JPH0713998B2 - ウエハの位置検出装置 - Google Patents

ウエハの位置検出装置

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JPH0713998B2
JPH0713998B2 JP1209850A JP20985089A JPH0713998B2 JP H0713998 B2 JPH0713998 B2 JP H0713998B2 JP 1209850 A JP1209850 A JP 1209850A JP 20985089 A JP20985089 A JP 20985089A JP H0713998 B2 JPH0713998 B2 JP H0713998B2
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【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、外周部にオリエンテーションフラットと呼ば
れる直線状の切欠き部が形成された半導体ウエハやセラ
ミックスウエハなどのウエハの位置を検出する装置に関
する。
<従来の技術> 半導体ウエハなどの製造工程で使用される各種の製造装
置には、ウエハを所定方向に位置決めしてセッティング
されるものが多い。例えば、ウエハの露光装置では予め
粗く位置決めされたウエハがセッティングされたり、搬
送用キャリア内にウエハのオリエンテーションフラット
を揃えて収納したりしている。このようにウエハを位置
決めするためにウエハの位置検出が行われる。
従来、ウエハの位置検出装置として次のようなものがあ
る。
例えば、特開昭60-80241号公報に開示されている位置合
せ装置は、テーブルに吸着保持されて回転駆動されるウ
エハのオリエンテーションフラットの両端を光センサで
検知し、そのときのテーブルの回転角度P1,P2をそれぞ
れ求め、(P1+P2)/2の位置を基準としてウエハを位置決
めしている。
また、特開昭61-276229号公報に開示されているウエハ
位置検出装置は、テーブルに吸着保持されたウエハの回
転角度を検出し、この角度検出信号に同期して一次元イ
メージセンサを走査することにより、ウエハ外周の離散
的な位置情報を得ている。
<発明が解決しようとする課題> しかしながら、上述した従来装置には次のような問題点
がある。
前者の装置によれば、ウエハ位置検出用光センサのビー
ム径が大きい場合や、ウエハに2箇所以上のオリエンテ
ーションフラットが形成されていたような場合には、ウ
エハの位置を正しく検出することができないという問題
点がある。
一方、後者の装置によれば、ウエハの全周囲にわたって
位置情報を得られるから、上記のような問題点は解決さ
れると考えられるが、ウエハの回転角度を検出する必要
があるため、角度検出器としてロータリエンコーダやレ
ゾルバなどを備える必要があり、装置が複雑化して高価
になるという別異の問題点がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、比較的に簡単な構成によってウエハ周辺の位置情報
を得て、ウエハの位置を精度よく検出することができる
ウエハの位置検出装置を提供することを目的としてい
る。
<課題を解決するための手段> 本発明は、このような目的を達成するために、次のよう
な構成をとる。
即ち、本発明は、オリエンテーションフラットが形成さ
れたウエハの位置を検出する装置であって、 ウエハを回転駆動するウエハ回転駆動手段と、前記ウエ
ハ回転駆動手段を所定の角度毎に停止させるようにステ
ップ送りする回転駆動制御手段と、 前記ウエハの周辺位置を検出する一次元イメージセンサ
と、 前記ステップ送りによるウエハの停止時に前記一次元イ
メージセンサからの周辺位置データを取り込むタイミン
グを与えるデータ取り込みタイミング制御手段と、 前記取り込まれた周辺位置データを各サンプリング点の
変位角度に対応付けて記憶する記憶手段と、 前記記憶手段に記憶された周辺位置データ群の中で最大
の周辺位置データをもつサンプリング点を挟む二つのサ
ンプリング点について、それぞれの変位角度と周辺位置
データとに基づき、回転中心からオリエンテーションフ
ラットに下した垂線の、基準点からの変位角度を求める
演算手段と、を備えたものである。
<作用> 本発明の作用は次のとおりである。
ウエハの周辺位置データのサンプリング時において、回
転駆動制御手段からの指令により、ウエハ回転駆動手段
はウエハを所定の角度毎に停止させるようにステップ送
りする。データ取り込みタイミング制御手段は、一次元
イメージセンサから連続的に出力されている周辺位置デ
ータのうち、ステップ送りによるウエハが停止したとき
の周辺位置データを取り込むようにデータ取り込みタイ
