JPH0616285A - 基板位置ずれ検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各種の寸法のレチクル等の基板の搬送時の位
置ズレを基板に接触することなく検出する。 【構成】 駆動手段Ｍにより基板１の寸法に応じ、所定
位置に移動可能なＣＣＤカメラ２ａ、２ｂで基板搬送部
材上に保持された矩形の基板１のコーナーを、所定の位
置で撮像し、さらに基板保持位置検出手段でＣＣＤカメ
ラ２ａ、２ｂで撮像し、画像処理し、前記基板搬送部材
上における基板１の保持位置を検出する。位置ずれ量算
出手段で前記基板保持位置検出手段により検出した基板
１の保持位置と前記搬送部材上に定めた基板１の適正保
持位置との位置ずれ量を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は基板位置ずれ検出装置に
係り、特に半導体製造に用いられる各種寸法のレチクル
等の位置ズレを容易に検出し、この位置ズレを位置決め
ステージに受け渡す前に補正できるようにするための基
板位置ずれ検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、露光装置等の半導体製造装置で
は、レチクルのプリアライメントを行うために、搬送経
路の所定位置まで搬送されたレチクルの端面を可動部材
により固定基準部材に押し当てて位置決めを行うプリア
ライメント機構が広く採用されている。

【０００３】図６は、この種のプリアライメント機構の
概略を示したものである。同図において、符号４は位置
決めステージ上の所定位置に固定された基準部材を示し
ている。基準部材４は回転自在な円筒ローラ状をなし、
この基準部材４の近傍までレチクル１が搬送されると、
搬送経路外に退避していた複数の押し当て部材５が矢印
の方向に移動し、レチクル１を保持面に沿って移動させ
基準部材４にその端面を押し当てることにより適正位置
への位置決めを行うようになっている。あるいは図６の
プリアライメント機構がレチクルの搬送経路途中に設け
られ、レチクルを位置決めし、その後位置決めステージ
に搬送される。また、図７に示したように例えば寸法の
異なるレチクル１ａ，１ｂの位置決めを行う場合にはそ
れぞれのレチクルに対して適正な位置となるように基準
部材４ａ，４ｂと押し当て部材５ａ、５ｂとを別々に用
意するか、基準部材や押し当て部材を支持する支持体を
各種の寸法に適用できるような設計がされていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の技術においては、レチクル１の位置決め時に、
レチクル１がステージ上をスライドし、また基準部材４
や押し当て部材５がレチクル１の端面に当接するので、
レチクル１の保持面にダメージを与えたり、スライドや
接触等により、微小なダスト等が発生するなどの問題が
ある。

【０００５】また、各種の寸法のレチクルにフレキシブ
ルに対応するためには複数の位置調整部材を用意した
り、調整幅のある基準部材等の位置設定を行なえるよう
なプリアライメント機構の構造を設計しなければなら
ず、設備の多大なコストアップにつながるという問題も
ある。

【０００６】そこで、本発明の目的は上述した従来の技
術が有する問題点を解消し、レチクル等のハンドリング
において、位置調整部材との接触やレチクル自身のスラ
イド等の移動の度合いを最低限にし、また各種の寸法の
レチクルの位置ズレ検出をレチクルに非接触に効率良く
行えるようにした基板位置ずれ検出装置を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は基板搬送部材上に保持された矩形の基板の
コーナーを、前記基板の寸法に応じた所定の位置で撮像
する撮像手段と、前記基板の寸法に応じた所定の位置に
前記撮像手段を駆動する駆動手段と、前記撮像手段から
の信号を画像処理し、前記基板搬送部材上における前記
基板の保持位置を検出する基板保持位置検出手段と、前
記基板保持位置検出手段により検出した前記基板の保持
位置と前記搬送部材上に定めた前記基板の適正保持位置
との位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段と、を備
えたことを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】本発明によれば、駆動手段により基板の寸法に
応じ、所定位置に移動可能な撮像手段で基板搬送部材上
に保持された矩形の基板のコーナーを、前記基板の寸法
に応じた所定の位置で撮像し、さらに基板保持位置検出
手段で前記撮像手段からの信号を画像処理し、前記基板
搬送部材上における前記基板の保持位置を検出し、位置
ずれ量算出手段で前記基板保持位置検出手段により検出
した前記基板の保持位置と前記搬送部材上に定めた前記
基板の適正保持位置との位置ずれ量を算出するようにし
たので、レチクル等に接触することなく、レチクルの位
置ズレを検出することができ、レチクルの端面のダメー
ジや発塵を防止でき、多種多様なレチクルに対しての位
置ズレ検出ができる。

