、ウェハＷＦの固定を解除した後リフタ１６を上昇させ、これによりウェハＷＦを持ち上げて、ターンテーブルから分離する。この状態でステップ３を行って、ターンテーブルをＸ軸方向にＬｅだけ移動させて、偏心距離Ｌｅを零にする。次いでステップ４においてリフタを下降させ、ウェハをターンテーブル上に固定する。次いでステップ５でターンテーブルを｛θ0 ＋（α／２）｝［°］（偏心距離が充分に小さい場合）または｛θｋ＋（α／２）｝［°］（偏心距離が比較的大きい場合）回転させて、ウェハの角度合わせを行い、ステップ６においてウェハを次工程に移動させるための処理を行う。
なお、θ0 を使用する場合は、偏心距離Ｌｅの許容値を設定しておき、偏心距離Ｌｅが許容値を超えたときは、位置合わせをした後に再度エッジ位置を検出する工程から行ってもよい。
【０１６７】
次に、図３０は、ターンテーブルを二次元的に移動させるようにＸ，Ｙ駆動機構が設けられている場合の位置合わせの手順を示したもので、この場合は、ステップ１においてウェハの固定を解除した後リフタを上昇させて、ウェハをターンテーブルから分離し、次いでステップ２においてターンテーブルを二次元的に移動させて偏心量（偏心距離及び偏心角）を一度で零にする。その後、ステップ３でリフタを下降させてウェハをターンテーブルに固定し、ステップ４でウェハの角度合わせを行う。次いで、ステップ５でウェハを次工程に送るための処理を行う。
なお、θ0 を使用する場合は、偏心距離Ｌｅの許容値を設定しておき、偏心距離Ｌｅが許容値を超えたときは、位置合わせをした後に再度エッジ位置を検出すする工程から行ってもよい。
【発明の効果】
【０１６８】
以上のように、本発明によれば、方形ウェハの４辺と仮想した基準円との交点の角度データを用いてウェハの偏心量を演算するようにしたので、円形ウェハのエッジを検出するために用いる検出部の長さが比較的短いエッジ位置検出器をそのまま用いて、方形ウェハの偏心量を検出することができる。従って、本発明によれば、装置のコストを上昇させることなく、方形ウェハの位置合わせを行わせることができるという利点が得られる。
【０１６９】
また本発明において、円形ウェハ偏心量演算手段と方形ウェハ偏心量演算手段との双方を備えた構成とした場合には、ハードウェアを何等変更することなく、円形ウェハの位置合せを行う状態と、方形ウェハの位置合せを行う状態とをソフトウェア上で切り替えるようにすることができるため、円形ウェハと正方形のウェハとの切り替えに要する手間を削減して、半導体装置や液晶表示板等の製造能率を向上させることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ）及び（Ｂ）は、円形ウェハの中心合わせを説明する説明図である。
【図２】 （Ａ）及び（Ｂ）は方形ウェハの中心合わせを説明する説明図である。
【図３】 方形ウェハの中心合わせを完了した状態の一例を示した説明図である。
【図４】 外周の一部に平坦部が設けられている円形ウェハの角度合わせを行った状態を示した説明図である。
【図５】 方形ウェハの角度合わせを行った状態を示した説明図である。
【図６】 本発明に係わるアライナ装置のハードウェアの構成例を示した構成図である。
【図７】 本発明の実施形態で用いるエッジ位置検出器を説明する説明図である。
【図８】 図７のエッジ位置検出器の受光器から得られるエッジ位置検出信号と受光器への入射光量との関係を示した線図である。
【図９】 本発明に係わるアライナ装置において記憶装置に格納されるエッジ位置情報テーブルの構成例を示した図表である。
