JP6113742B2 - 半導体基板の位置検出装置及び位置検出方法 - Google Patents
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Description
図8は、基準円36と視野28との位置関係を示した説明図である。基準円36は位置検出中の半導体ウエハ5の全体像を擬似的に示したものであり、視野28は撮像カメラ24によって撮像したときの撮像範囲を示していて、視野28の図面視左下地点を原点としている。まず、エッジ抽出処理によって抽出されたエッジ上の任意の地点を2点指定する。指定した2つの地点をここでは地点A、地点Bとし、地点Aの視野28内におけるXY座標を(X1、Y1)、地点BのXY座標を(X2、Y2)とする。次に、視野28のY軸に平行であって地点Aを通過する直線X1と、Y軸に平行であって地点Bを通過する直線X2とを引く。さらに、基準円36の中心点をO1とし、そのXY座標を(a、b)とする。次に、基準円36の中心点O1を通過し視野28のX軸に平行な直線Rを引き、直線Rと直線X1との交点をDとし、直線Rと直線X2との交点をEとする。ここで、交点DのXY座標系における位置は(X1、b)、交点EのXY座標系における位置は(X2、b)となる。この結果、基準円36上には2つの直角三角形αとβが出来ることとなり、この直角三角形α、βの夫々の辺A−O1、B−O1は基準円36の半径rと同一の長さとなる。上記から、直角三角形αについては、
(X1−a)2+(Y1−b)2=r2・・・(1)
という式が成り立ち、直角三角形βについては、
(X2−a)2+(Y2−b)2=r2・・・(2)
という式が成り立つ。
b=Y3−r・・・(3)
として算出できる。なお、半径rは搬送時の半導体ウエハ5の半径であるので、既知の値である。
(X1−a)2−(X2−a)2+(Y1−b)2−(Y2−b)2=0・・・(4)
この式(4)を展開すると、
X12−X22+Y12−Y22−2(X1−X2)a−2(Y1−Y2)b=0・・・(5)
となり、aを求める計算式に整理すると、
a={X12−X22+Y12−Y22−2(Y1−Y2)b}/2(X1−X2)・・・(6)
となる。前述の通り、a以外の値は既に検出されている座標上の値であるので、上の計算式から中心点O1のX座標の値aは算出することが出来る。ここで求められた基準円36の中心点O1の座標(a、b)は、記憶手段30に送信され、記憶される。
(X1−c)2+(Y4−d)2=r2・・・(7)
という式が成り立ち、直角三角形βについては、
(X2−c)2+(Y5−d)2=r2・・・(8)
という式が成り立つ。
d=Y6−r・・・(9)
として算出できる。なお、半径rは搬送時の半導体ウエハ5の半径となるので、既知の値である。
(X1−c)2−(X2−c)2+(Y4−d)2−(Y5−d)2=0・・・(10)
となり、この式(4)を展開すると、
X12−X22+Y42−Y52−2(X1−X2)c−2(Y4−Y5)d=0・・・(11)
となる。この式(11)を、cを求める計算式に整理すると、
c={X12−X22+Y42−Y52−2(Y4−Y5)d}/2(X1−X2)・・・(12)
となる。X座標c以外の値は既に検出されている座標上の値であるので、上の計算式から中心点O2のX座標の値cは算出することが出来る。ここで求められた計測円37の中心点O2の座標(c、d)は、記憶手段30に送信され、記憶される。
前述した第1の方法では、基準位置にある半導体ウエハ5(基準円36)の頂点CのY座標Y3と、実際に製造ラインに乗って搬送される半導体ウエハ5(計測円37)の頂点HのY座標Y6を用いて、各中心点O1、O2のX座標a、cを算出していた。次に、各頂点C、HのY座標を用いることなく中心点O1、O2のX座標a、cを算出する方法について説明する。図は第1の補正量算出方法にて用いられた図8、図9を使用する。
b={−2(X1−X2)a+X12−X22+Y12−Y22}/2(Y1−Y2)・・・(13)