【０００９】

【実施例】以下本発明による基板位置ずれ検出装置の一
実施例を図１及び図２を参照して説明する。 図１は、
レチクル搬送部の概略構成を示した平面図である。同図
では、説明のために搬送アーム３により図示しない位置
決めステージに搬送される２種類の寸法のレチクル１
ａ，レチクル１ｂが重ねられた状態が模式的に示されて
いる。また、撮像手段である２台のＣＣＤカメラ２ａ，
２ｂがレンズ面を上方に向けた状態で所定の間隔をあけ
てレチクル１ａ，レチクル１ｂの搬送方向に対して直交
方向に並設されている。これらＣＣＤカメラ２ａ，２ｂ
は搬送されてきたレチクル１ａ，レチクル１ｂの進行方
向の前端側の左右のコーナーをそれぞれ撮像するように
設置されている。

【００１０】なお、同図ではＣＣＤカメラ２ａ，２ｂは
各レチクル１ａ，レチクル１ｂの前端部にそれぞれ設け
られているように図示されているが、同図は２台のＣＣ
Ｄカメラ２ａ，２ｂがレチクル１ａ，レチクル１ｂの大
きさに応じて所定位置まで移動した状態の前後を示して
いる。

【００１１】すなわち、ＣＣＤカメラ２ａ，２ｂは、図
１に示した案内レール１０、１１に沿って図示しない駆
動部によりレチクルの前端部位置にそのレンズ視野が入
るようにレチクルの寸法に応じた所定の位置に移動でき
るようになっている。案内レール１０はレチクル１ａ，
レチクル１ｂの搬送方向に直交する方向に延在し、ＣＣ
Ｄカメラ２ａ，２ｂはこの案内レール１０上をＤＣモー
タ等の駆動手段により往復動するようになっている。

【００１２】一方、案内レール１１はレチクル１ａ，レ
チクル１ｂの搬送方向に延在し、ＣＣＤカメラ２ａ，２
ｂを案内レール１０とともにＤＣモータＭの駆動により
レチクル搬送方向に移動させることができる。したがっ
て所定の動作指令によりＣＣＤカメラ２ａ，２ｂは図中
に示した矢印のように斜めに移動し、各種の寸法のレチ
クルのコーナーを撮像することができる。図２（ａ）は
小さい寸法のレチクル１ａのコーナーを撮像するＣＣＤ
カメラ２ａ（２ｂ）を示しており、このＣＣＤカメラ２
ａ（２ｂ）は案内レール１０及び案内レール１１に階層
的に支持されている。この状態から図２（ｂ）に示した
ようにＣＣＤカメラ２ａ（２ｂ）をレチクル１ｂの寸法
に合わせて所定位置まで移動すれば良い。

【００１３】ところで、ＣＣＤカメラ２ａ，２ｂのレン
ズ系を通じてＣＣＤ撮像素子の受光面に結像したレチク
ル１（符号１ａ，１ｂを以下、１で代表して記す。）の
各コーナーの像は、所定の電荷信号に変換され、画像信
号処理部１２に出力される。この画像信号処理部１２
は、所定の信号処理を施した後に、前処理として所定の
補正を行った後に、画像のレチクルの外形輪郭線の特徴
抽出を行う。このとき、レチクル形状は通常、コーナー
の頂点が切欠れているので、隣接する２辺の輪郭線を延
長して頂点座標を算出する。この座標は画像内に設定さ
れた所定の座標系上の座標値として求められる。

【００１４】また、画像信号処理部１２には、演算部１
３が接続されており、この演算部１３において搬送され
ているレチクル１の保持位置と位置ズレのない状態のレ
チクル適正保持位置との偏差が算定される。この偏差計
算により搬送されているレチクル１の位置ズレのない適
正状態からの位置ズレ量（Ｘ，Ｙ，θ）が求められる。
その算定の手順については後述する。

【００１５】さらに演算部１３により求められたレチク
ルの位置ズレ量（Ｘ，Ｙ，θ）が位置決めステージの制
御部１４に出力される。制御部１４は、位置決めステー
ジを構成する図示しないＸＹステージとθステージとを
駆動する所定の動作指令を出力するようになっている。

【００１６】また、この制御部１４には外部入力装置１
５が接続されている。この外部入力装置１５を通じて搬
送されるレチクルの寸法を入力でき、この入力情報によ
り駆動モータＭが駆動し、前記ＣＣＤカメラ２ａ，２ｂ
を案内レール１０、１１に沿って所定位置まで移動さ
せ、搬送されるレチクルのコーナーを正確に撮像できる
ようになっている。