【図１０】 （Ａ）は円形ウェハが偏心していない場合に得られるエッジ位置検出信号を回転角度に対して示した線図、（Ｂ）は円形ウェハが偏心していない状態を示した説明図である。（Ｃ）は円形ウェハが偏心している場合に得られるエッジ位置検出信号を回転角度に対して示した線図、（Ｄ）は円形ウェハが偏心している状態を示した説明図である。
【図１１】 （Ａ）は外周に平坦部が設けられているウェハの説明図である。（Ｂ）ないし（Ｅ）は（Ａ）のウェハのエッジをエッジ位置検出器により検出した場合に得られるエッジ位置検出信号の種々の例を示した線図である。
【図１２】 エッジ位置検出信号を回転角に対して微分した微分値が回転角度に対して示す変化の一例を示した線図である。
【図１３】 エッジ位置検出信号の微分値及び該微分値の比が回転角度に対して示す変化を示した線図である。
【図１４】 円形ウェハの偏心量の演算の説明に用いる説明図である。
【図１５】 方形ウェハの偏心量の演算の説明に用いる説明図である。
【図１６】 （Ａ）は方形ウェハが偏心していないときにエッジ位置検出器から得られるエッジ位置検出信号の波形を示した線図である。（Ｂ）は（Ａ）のエッジ位置検出信号が得られるときのウェハの状態と該ウェハに対して仮想した基準円とを示した説明図である。
【図１７】 （Ａ）は方形ウェハの角度がずれているときにエッジ位置検出器から得られるエッジ位置検出信号の波形を示した線図である。（Ｂ）は同図（Ａ）のエッジ位置検出信号が得られるときのウェハの状態を示した説明図である。
【図１８】 （Ａ）は方形ウェハの位置ずれが生じているときにエッジ位置検出器から得られるエッジ位置検出信号の波形を示した線図である。（Ｂ）は同図（Ａ）のエッジ位置検出信号が得られるときのウェハの状態を示した説明図である。
【図１９】 （Ａ）は方形ウェハの角度ずれと位置ずれとが生じているときにエッジ位置検出器から得られるエッジ位置検出信号の波形を示した線図である。（Ｂ）は同図（Ａ）のエッジ位置検出信号が得られるときのウェハの状態を示した説明図である。
【図２０】 方形ウェハの偏心量を演算する際に用いる説明図である。
【図２１】 本発明に係わるアライナ装置においてコンピュータが実行するプログラムのメインルーチンの構成例を示したフローチャートである。
【図２２】 本発明に係わるアライナ装置においてコンピュータが実行するプログラムの方形ウェハ用サブルーチンの構成例の一部を示したフローチャートである。
【図２３】 本発明に係わるアライナ装置においてコンピュータが実行するプログラムの方形ウェハ用サブルーチンの構成例の他の一部を示したフローチャートである。
【図２４】 本発明に係わるアライナ装置においてコンピュータが実行するプログラムの方形ウェハ用サブルーチンの構成例の更に他の一部を示したフローチャートである。
【図２５】 本発明に係わるアライナ装置においてコンピュータが実行するプログラムの方形ウェハ用サブルーチンの構成例の更に他の一部を示したフローチャートである。
【図２６】 本発明に係わるアライナ装置においてコンピュータが実行するプログラムの方形ウェハ用サブルーチンの構成例の更に他の一部を示したフローチャートである。
【図２７】 本発明に係わるアライナ装置においてコンピュータが実行するプログラムの円形ウェハ用サブルーチンの構成例の一部を示したフローチャートである。
【図２８】 本発明に係わるアライナ装置においてコンピュータが実行するプログラムの円形ウェハ用サブルーチンの構成例の他の一部を示したフローチャートである。
【図２９】 本発明に係わるアライナ装置が行う位置合わせ工程のアルゴリズムの一例を示したフローチャートである。
【図３０】 本発明に係わるアライナ装置が行う位置合わせ工程のアルゴリズムの他の例を示したフローチャートである。