ミングを制御する。取り込まれた周辺位置データは、各
々のサンプリング点の変位角度に対応付けて記憶手段に
記憶される。
演算手段は、記憶手段に記憶された周辺位置データ群の
中から最大の周辺位置データをもつサンプリング点を選
択し、そのサンプリング点を挟む二つのサンプリング点
を適宜に選び出し、これらの二つのサンプリング点の各
々の変位角度と周辺位置データとに基づき、回転中心か
らオリエンテーションフラットに下した垂線の、基準点
からの変位角度を算出する。
<実施例> 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
第1図は本発明の一実施例に係るウエハの位置検出装置
の概略構成を示したブロック図、第2図はウエハの回転
駆動部周辺の概略構成を示しており、同図(a)はテー
ブルに載置されたウエハの平面図、同図(b)は回転駆
動部の側面図である。
第2図において、符号1はウエハWを吸着保持するテー
ブルであり、このテーブル1はウエハ回転駆動手段とし
てのパルスモータ2によって回転駆動される。3は、ウ
エハWの周辺位置を検出する一次元イメージセンサとし
てのCCDラインセンサであり、このCCDラインセンサ3の
上方には周辺位置検出用の光源4および光学系5が設け
られている。CCDラインセンサ3は、ウエハWがテーブ
ル1にそれぞれの中心が一致するように載置された時
に、ウエハWの円弧部端縁がCCDラインセンサ3の有効
画素領域の中央になるように配置されている。
第1図を参照する。CCDラインセンサ3はCCD駆動回路6
によって、パルスモータ2の回転とは無関係(非同期)
に連続的にウエハWの周辺位置を検出しており、その検
出信号は信号処理回路7に逐次与えられる。CCDライン
センサ3からの検出信号に基づき、信号処理回路7は光
源4からの照射光を受光したCCDラインセンサ3の画素
数に比例したアナログ信号を出力する。このアナログ信
号はA/D変換器8に与えられる。データ取り込みタイミ
ング制御手段としての機能を備えたCPU9は、A/D変換器
8にデータ取り込みタイミング信号を与え、このタイミ
ング信号に基づいて前記入力アナログ信号がデジタル信
号に変換される。このデジタル信号はウエハWの周辺位
置データとしてCPU9を介してRAM10に記憶される。
CPU9、パルス発生回路11およびカウンタ13は、パルスモ
ータ2のステップ送りを制御する回転駆動制御手段に対
応し、パルス発生回路11はCPU9から与えられた回転数デ
ータに基づき、パルスモータ駆動回路12に所要個数のパ
ルス信号を出力する。カウンタ13は、CPU9から前記回転
数データをプリセット信号として与えられるプログラマ
ブルカウンタで、パルス発生回路11が回転数データに対
応した個数のパルス信号を出力したときに、カウントア
ップ信号をCPU9に出力する。上記CPU9は、RAM10に記憶
された周辺位置データに基づいて、ウエハWの位置を算
出する演算手段としての機能も備えており、この機能に
ついては、後述する動作説明において詳しく説明する。
次に、第3図に示したフローチャートを参照して、ウエ
ハWの周辺位置データのサンプリング処理手順を説明す
る。
テーブル1にウエハWがセットされると、CPU9はA/D変
換器8に対して、周辺位置データの取り込みタイミング
信号を出力する。これにより、θアドレスが0°のサン
プリング点、即ち、CCDラインセンサ3に最初に対向し
ていた点の周辺位置データがCPU9を介してRAM10に記憶
される(ステップS1)。
最初の周辺位置データが取り込まれると、CPU9は、デー
タサンプリング用のステップ送り角度(例えば、9°)
に対応した回転数データをパルス発生回路11に与えると
ともに、この回転数データをカウンタ13にプリセットす
る。これによりパルス発生回路11から回転数データに対
応した個数のパルス信号が出力されてパルスモータ2が
駆動される結果、ウエハWが所定角度だけステップ送り
される(ステップS2)。
設定された数のパルス信号が出力されると、カウンタ13
はCPU9に対してカウントアップ信号を出力する。CPU9
は、このカウントアップ信号に基づいて、パルスモータ
2が停止したかどうかを判断する(ステップS3)。
パルスモータ2が停止すると、CPU9はA/D変換器8にデ
ータ取り込みタイミング信号を出力して、次のサンプリ
ング点の周辺位置データを取り込み、これをRAM10に記
憶する(ステップS4)。
周辺位置データが取り込まれると、CPU9はウエハの全周
囲の周辺位置データの取り込みが完了したかどうか、即
ち、パルスモータ2が360°回転駆動されたかどうかを
判断し(ステップS5)、完了していなければ、前記ステ
ップS2ないしステップS4の動作を繰り返す。