【００１７】ここで、前述のＣＣＤカメラ２ａ，２ｂに
よるレチクルの位置ズレ検出の動作について図３〜図５
を参照して説明する。図３（ａ）は、小さな寸法のレチ
クル１ａの搬送方向前端部分の左右のコーナーを示した
画像２０ａ、２０ｂである。一方、図３（ｂ）は、大き
な寸法のレチクル１ｂを撮像して得られた画像である。
このとき両図とも、説明のために示した位置ズレのない
状態でのレチクル（破線表示）が画像の中心位置に配置
されている。このようにレチクルの寸法が異なっても、
位置ズレのない状態でのコーナーの頂点が画面の座標中
心となるようにレチクル１の各コーナー位置が撮像され
る。これによりレチクルの寸法が変化しても同一の算出
原理により搬送されているレチクルの保持位置と位置ズ
レのない適正保持位置との位置ズレ量を求めることがで
きる。

【００１８】位置ズレ量を定量的に算出する方法を図４
及び図５を参照して説明する。図４はＣＣＤカメラ２
ａ、２ｂとこの撮像視野内に搬送されたレチクル１との
位置関係を示した説明図である。ここでＣＣＤカメラ２
ａのレンズ中心位置をＢとし、ＣＣＤカメラ２ｂのレン
ズ中心位置をＡとする。このとき本実施例では２個のレ
ンズ中心間距離はレチクル１の搬送方向に直角な幅方向
の寸法に等しく設定されており、ＣＣＤカメラ２ａ、２
ｂはレチクル１に対して等倍の撮像ができるようになっ
ている。このとき撮像されたレチクル１のコーナーの頂
点を図４に示したようにＣ、Ｄとする。

【００１９】すなわち、ＣＣＤカメラ２ａのレンズ中心
位置Ｂとレチクル１のコーナーの頂点Ｄとの位置ズレ
と、ＣＣＤカメラ２ｂのレンズ中心位置Ａとレチクルの
コーナーの頂点Ｃとの位置ズレとをもとにレチクル１全
体の適正保持位置からの位置ズレを求める。このとき位
置ズレのない状態でのレチクル１の中心位置をＯ、位置
ズレのある状態でのレチクル１の中心位置をＰとした場
合の位置ズレ量（Ｘ，Ｙ，θ）は、図５に示した座標変
換により求めることができる。

【００２０】図５において、位置ズレのない状態でのレ
チクル１の形状を正方形としてその一辺を２ｋしたと
き、前述の各点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの座標値は、次のように
なる。Ａ（０，０）、Ｂ（０，２ｋ）、Ｃ（ｘ1 ，ｙ1
）、Ｄ（ｘ2 ，２ｋ＋ｙ2 ）このとき位置ズレのない
状態でのレチクルの中心位置Ｏの座標はＯ（ｋ，ｋ）で
表せる。これらの条件を用いて、位置ズレのある状態で
のレチクル１の中心位置Ｐの座標を求める。ここで、図
５において直線ＣＤの中点をＥとすると、その座標は、 Ｅ（（ｘ1 ＋ｘ2 ）／２，（２ｋ＋ｙ1 ＋ｙ2 ）／２） で表される。さらに図５中に示したハッチングされた２
個の直角三角形は合同関係にあり、その直角を挟む２辺
の長さは、次のように求められる。 長辺：（２ｋ−ｙ1 ＋ｙ2 ）／２ 短辺：（ｘ1 −ｘ2 ）／２ これより、点Ｐ（Ｘp ，Ｙp ）の座標は、 Ｘp ＝（ｘ1 ＋ｘ2 ）／２＋（２ｋ−ｙ1 ＋ｙ2 ）／２ Ｙp ＝（２ｋ＋ｙ1 ＋ｙ2 ）／２＋（ｘ1 −ｘ2 ）／２ となり、各式を整理して、点Ｐ（Ｘp ，Ｙp ）の座標は
次のようになる。 Ｐ（ｋ＋（ｘ1 ＋ｘ2 −ｙ1 ＋ｙ2 ）／２，ｋ＋（ｘ1
−ｘ2 ＋ｙ1 ＋ｙ2 ）／２） このときのレチクル１の
θ方向の回転ズレαは、 Ｔａｎα＝（ｘ1 −ｘ2 ）／（２ｋ−ｙ1 ＋ｙ2 ） で表すことができる。

【００２１】以上より、レチクル１の位置ズレ量（Ｘ，
Ｙ，θ）は、 Ｘ＝（ｘ1 ＋ｘ2 −ｙ1 ＋ｙ2 ）／２ Ｙ＝（ｘ1 −ｘ2 ＋ｙ1 ＋ｙ2 ）／２ θ＝ａｒｃｔａｎ（（ｘ1 −ｘ2 ）／（２ｋ−ｙ1 ＋ｙ
2 ）） で求めることができる。