【図３１】 方形ウェハの各辺と基準円との交点を求める際のエッジ位置検出信号と回転角との間の関係の一例を示した線図である。
【図３２】 方形ウェハの各辺と基準円との交点を求める際のエッジ位置検出信号と回転角との間の関係の他の例を示した線図である。
【図３３】 方形ウェハの各辺と基準円との交点を求める際のエッジ位置検出信号と回転角との間の関係の他の例を示した線図である。
【図３４】 方形ウェハの各辺と基準円との交点を求める際のエッジ位置検出信号と回転角との間の関係の他の例を示した線図である。
【図３５】 本発明に係わるアライナ装置の全体的な構成を示したブロック図である。
【図３６】 従来の方形ウェハ用アライナ装置の構成を示した斜視図である。
【図３７】 エッジ位置検出信号の回転角に対する２次微分値が回転角度に対して示す変化の一例を示した線図である。
【符号の説明】
ＷＦ…ウェハ、３…Ｘ軸テーブル、４…Ｘ軸駆動用電動機、６…Ｘ軸エンコーダ、７…θ軸駆動用電動機、９…ターンテーブル、１１…θ軸エンコーダ、１２…エッジ位置検出器、１５…エアシリンダ、１６…リフタ、２２…記憶装置、１００…ウェハ回転装置、１０１…ターンテーブル移動装置、１０２…ウェハ昇降装置、１０３…回転角度検出器、１０４…偏心量演算手段、１０４Ａ…円形ウェハ偏心量演算手段、１０４Ｂ…方形ウェハ偏心量演算手段、１０５…位置合わせ手段。
Claims (7)
- ウェハを保持するターンテーブルと該ターンテーブルを回転させる回転駆動機構とを有するウェハ回転装置と、前記ターンテーブルをその軸線と直角な平面に沿って少なくとも一方向に移動させるターンテーブル移動装置と、前記ウェハをターンテーブルの軸線方向に沿って上下させるウェハ昇降装置と、前記ターンテーブルの回転中心軸線と直交し前記ターンテーブル上のウェハの板面に沿う平面を基準面として、該基準面と前記回転中心軸線との交点を基準点としたときの前記基準点と前記ウェハのエッジとの間の距離の情報を含むエッジ位置情報を与えるエッジ位置検出信号を前記ウェハのエッジを非接触で検出して出力する単一のエッジ位置検出器と、前記ターンテーブルの回転角度を検出して角度検出信号を出力する回転角度検出器と、前記ウェハを保持したターンテーブルを所定の角度ずつ回転させながら前記エッジ位置検出信号と前記角度検出信号とをサンプリングしてサンプリングしたエッジ位置検出信号及び角度検出信号を記憶する記憶装置と、前記エッジ位置検出信号及び角度検出信号にそれぞれ含まれるエッジ位置情報及び回転角度情報を用いて前記ウェハの基準位置に対する偏心量を演算する偏心量演算手段と、前記偏心量演算手段により演算された偏心量に応じて前記ウェハ回転装置とターンテーブル移動装置とウェハ昇降装置とを制御して前記ウェハの位置を基準位置に合せる位置合せ手段とを備えたウェハアライナ装置であって、
前記偏心量演算手段は、前記ウェハが正方形である場合に、前記基準面上における前記基準点と前記ウェハの中心との間の距離を偏心距離Ｌｅとして演算し、前記基準面上で前記基準点と該基準点からずれた位置にある前記ウェハの中心とを結ぶ軸を偏心角度軸として該偏心角度軸が、前記基準面上で前記基準点を通るように設定された方形ウェハ用基準軸に対してなす角を偏心角θｅとして演算する方形ウェハ偏心量演算手段を具備し、
前記方形ウェハ偏心量演算手段は、
前記基準点に中心が一致し、前記ウェハの４辺と８つの点で交わるように半径Ｒが設定された仮想の基準円と前記ウェハの４辺との８つの交点のそれぞれと前記基準点とを結ぶ直線が前記基準面上で前記方形ウェハ用基準軸に対してなす角を前記８つの交点のそれぞれの交点角度データとして、該交点角度データを検出する交点角度データ検出手段と、