以上のようにして、ウエハWの全周囲にわたる離散的な
周辺位置データが採取される。第4図は採取された周辺
位置データの一例を示している。ウエハWはテーブル1
の中心に対して多少偏心して載置されるのが普通である
から、周辺位置データは、ウエハ中心とテーブル中心と
が一致しているときのウエハ円弧部の周辺位置データD0
を中心に滑らかに変化している。なお、第4図中のA領
域はオリエンテーションフラット部分の周辺位置データ
を示している。
ステップS5までの処理でウエハWの周辺位置データの取
り込みが完了するが、本実施例では、上記の処理中にパ
ルスモータ2が脱調したり、ウエハWのセッティング位
置がずれなかったかどうかを判断するために、ステップ
S6〜S8の処理を行っている。
即ち、360°回転されることによって周辺位置データの
採取が終わったウエハWは、元のサンプリング開始点に
位置しており、その位置の周辺位置データを再びサンプ
リングする(ステップS6)。そして、最初にサンプリン
グした周辺位置データと今回の周辺位置データとを比較
し、その誤差が許容範囲内に入っているかどうかを判断
する(ステップS7)。許容範囲内に入っていなければ、
ウエハWの周辺位置データが正常に採取されなかったも
のと判断して、エラー表示を行ってオペレータに注意を
促す(ステップS8)。
ウエハWの周辺位置データが正しく採取されている場
合、次のような手順によってウエハWの位置が求められ
る。
以下、第5図を参照する。第5図はテーブル1に載置さ
れたウエハWの平面図を示しており、図中、Owはウエハ
中心、OはウエハWの回転中心となるテーブル中心、Pm
〜Pm+7はオリエンテーションフラット部周辺のサンプリ
ング点、θm〜θm+7は各サンプリング点の変位角度に対
応するθアドレスを示している。なお、各サンプリング
点のθアドレス(変位角度)は、サンプリング開始点で
あるCCDラインセンサ3の設置位置を基準点として定め
られている。
本実施例において、ウエハWの位置は、テーブル中心
(回転中心)Oからオリエンテーションフラットに下し
た垂線▲▼が、CCDラインセンサ3の設置位置であ
る基準点θ0からどれだけ変位しているかをもって表さ
れ、この垂線▲▼の変位角度γは次に示す手順で算
出される。
まず、採取した周辺位置データ群の中から、最大の周
辺位置データを持ったサンプリング点を探し出す。周辺
位置データは、CCDラインセンサ3が広範囲にわたって
受光するほど大きくなるので、最大の周辺位置データを
持ったサンプリング点は、ウエハWが極端に偏心してテ
ーブル1に載置されていない限り、オリエンテーション
フラット部に含まれる。ここではθアドレスがθm+4
サンプリング点Pm+4が検出されたとする。
次に、前記サンプリング点Pm+4を挟むサンプリング点
でオリエンテーションフラットの中にあるサンプリング
点を適当に選択する。これは、最大周辺位置データをも
つサンプリング点のθアドレスに対し予め定められたス
テップ角だけ離れたサンプリング点を選択することによ
って決定される。ここでは、Pm+4から2ステップ角だけ
離れたθm+2およひθm+6の各サンプリング点Pm+2および
Pm+6が選ばれたとする。
▲▼m+2と▲▼m+6の開き角をαとすると、垂
線▲▼の長さは次式(1)で表される。
▲▼=▲▼m+2 cosβ=▲▼m+6 cos(α−
β) ……(1) ▲▼m+2,▲▼m+6は、テーブル中心OからCCD
ラインセンサ3の中央位置までの距離L0から各サンプリ
ング点Pm+2およびPm+6の周辺位置データDm+2,Dm+6をそ
れぞれ差し引くことによって容易に求まり、αはθm+6
−θm+2で与えられる。また、βは、サンプリング点P
m+2のθアドレスθm+2に対する垂線▲▼よりの開き
角を示している。
上式(1)より、開き角βを算出するための次式(2)
が得られる。
上式(2)より、θアドレスθm+2に対する垂線▲
▼の開き角βが算出されると、基準点θ0に対する垂線
▲▼の変位角度γは、次式(3)により容易に算出
される。
γ=θm+2+β ……(3) 以上のようにして、基準点θ0に対する垂線▲▼の
変位角度γが検出されることにより、ウエハWの現在位
置が判るので、テーブル1を適宜に回転駆動することに
よりウエハWをテーブル1上の任意の角度位置に位置決
めすることができる。
なお、第5図においては、ウエハWがテーブル1に偏心
して置かれた場合の位置検出について説明したが、第6
図に示すように、ウエハWに二つ以上のオリエンテーシ
ョンフラットOF1,OF2が形成されていたり、ウエハWの
周辺部に欠けBが生じていたような場合も、正しく位置
検出を行うことができる。即ち、オリエンテーションフ
ラットOF2や欠けBの切欠き深さが、位置合わせの基準
となるオリエンテーションフラットOF1の切欠き深さよ
