JPH10223732A - 位置ずれ検出装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェハの位置を効率よく正確に検出し、ウェ
ハ移載動作を適切に補正する装置および方法を提供す
る。 【解決手段】 Ｒ−θロボット１は、ロボットコントロ
ーラ８の指示に従ってウェハ２をチャンバ３、４間で移
送する。光センサ６および７は、Ｒ−θロボット１が所
定の状態に制止しているときにそのＲ−θロボット１の
ハンド上に静止しているウェハ２のエッジ位置を２カ所
検出する。ロボットコントローラ８は、上記２つのエッ
ジ位置からウェハ２の弦の長さおよびその中心位置を求
める。このデータとＲ−θロボット１のハンド上の基準
位置にウェハ２が載せられていたときに得られるの弦の
長さとその中心位置のデータと比較し、基準位置に対す
る移載ウェハの位置ずれを検出する。ロボットコントロ
ーラ８は、検出した位置ずれを補正するようにＲ−θロ
ボット１の動作を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円形物体の位置ず
れを検出して補正する装置および方法に係わり、特に、
半導体ウェハの所定の位置からのずれを検出して補正す
る装置および方法に係わる。また、ウェハ移載装置にお
いて、移載ロボット上においてウェハに位置ずれが発生
した場合にも、正確に決められた位置にウェハを移載す
るための技術に係わる。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路を作成する際には、ウェ
ハの状態で様々な処理が施される。ウェハの状態での各
処理は、通常、それぞれその処理を施すためのチャンバ
内で行われる。各チャンバ間のウェハの移送は、ロボッ
トにより行われる。すなわち、あるチャンバでの処理が
終わると、ウェハ移載ロボットは、そのチャンバからウ
ェハを取り出して次のチャンバに移載する。このとき、
ウェハをチャンバ内の所定の位置に正確に設置する必要
がある。

【０００３】ウェハ移載ロボットとしては、例えばＲ−
θロボットが広く知られているが、このようなロボット
は、アームを伸ばす距離や角度などを正確に制御でき
る。したがって、ウェハ移載ロボットのアームの先端の
ハンド上の所定位置にウェハが載せられていれば、その
ウェハは目的のチャンバ内の所定の位置に正確に移載さ
れる。換言すれば、ウェハ移載ロボットのハンド上の所
定の位置からずれた位置にウェハが載せられると、その
ウェハは目的のチャンバ内の所定の位置に移載されな
い。このため、ウェハ移載ロボットのハンド上における
ウェハの位置（または、位置ずれ）を検出し、位置ずれ
が生じていた場合にはそれを補正する技術が考案されて
いる。

【０００４】ウェハの位置を検出する手法の１つとし
て、特開平６−２２４２８４号が知られている。特開平
６−２２４２８４号に開示される手法は以下のものであ
る。ウェハをチャンバ間で移動させる際にたどる弧状の
行路を横切る線に沿って複数組の発光器と受光器とのペ
アを設ける。そして、ウェハを載せた支持ブレードをθ
方向に回転させた際にそのウェハが各発光器から出射さ
れた光線を遮ると、各受光器の出力からそのウェハの先
行エッジおよび後行エッジに沿った座標点が複数個検出
される。これら複数の座標点のうちから任意の２個を選
び、その２点を結ぶ線分の垂直二等分線を引く。同様
に、他の２つの座標点を結ぶ線分の垂直二等分線を引
く。そして、これらの垂直二等分線の交点をウェハの中
心位置とする。

【０００５】ウェハの位置を検出する他の手法として
は、特開平４−２９５７０４号が知られている。特開平
４−２９５７０４号では、ウェハ直径より長いリニアイ
メージセンサを設け、そのリニアイメージセンサの下を
ウェハを通過させる。そして、ウェハを通過させる期
間、そのリニアセンサを用いてウェハの弦の長さを刻々
と検出する。ここで、検出データのなかで最長の弦がウ
ェハの直径なので、弦の長さが最大であったときのその
弦の中点を検出し、その点をウェハの中心位置とする。