前記交点角度データ検出手段により検出された交点角度データと前記基準円の半径Ｒとを用いて、前記偏心距離Ｌｅを演算する方形ウェハ偏心距離演算手段と、
前記交点角度データ検出手段により検出された交点角度データと前記基準円の半径Ｒとを用いて前記偏心角θｅを演算する方形ウェハ偏心角演算手段と、
を具備しているウェハアライナ装置。 - ウェハを保持するターンテーブルと該ターンテーブルを回転させる回転駆動機構とを有するウェハ回転装置と、前記ターンテーブルをその軸線と直角な平面に沿って少なくとも一方向に移動させるターンテーブル移動装置と、前記ウェハをターンテーブルの軸線方向に沿って上下させるウェハ昇降装置と、前記ターンテーブルの回転中心軸線と直交し前記ターンテーブル上のウェハの板面に沿う平面を基準面として、該基準面と前記回転中心軸線との交点を基準点としたときの前記基準点と前記ウェハのエッジとの間の距離の情報を含むエッジ位置情報を与えるエッジ位置検出信号を前記ウェハのエッジを非接触で検出して出力する単一のエッジ位置検出器と、前記ターンテーブルの回転角度を検出して角度検出信号を出力する回転角度検出器と、前記ウェハを保持したターンテーブルを所定の角度ずつ回転させながら前記エッジ位置検出信号と前記角度検出信号とをサンプリングしてサンプリングしたエッジ位置検出信号及び角度検出信号を記憶する記憶装置と、前記エッジ位置検出信号及び角度検出信号にそれぞれ含まれるエッジ位置情報及び回転角度情報を用いて前記ウェハの基準位置に対する偏心量を演算する偏心量演算手段と、前記偏心量演算手段により演算された偏心量に応じて前記ウェハ回転装置とターンテーブル移動装置とウェハ昇降装置とを制御して前記ウェハの位置を基準位置に合せる位置合せ手段とを備えたウェハアライナ装置であって、
前記偏心量演算手段は、前記ウェハが正方形である場合に、前記基準面上における前記基準点と前記ウェハの中心との間の距離を偏心距離Ｌｅとして演算し、前記基準面上で前記基準点と該基準点からずれた位置にある前記ウェハの中心とを結ぶ軸を偏心角度軸として該偏心角度軸が、前記基準面上で前記基準点を通るように設定された方形ウェハ用基準軸に対してなす角を偏心角θｅとして演算する方形ウェハ偏心量演算手段を具備し、
前記方形ウェハ偏心量演算手段は、
前記基準点に中心が一致し、前記ウェハの４辺と８つの点で交わるように半径Ｒが設定された仮想の円を基準円として、前記ウェハを保持したターンテーブルを初期位置から予め定めた回転方向に回転させたときに最初に前記基準円と２点で交わることになる前記ウェハの一辺と前記基準円との２つの交点の内、前記エッジ位置検出器側に近い方の交点を第１の交点Ａ1 とし、該第１の交点よりも回転方向の後方側に順次並ぶ７つの交点をそれぞれ第２ないし第８の交点Ａ2 ないしＡ8 として、前記第１ないし第８の交点Ａ1 ないしＡ8 と前記基準点とをそれぞれ結ぶ直線が前記方形ウェハ用基準軸に対して成す第１ないし第８の角度θa1ないしθa8を第１ないし第８の交点角度データとして検出する交点角度データ検出手段と、
前記基準面上で前記第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線に前記基準点から下ろした垂線が前記方形ウェハ用基準軸に対して成す角度（θa1＋θa2）／２から９０°を引いた角度を前記ウェハの初期偏角θini として演算する初期偏角演算手段と、