【００２２】次に、以上のように演算部１３で求められ
た位置ズレ量（Ｘ，Ｙ，θ）をもとにレチクル１の位置
ズレ補正を行う手順について簡単に説明する。まず、搬
送部でＣＣＤカメラ２ａ、２ｂによりレチクル１のコー
ナー位置が撮像され、演算部１３により位置ズレ量
（Ｘ，Ｙ，θ）が算出される。この位置ズレ量（Ｘ，
Ｙ，θ）に基づき、制御部１４では、あらかじめＸＹス
テージとθステージを初期補正量として位置ズレ量
（Ｘ，Ｙ，θ）に相当する移動量（Ｘ，Ｙ，θ）だけ駆
動させる駆動指令を図示しない駆動部に出力する。この
状態で位置決めステージにレチクル１が受け渡される。
次いで位置決めステージを（−Ｘ，−Ｙ，−θ）だけ移
動させる動作指令が制御部１４から出力され、図示しな
い位置決めステージが所定量だけ移動し、初期位置へ戻
る。これにより搬送時のレチクルの位置ズレが位置決め
ステージ上において、完全にキャンセルされ、レチクル
の位置合わせが完了する。

【００２３】ここで、前述の撮像手段の変形例について
簡単に説明する。本実施例ではＣＣＤカメラ２ａ、２ｂ
をレチクルの搬送方向に直角な幅方向に２台配置した
が、搬送方向と直交方向に移動可能１台のＣＣＤカメラ
を配置し、前述の案内レール１０上をレチクルの左右の
コーナー間を走行できるようにすると良い。この場合に
はレチクルが位置ズレ検出位置で停止している間にＣＣ
Ｄカメラを案内レール１０上を走行させ、２カ所のコー
ナー位置を順次撮像できる。そして前後した２回の撮像
情報をもとに前述の座標計算を行える。また、レチクル
の外形輪郭を画像上で精度良く認識できる場合には１カ
所のコーナー位置とそのコーナー位置を挟む２辺を撮像
することでレチクルの位置ズレを算出することも可能で
ある。さらに、撮像手段としては２次元ＣＣＤカメラに
限らず、リニアＣＣＤセンサや撮像管等の各種手段を適
用することができる。

【００２４】本実施例では案内部材として直線状の案内
レール１０，１１が用いられ、その上をＣＣＤカメラが
ＤＣモータ等の駆動により走行するようになっている
が、所定位置に設けられたプーリにワイヤーロープを掛
け渡し、このワイヤを駆動させるようにしたり、送りネ
ジ機構を装備したりすることも可能である。

【００２５】また、レチクルの寸法情報は外部入力装置
により入力しなくてもローダ部で認識した寸法情報を取
り込むようにすれば、搬送するレチクルの寸法に対応し
たＣＣＤカメラの位置が設定できる。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、レチクル等の基板を位置調整部材等で移動さ
せることなく位置決めでき、多種多様な基板に対してフ
レキシブルに対応した位置ズレ検出が可能である。さら
に、その後の補正時にもレチクルとの接触が著しく減少
するので、発塵が大幅に低減でき、レチクル等の汚染を
最小限にすることができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による基板位置ずれ検出装置の一実施例
の概略構成を示した全体構成図である。

【図２】図１に示した基板位置ずれ検出装置の各構成を
示した側面図である。

【図３】本発明の撮像手段により得られた画像の一例を
示した説明図である。

【図４】レチクルの位置ズレ状態を示した概念図であ
る。

【図５】レチクルの位置ズレ量（Ｘ，Ｙ，θ）の算出原
理を図解した説明図である。

【図６】従来のレチクルのプリアライメント機構の一例
を示した概略構成図である。

【図７】従来のレチクルのプリアライメント機構におい
て、寸法の異なるレチクルを配置した例を示した概略構
成図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ レチクル ２ａ，２ｂ ＣＣＤカメラ １０，１１ 案内レール １２ 画像信号処理部 １３ 演算部 １４ 制御部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板搬送部材上に保持された矩形の基板の
   コーナーを、前記基板の寸法に応じた所定の位置で撮像
   する撮像手段と、前記基板の寸法に応じた所定の位置に
   前記撮像手段を駆動する駆動手段と、前記撮像手段から
   の信号を画像処理し、前記基板搬送部材上における前記
   基板の保持位置を検出する基板保持位置検出手段と、前
   記基板保持位置検出手段により検出した前記基板の保持
   位置と前記搬送部材上に定めた前記基板の適正保持位置
   との位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段と、を備
   えたことを特徴とする基板位置ずれ検出装置。