また、同じく前述の計測円37についての式(11)を、中心点O2のY座標dを求める計算式に整理すると、以下の式(14)となる。
d={−2(X1−X2)c+X12−X22+Y42−Y52}/2(Y4−Y5)・・・(14)
ここで、式(13)を式(1)に代入して、展開すると以下の式(15)となる。
以下に第3の補正量算出方法について詳しく説明する。まず基準円36の中心点O1のXY座標(a、b)及び半径rを求める方法について図10を参照して説明する。基準位置に設置された半導体ウエハ5の画像から抽出されたエッジ上に、先に指定した地点A、地点Bに加え、第3の任意の地点を指定する。指定した第3の地点をここでは地点Lとし、地点Lの視野28内におけるXY座標を(X3、Y7)とする。なお、先に指定した地点Aの視野28内におけるXY座標は(X1、Y1)、地点Bの視野28内におけるXY座標は(X2、Y2)である。次に、地点Aを通過し視野28のY軸に平行な直線X1と、地点Bを通過し視野28のY軸に平行な直線X2、地点Lを通過し視野28のY軸に平行な直線X3を引く。基準円36の中心点をO1とし、そのXY座標を(a、b)とすることは前述の方法と同じである。
(X3−a)2+(Y7−b)2=r2・・・(17)
という式が成り立つ。
X12−X32+Y12−Y72−2(X1−X3)a−2(Y1−Y7)b=0・・・(18)
式(18)となる。ここで、式(5)と式(18)からaとbとを求める一次方程式に整理することで、式(19)、式(20)となり、中心点O1のXY座標(a、b)を求めることが出来る。また、XY座標(a、b)が求められれば、例えば式(17)から、基準円36の半径rも求めることが出来る。
(X3−c)2+(Y8−d)2=r2・・・(21)
という式が成り立つ。
X12−X22+Y42−Y52−2(X1−X2)c−2(Y4−Y5)d=0・・・(22)
X22−X32+Y52−Y82−2(X2−X3)c−2(Y5−Y8)d=0・・・(23)
ここで、前述した基準円36で行った計算と同様の計算を行うことで、式(24)、式(25)となり、計測円37の中心点O2のXY座標(c、d)を求めることが出来る。また、このXY座標(c、d)が求められれば、計測円37の半径rも例えば式(21)から求めることが出来る。
前述の方法以外にも、視野28内のエッジ上の3点から円の中心位置を求める方法として、円周上の3点から2点を選び、その2点を結ぶ直線を2本引き、その2本の直線についてそれぞれの垂直二等分線の交点が円の中心点と一致することから、求める方法もある。図12は基準円36上の3つの地点A、B、Lのうち2つの地点AとB、BとLを結ぶ直線についての垂直二等分線を示した説明図である。なお、基準円36、計測円37に関する各地点や直線について同一のものには、同一の符号を付与している。ここで、地点AとBを結ぶ直線A−Bの垂直二等分線をSとし、直線A−BとSとの交わる点をsとする。また、地点BとLを結ぶ直線B−Lの垂直二等分線をTとし、直線B−LとTとの交わる点をtとする。なお、直線A−B、B−Lの傾き角度、及び中点は座標検出部41により検出される。この直線A−B、B−Lの傾きが検出されることで、この直線A−B、B−Lに直交する垂直二等分線SとTの傾き角度も検出可能である。ここで、垂直二等分線SとTとの交点は基準円36の中心点O1となる。
Y9−b=(X5−a)tanθ1 ・・・(26)
Y10−b=(X6−a)tanθ2 ・・・(27)
となり、bを消去するために式(26)−式(27)とすると、
Y9−Y10=X5tanθ1−X6tanθ2−atanθ1+atanθ2・・・(28)
となり、中心点O1のX座標aは、以下の式(29)で求められる。
a=(Y9−Y10−X5tanθ1+X6tanθ2)/(tanθ2−tanθ1)・・・(29)
また、bについては、たとえば式(26)から以下の式(30)で求められる。
b=Y9−(X5−a)tanθ1 ・・・(30)