前記交点角度データ検出手段により検出された交点角度データを用いて、前記第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線に前記基準点から下ろした垂線が前記第１の交点Ａ1 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ1 ＝（θa2−θa1）／２と、前記第３の交点Ａ3 と第４の交点Ａ4 とを結ぶ直線に前記基準点から下ろした垂線が前記第３の交点Ａ3 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ2 ＝（θa4−θa3）／２と、前記第５の交点Ａ5 と第６の交点Ａ6 とを結ぶ直線に前記基準点から下ろした垂線が前記第５の交点Ａ5 と前記基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ3 ＝（θa6−θa5）／２と、前記第７の交点Ａ7 と第８の交点Ａ8 とを結ぶ直線に前記基準点から下ろした垂線が前記第７の交点Ａ7 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ4 ＝（θa8＋３６０−θa7）／２またはθ4 ＝（θa8−θa7）／２とを偏心量演算用角度として演算する偏心量演算用角度演算手段と、
前記偏心量演算用角度θ1 ないしθ4 と前記基準円の半径Ｒとを用いて、前記第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線と前記基準点との間の距離Ｌ1 ＝Ｒｃｏｓθ1 と、前記第３の交点Ａ3 と第４の交点Ａ4 とを結ぶ直線と前記基準点との間の距離Ｌ2 ＝Ｒｃｏｓθ2 と、前記第５の交点Ａ5 と第６の交点Ａ6 とを結ぶ直線と前記基準点との間の距離Ｌ3 ＝Ｒｃｏｓθ3 と、前記第７の交点Ａ7 と第８の交点Ａ8 とを結ぶ直線と前記基準点との間の距離Ｌ4 ＝Ｒｃｏｓθ4 とを偏心角演算用距離として演算する偏心角演算用距離演算手段と、
前記ウェハの中心を通り前記第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線と直交する直線と前記基準点との間の距離Δｘ＝Ｒ（ｃｏｓθ4 −ｃｏｓθ2 ）／２と、前記ウェハの中心を通り前記第３の交点Ａ3 と第４の交点Ａ4 とを結ぶ直線と直交する直線と前記基準点との間の距離Δｙ＝Ｒ（ｃｏｓθ1 −ｃｏｓθ3 ）／２とを求めて、前記ウェハの中心と前記基準点との間の距離である前記偏心距離Ｌｅ＝（Δｘ ２ ＋Δｙ ２ ） １／２ を演算する方形ウェハ偏心距離演算手段と、 前記偏心角θｅ＝ｔａｎ −１ ｛（Ｌ1 −Ｌ3 ）／（Ｌ4 −Ｌ2 ）｝＋θini を演算する方形ウェハ偏心角演算手段と、
を具備しているウェハアライナ装置。 - ウェハを保持するターンテーブルと該ターンテーブルを回転させる回転駆動機構とを有するウェハ回転装置と、前記ターンテーブルをその軸線と直角な平面に沿って少なくとも一方向に移動させるターンテーブル移動装置と、前記ウェハをターンテーブルの軸線方向に沿って上下させるウェハ昇降装置と、前記ターンテーブルの回転中心軸線と直交し前記ターンテーブル上のウェハの板面に沿う平面を基準面として、該基準面と前記回転中心軸線との交点を基準点としたときの前記基準点と前記ウェハのエッジとの間の距離の情報を含むエッジ位置情報を与えるエッジ位置検出信号を前記ウェハのエッジを非接触で検出して出力する単一のエッジ位置検出器と、前記ターンテーブルの回転角度を検出して角度検出信号を出力する回転角度検出器と、前記ウェハを保持したターンテーブルを所定の角度ずつ回転させながら前記エッジ位置検出信号と前記角度検出信号とをサンプリングしてサンプリングしたエッジ位置検出信号及び角度検出信号を記憶する記憶装置と、前記エッジ位置検出信号及び角度検出信号にそれぞれ含まれるエッジ位置情報及び回転角度情報を用いて前記ウェハの基準位置に対する偏心量を演算する偏心量演算手段と、前記偏心量演算手段により演算された偏心量に応じて前記ウェハ回転装置とターンテーブル移動装置とウェハ昇降装置とを制御して前記ウェハの位置を基準位置に合せる位置合せ手段とを備えたウェハアライナ装置であって、