りも浅い限り、採取された周辺位置データ群の中で最大
の値DMAXをとるサンプリング点は、必ずオリエンテーシ
ョンフラットOF1に含まれるからである。
また、上述の実施例では、ウエハWをステップ送りする
ことによって得られたサンプリング点の周辺位置データ
のみを使用して、ウエハWの位置検出を行っているが、
各サンプリング点間を例えば直線補間することによって
得られた補間データをも合わせた周辺位置データに基づ
いて、ウエハWの位置を検出するようにしてもよい。
さらに、実施例ではRAM10に記憶された周辺位置データ
群の中で最大の周辺位置データをもつサンプリング点を
挟む二つのサンプリング点として、2ステップ角だけ離
れたサンプリング点を選択しているが、1ステップ角、
あるいは3ステップ角以上離れたサンプリング点を選択
してもよい。
<発明の効果> 本発明によれば、一次元イメージセンサによってウエハ
の周辺位置データを採取し、この周辺位置データ群の中
で最大値をとるサンプリング点を選択することに基づい
てウエハの位置を検出しているので、ウエハがテーブル
に偏心して載置されたり、ウエハに2箇所以上のオリエ
ンテーションフラットがあっても、ウエハ位置を正確に
検出することができる。
また、本発明に係るウエハの位置検出装置は、一次元イ
メージセンサを連続的に自走させ、ウエハのステップ送
りが停止したときに、前記一次元イメージセンサから周
辺位置データを採取するようにしているので、ウエハの
回転角度に同期して一次元イメージセンサを走査する従
来装置において必要とされたテーブルの回転角度を検出
するためのロータリエンコーダやレゾルバなどの角度検
出器が不要になり、装置を簡単かつ安価に構成すること
ができる。
さらに、本発明によれば、ウエハが停止しているときに
一次元イメージセンサからの信号を取り込むようにして
いるから、例えば、MOSイメージセンサのように各画素
を走査することによって順に光検出を行うようなセン
サ、つまり全画素の光検出に相当の時間を要するような
センサを使用しても、ウエハの周辺位置データを正確に
読み取ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第6図は本発明の一実施例の説明図であ
り、第1図はウエハの位置検出装置の概略構成を示した
ブロック図、第2図はウエハの回転駆動部の構成図、第
3図は周辺位置データのサンプリング処理の手順を示し
たフローチャート、第4図はサンプリングされた周辺位
置データの説明図、第5図はウエハ位置の算出処理の説
明図、第6図は複数個のオリエンテーションフラットが
形成されたウエハの位置検出の説明図である。 1……テーブル 2……ウエハ回転駆動用のパルスモータ 3……CCDラインセンサ 9……CCD駆動回路 8……A/D変換器 9……CPU 10……RAM 11……パルス発生回路 12……パルスモータ駆動回路 13……カウンタ W……ウエハ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】オリエンテーションフラットが形成された
    ウエハの位置を検出する装置であって、 ウエハを回転駆動するウエハ回転駆動手段と、 前記ウエハ回転駆動手段を所定の角度毎に停止させるよ
    うにステップ送りする回転駆動制御手段と、 前記ウエハの周辺位置を検出する一次元イメージセンサ
    と、 前記ステップ送りによるウエハの停止時に前記一次元イ
    メージセンサからの周辺位置データを取り込むタイミン
    グを与えるデータ取り込みタイミング制御手段と、 前記取り込まれた周辺位置データを各サンプリング点の
    変位角度に対応付けて記憶する記憶手段と、 前記記憶手段に記憶された周辺位置データ群の中で最大
    の周辺位置データをもつサンプリング点を挟む二つのサ
    ンプリング点について、それぞれの変位角度と周辺位置
    データとに基づき、回転中心からオリエンテーションフ
    ラットに下した垂線の、基準点からの変位角度を求める
    演算手段と、 を備えたことを特徴とするウエハの位置検出装置。
JP1209850A 1989-04-28 1989-08-14 ウエハの位置検出装置 Expired - Fee Related JPH0713998B2 (ja)

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US08/004,788 US5289263A (en) 1989-04-28 1993-01-14 Apparatus for exposing periphery of an object

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