中心点O1の座標(a、b)が求められたので、基準円36の半径rは式(1)、(2)、(15)のうちのいずれかで求めることが出来る。
Claims (8)
- Y軸と平行な軌跡に沿って移動可能な支持部材に保持された円盤状基板の位置を検出する位置検出装置であって、
前記位置検出装置は、
直交するXY軸の座標系にセルが配置され、前記円盤状基板を保持した前記支持部材が所定の監視位置に位置した際に、Y軸方向で円周上の頂点となる前記円盤状基板の中心を通りY軸に平行な直線と前記円盤状基板のエッジとが交差する交点Cを視野に入れて円盤状基板の周縁部の一部分のみを撮像する1台の撮像カメラと、
前記撮像カメラによって撮像された前記円盤状基板の周縁部の撮像データから、前記交点CのY座標を抽出し、前記視野の範囲において撮像された前記円盤状基板のエッジ上であって前記抽出した交点Cから離れた位置にある地点のXY軸座標をエッジデータとして抽出するエッジ抽出部と、
前記エッジ抽出部によって抽出されたエッジデータから、前記円盤状基板の中心位置座標を検出する座標検出部と、
を有することを特徴とする位置検出装置。 - 前記座標検出部は、前記抽出した交点から離れた位置にある地点を2点定め、当該2点のエッジデータと前記円盤状基板の半径から、前記円盤状基板の中心位置座標を検出することを特徴とする請求項1に記載の位置検出装置。
- 前記座標検出部は、前記抽出した交点Cから離れた位置にある地点を3点定め、当該3点のエッジデータから、前記円盤状基盤の中心位置座標を検出すると共に前記円盤状基板の半径を求めることを特徴とする請求項1に記載の位置検出装置。
- 前記支持部材の基準位置に保持された前記円盤状基板についての中心位置座標と、製造工程中に搬送される位置ずれを発生している前記円盤状基板の中心位置座標とのX軸方向及びY軸方向についてのずれ量を算出し、前記支持部材の補正量を算出する補正量算出部を更に備えていることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の位置検出装置。
- Y軸と平行な軌跡に沿って移動可能な支持部材に保持された円盤状基板の位置を検出する位置検出方法であって、
前記位置検出方法は、
直交するXY軸の座標系にセルが配置され、前記円盤状基板を保持した前記支持部材が所定の監視位置に位置した際に、Y軸方向で円周上の頂点となる1台の撮像カメラによって円盤状基板の中心を通りY軸に平行な直線と前記円盤状基板のエッジとが交差する交点Cを視野に入れて円盤状基板の周縁部の一部分のみを撮像する撮像ステップと、
前記撮像カメラによって撮像された前記円盤状基板の周縁部の撮像データから、前記交点CのY座標を抽出し、前記視野の範囲において撮像された前記円盤状基板のエッジ上であって前記抽出した交点Cから離れた位置にある地点のXY軸座標をエッジデータとして抽出するエッジ抽出ステップと、
前記エッジ抽出ステップによって抽出されたエッジデータから、前記円盤状基板の中心位置座標を検出する座標検出ステップと、
から構成されることを特徴とする位置検出方法。 - 前記座標検出ステップは、前記抽出した交点Cから離れた位置にある地点を2点定め、当該2点のエッジデータと前記円盤状基板の半径から、前記円盤状基板の中心位置座標を検出することを特徴とする請求項5に記載の位置検出方法。
- 前記座標検出ステップは、前記抽出した交点Cから離れた位置にある地点を3点定め、当該3点のエッジデータから、前記円盤状基板の中心位置座標を検出すると共に前記円盤状基板の半径を求めることを特徴とする請求項5に記載の位置検出方法。
- 前記支持部材の基準位置に保持された前記円盤状基板についての中心位置座標と、製造工程中に搬送される位置ずれを発生している前記円盤状基板の中心位置座標とのX軸方向及びY軸方向についてのずれ量を算出し、前記支持部材の補正量を算出する補正量算出ステップを更に備えていることを特徴とする請求項5乃至7の何れかに記載の位置検出方法。
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