前記偏心量演算手段は、
前記ウェハが円形である場合に、前記基準面上における前記基準点と前記ウェハの中心との間の距離を偏心距離Ｌｅとして演算し、前記基準面上で前記基準点と該基準点からずれた位置にある前記ウェハの中心とを結ぶ軸を偏心角度軸として該偏心角度軸が、前記基準面上で前記基準点を通るように設定された円形ウェハ用基準軸に対してなす角を偏心角θｅとして演算する円形ウェハ偏心量演算手段と、
前記ウェハが正方形である場合に、前記基準面上における前記基準点と前記ウェハの中心との間の距離を偏心距離Ｌｅとして演算し、前記基準面上で前記基準点と該基準点からずれた位置にある前記ウェハの中心とを結ぶ軸を偏心角度軸として該偏心角度軸が、前記基準面上で前記基準点を通るように設定された方形ウェハ用基準軸に対してなす角を偏心角θｅとして演算する方形ウェハ偏心量演算手段と、
を具備し、
前記方形ウェハ偏心量演算手段は、
前記基準点に中心が一致し、前記ウェハの４辺と８つの点で交わるように半径Ｒが設定された仮想の基準円と前記ウェハの４辺との８つの交点のそれぞれと前記基準点とを結ぶ直線が前記基準面上で前記方形ウェハ用基準軸に対してなす角を前記８つの交点のそれぞれの交点角度データとして、該交点角度データを検出する交点角度データ検出手段と、
前記交点角度データ検出手段により検出された交点角度データと前記基準円の半径Ｒとを用いて、前記偏心距離Ｌｅを演算する方形ウェハ偏心距離演算手段と、
前記交点角度データ検出手段により検出された交点角度データと前記基準円の半径Ｒとを用いて前記偏心角θｅを演算する方形ウェハ偏心角演算手段と、
を具備しているウェハアライナ装置。 - ウェハを保持するターンテーブルと該ターンテーブルを回転させる回転駆動機構とを有するウェハ回転装置と、前記ターンテーブルをその軸線と直角な平面に沿って少なくとも一方向に移動させるターンテーブル移動装置と、前記ウェハをターンテーブルの軸線方向に沿って上下させるウェハ昇降装置と、前記ターンテーブルの回転中心軸線と直交し前記ターンテーブル上のウェハの板面に沿う平面を基準面として、該基準面と前記回転中心軸線との交点を基準点としたときの前記基準点と前記ウェハのエッジとの間の距離の情報を含むエッジ位置情報を与えるエッジ位置検出信号を前記ウェハのエッジを非接触で検出して出力する単一のエッジ位置検出器と、前記ターンテーブルの回転角度を検出して角度検出信号を出力する回転角度検出器と、前記ウェハを保持したターンテーブルを所定の角度ずつ回転させながら前記エッジ位置検出信号と前記角度検出信号とをサンプリングしてサンプリングしたエッジ位置検出信号及び角度検出信号を記憶する記憶装置と、前記エッジ位置検出信号及び角度検出信号にそれぞれ含まれるエッジ位置情報及び回転角度情報を用いて前記ウェハの基準位置に対する偏心量を演算する偏心量演算手段と、前記偏心量演算手段により演算された偏心量に応じて前記ウェハ回転装置とターンテーブル移動装置とウェハ昇降装置とを制御して前記ウェハの位置を基準位置に合せる位置合せ手段とを備えたウェハアライナ装置であって、
前記偏心量演算手段は、