【０００６】上記した従来技術以外にも、ウェハの中心
位置を検出する方法はいくつか提案されているが、その
多くは、ウェハを回転させ、ウェハエッジの軌跡を連続
的に測定することにより、回転中心と、ウェハ中心のず
れを求めるものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術にお
ける構成では、それぞれ以下のような問題点がある。特
開平６−２２４２８４号の構成における欠点の１つは、
ウェハをセンサに対して相対的に移動させないと座標デ
ータが取得できないことである。

【０００８】一般に、光学センサの応答時間（光電素子
の応答速度）は、数百マイクロ秒から数ミリ秒である。
仮にこの応答時間を１ミリ秒とし、ウェハの移動速度を
毎秒５００ミリメートルとすると、０．５ミリメートル
の測定誤差が生じる。この誤差を小さくするためには、
ウェハの移動速度を遅くしなければならず、装置のスル
ープットが低下してしまう。

【０００９】また、光学センサの応答時間は、一般的
に、オンからオフに変化した場合（受光素子が光を受光
している状態から受光しない状態にうつったとき）と、
オフからオンに変化した場合（受光素子が光を受光して
いない状態から受光している状態にうつったとき）とで
異なるので、先行エッジと後行エッジで検出されたデー
タが混在していると、その応答時間の差を補正すること
が困難である。

【００１０】さらに、遮光、通光を検出する光電センサ
のスポット径は、一般的に１ミリメートル程度の大きさ
で、そのスポットの何％が遮光されたとき、センサが遮
光と判断するかを、厳密に設定することは難しい。

【００１１】このように、特開平６−２２４２８４号の
構成は、相対的な移動量を測定するには適しているが、
位置を測定する目的に使用することは適当ではない。特
開平４−２９５７０４号の構成では、特開平６−２２４
２８４号と同様にセンサに対してウェハを移動させるこ
とが必要であり、弦の長さが最大となる瞬間の検出を高
精度で得るためには、ウェハの移動速度を遅くする必要
がありスループットが低下する。

【００１２】さらに、ウェハを回転させる構成では、特
開平６−２２４２８４号においてもその欠点が指摘され
ているが、検出メカニズムが大規模になり、また、回転
させて計測するための時間がかかり、装置全体のスルー
プットが低くなる。

【００１３】本発明の課題は、ウェハの位置を効率よく
正確に検出する装置および方法を提供することである。
また、位置ずれが生じていた場合には、それを補正して
ウェハを正確に目的の位置に移載する装置を提供するこ
とを他の課題とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体ウェハ
のような円盤形状物体の位置ずれを検出する装置におい
て、以下の各手段を有する。なお、以下では、測定対象
物をウェハとして各手段を説明する。

【００１５】検出手段は、所定の位置に設けられ、その
所定の位置に対して静止しているウェハの弦の長さとそ
の中心位置を光学的測定を利用して求める。保持手段
は、上記ウェハが予め決められている基準位置にあると
きの上記検出手段の出力データを保持しておく。算出手
段は、上記ウェハが所望の測定位置にあるときの上記検
出手段の出力データおよび上記保持手段に保持してある
データに基づいて、上記ウェハが上記基準位置からどの
程度ずれているのかを算出する。

【００１６】半導体ウェハは、一般に、規格に基づいて
製造されるため、その半径は既知であることが多い。ま
た、予めウェハの半径を既存の技術により１枚ずつ測定
しておき、その値を記憶しておくことも容易に可能であ
る。したがって、ウェハの弦の長さとその弦の中心位置
が得られれば、直角三角形の３辺の長さの関係を利用す
ると、そのウェハの中心位置が求まる。この手法を利用
し、ウェハが基準位置にあったときのウェハ中心と、ウ
ェハが所望の測定位置にあるときのウェハ中心とを個別
に求め、それらを比較することにより、基準位置に対す
るウェハの相対位置、すなわち、位置ずれが検出され
る。