前記ウェハが円形である場合に、前記基準面上における前記基準点と前記ウェハの中心との間の距離を偏心距離Ｌｅとして演算し、前記基準面上で前記基準点と該基準点からずれた位置にある前記ウェハの中心とを結ぶ軸を偏心角度軸として該偏心角度軸が、前記基準面上で前記基準点を通るように設定された円形ウェハ用基準軸に対してなす角を偏心角θｅとして演算する円形ウェハ偏心量演算手段と、
前記ウェハが正方形である場合に、前記基準面上における前記基準点と前記ウェハの中心との間の距離を偏心距離Ｌｅとして演算し、前記基準面上で前記基準点と該基準点からずれた位置にある前記ウェハの中心とを結ぶ軸を偏心角度軸として該偏心角度軸が、前記基準面上で前記基準点を通るように設定された方形ウェハ用基準軸に対してなす角を偏心角θｅとして演算する方形ウェハ偏心量演算手段と、
を具備し、
前記方形ウェハ偏心量演算手段は、
前記基準点に中心が一致し、前記ウェハの４辺と８つの点で交わるように半径Ｒが設定された仮想の円を基準円として、前記ウェハを保持したターンテーブルを初期位置から予め定めた回転方向に回転させたときに最初に前記基準円と２点で交わることになる前記ウェハの一辺と前記基準円との２つの交点の内、前記エッジ位置検出器側に近い方の交点を第１の交点Ａ1 とし、該第１の交点よりも回転方向の後方側に順次並ぶ７つの交点をそれぞれ第２ないし第８の交点Ａ2 ないしＡ8 として、前記第１ないし第８の交点Ａ1 ないしＡ8 と前記基準点とをそれぞれ結ぶ直線が前記方形ウェハ用基準軸に対して成す第１ないし第８の角度θa1ないしθa8を第１ないし第８の交点角度データとして検出する交点角度データ検出手段と、
前記基準面上で前記第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線に前記基準点から下ろした垂線が前記方形ウェハ用基準軸に対して成す角度（θa1＋θa2）／２から９０°を引いた角度を前記ウェハの初期偏角θini として演算する初期偏角演算手段と、
前記交点角度データ検出手段により検出された交点角度データを用いて、前記第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線に前記基準点から下ろした垂線が前記第１の交点Ａ1 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ1 ＝（θa2−θa1）／２と、前記第３の交点Ａ3 と第４の交点Ａ4 とを結ぶ直線に前記基準点から下ろした垂線が前記第３の交点Ａ3 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ2 ＝（θa4−θa3）／２と、前記第５の交点Ａ5 と第６の交点Ａ6 とを結ぶ直線に前記基準点から下ろした垂線が前記第５の交点Ａ5 と前記基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ3 ＝（θa6−θa5）／２と、前記第７の交点Ａ7 と第８の交点Ａ8 とを結ぶ直線に前記基準点から下ろした垂線が前記第７の交点Ａ7 と基準点とを結ぶ直線に対してなす角度θ4 ＝（θa8＋３６０−θa7）／２またはθ4 ＝（θa8−θa7）／２とを偏心量演算用角度として演算する偏心量演算用角度演算手段と、
前記偏心量演算用角度θ1 ないしθ4 と前記基準円の半径Ｒとを用いて、前記第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線と前記基準点との間の距離Ｌ1 ＝Ｒｃｏｓθ1 と、前記第３の交点Ａ3 と第４の交点Ａ4 とを結ぶ直線と前記基準点との間の距離Ｌ2 ＝Ｒｃｏｓθ2 と、前記第５の交点Ａ5 と第６の交点Ａ6 とを結ぶ直線と前記基準点との間の距離Ｌ3 ＝Ｒｃｏｓθ3 と、前記第７の交点Ａ7 と第８の交点Ａ8 とを結ぶ直線と前記基準点との間の距離Ｌ4 ＝Ｒｃｏｓθ4 とを偏心角演算用距離として演算する偏心角演算用距離演算手段と、
前記ウェハの中心を通り前記第１の交点Ａ1 と第２の交点Ａ2 とを結ぶ直線と直交する直線と前記基準点との間の距離Δｘ＝Ｒ（ｃｏｓθ4 −ｃｏｓθ2 ）／２と、前記ウェハの中心を通り前記第３の交点Ａ3 と第４の交点Ａ4 とを結ぶ直線と直交する直線と前記基準点との間の距離Δｙ＝Ｒ（ｃｏｓθ1 −ｃｏｓθ3 ）／２とを求めて、前記ウェハの中心と前記基準点との間の距離である前記偏心距離Ｌｅ＝（Δｘ２ ＋Δｙ２ ）１／２ を演算する方形ウェハ偏心距離演算手段と、 前記偏心角θｅ＝ｔａｎ−１｛（Ｌ1 −Ｌ3 ）／（Ｌ4 −Ｌ2 ）｝＋θini を演算する方形ウェハ偏心角演算手段と、
を具備しているウェハアライナ装置。 - 前記円形ウェハ偏心量演算手段は、
前記ウェハの円周部上に第１の特定位置Ｐx1と、該第１の特定位置からそれぞれ９０°，１８０°及び２７０°離れた第２ないし第４の特定位置Ｐx2，Ｐx3及びＰx4とを定めてこれら第１ないし第４の特定位置におけるエッジ位置情報と回転角度情報とを求める特定位置検出手段と、
前記第１ないし第４の特定位置Ｐx1〜Ｐx4のそれぞれの位置におけるエッジ位置情報を用いて、前記基準面上での前記基準点と前記ウェハの中心との間の距離を前記偏心距離として演算する偏心距離演算手段と、
前記ウェハが初期位置にあるときに前記基準点と前記第１の特定位置とを結ぶ直線を基線として、前記円形ウェハ用基準軸が前記基線に対して成す基線傾斜角θSTを演算し、前記基準点と前記ウェハの中心点とを結ぶ直線を偏心角度軸として該偏心角度軸が前記基線に対して成す角度を偏心角演算用角度θ0 として演算して、前記偏心角演算用角度θ0 から前記基線傾斜角θSTを減じて前記偏心角θｅを演算する円形ウェハ偏心角演算手段と、
を備えている請求項３または４に記載のウェハアライナ装置。 - 前記円形ウェハ偏心量演算手段は、
前記ウェハの外周に設けられた平坦部または切欠部の位置を検出する平坦部または切欠部検出手段と、
前記平坦部または切欠部検出手段により検出された平坦部または切欠部の両端位置を含む前記ウェハの円周部上に第１の特定位置Ｐx1と、該第１の特定位置からそれぞれ９０°，１８０°及び２７０°離れた第２ないし第４の特定位置Ｐx2，Ｐx3及びＰx4とを定めてこれら第１ないし第４の特定位置におけるエッジ位置情報と回転角度情報とを求める特定位置検出手段と、
前記第１ないし第４の特定位置Ｐx1〜Ｐx4のそれぞれの位置におけるエッジ位置情報を用いて、前記基準面上での前記基準点と前記ウェハの中心との間の距離を前記偏心距離として演算する偏心距離演算手段と、
前記ウェハが初期位置にあるときに前記基準点と前記第１の特定位置とを結ぶ直線を基線として、前記円形ウェハ用基準軸が前記基線に対して成す基線傾斜角θSTを演算し、前記基準点と前記ウェハの中心点とを結ぶ直線を偏心角度軸として該偏心角度軸が前記基線に対して成す角度を偏心角演算用角度θ0 として演算して、前記偏心角演算用角度θ0 から前記基線傾斜角θSTを減じて前記偏心角θｅを演算する円形ウェハ偏心角演算手段と、
を備えている請求項３または４に記載のウェハアライナ装置。 - 前記円形ウェハ用基準軸と前記方形ウェハ用基準軸とは同一方向に延びるように設定されている請求項３，４，５または６に記載のウェハアライナ装置。
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