【００１７】上記検出手段は、ウェハ面に垂直な方向ま
たは略垂直な方向の光線を生成する光学系と、上記光線
を受光する受光手段とを含み、上記受光手段の出力に基
づいて上記ウェハのエッジ位置を２つ検出し、それら２
つのエッジ位置を結ぶ線分を上記ウェハの弦としてその
弦の長さおよびその弦の中心位置を求める。また、上記
受光手段は、例えば、受光光量に比例したアナログ出力
が得られる測長用ラインセンサである。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について図面を
参照しながら説明する。以下では、本発明の位置ずれ検
出装置（および方法）が適用されるシステムの一実施形
態として、半導体ウェハを各チャンバ間で移載するシス
テムを採り上げて説明する。なお、このウェハ移載装置
は、一般にはクラスターツールと呼ばれているものであ
る。

【００１９】図１は、本実施形態のウェハ移載装置が適
用される半導体集積回路製造システムの構成図である。
同図に示すシステムは、一般的な半導体集積回路製造シ
ステムと同様に、ウェハ移載ロボットがウェハを所定の
処理チャンバに移載し、そこでそのウェハに対して所定
の処理を施す構成である。

【００２０】Ｒ−θロボット１は、ウェハ移載ロボット
であり、ロボットコントローラ８の指示に従ってウェハ
２を移送する。たとえば、チャンバ３内のウェハカセッ
ト５に収容されているウェハを順次チャンバ４において
処理を実施し、その後再びチャンバ３内のウェハカセッ
トに収容するような手順がプログラミングされていると
すると、Ｒ−θロボット１は、チャンバ３に収容されて
いるウェハ２を取り出してそのウェハ２をチャンバ４に
移送する。

【００２１】ウェハ２は、円盤形状の半導体板であり、
ここでは、その直径が既知であるものとする。すなわ
ち、本実施形態のシステムでは、多数のウェハが順次処
理されるが、それら多数のウェハの各直径が実質的に同
じとみなせる程度にその誤差が小さいものとする。

【００２２】チャンバ３は、複数のウェハを収容可能な
ウェハカセット５を備え、ウェハ２を移送する際の拠点
となる。ウェハカセット５は、複数のウェハ収容スロッ
トを有し、ウェハ２を図１の紙面に垂直方向に複数枚収
容する。チャンバ４は、ウェハ２に対して所定の処理を
施す処理チャンバである。システムの基本的な動作とし
ては、まず、Ｒ−θロボット１が、チャンバ３内のウェ
ハカセット５に収容されているウェハを１枚取り出して
チャンバ４に移送し、そこで処理を施す。チャンバ４に
おける処理が完了すると、Ｒ−θロボット１が、チャン
バ４からそのウェハを取り出してチャンバ３内のウェハ
カセット５に収納する。

【００２３】チャンバ３において各ウェハは、ウェハカ
セット５の各収容スロットに収容されるが、ウェハカセ
ット５内ではウェハが正確な位置にある必用はないの
で、一般に、各ウェハの位置は互いに（相対的に）位置
ずれを生じている状態にある。この位置ずれを考慮せず
にチャンバ３からチャンバ４にウェハを移載すると、チ
ャンバ４においてその位置すれが残ったまま処理が施さ
れる。チャンバ４は、ウェハ２がチャンバ４内の所定の
位置に載せられているものとしてそのウェハ２に対して
処理を施すので、ウェハ２がチャンバ４内の所定の位置
に正確に設置されていないと、ウェハ２に対して不適切
な処理が施されてしまう恐れがある。

【００２４】また、チャンバ４における処理中、または
処理後のハンドリング作業でウェハの位置がずれること
がある。この位置ずれを無視してチャンバ４からチャン
バ３内のウェハカセット５にウェハを移送すると、ウェ
ハカセット５内の所定の収容スロットにウェハがスムー
ズに入らないことがある。

【００２５】本実施形態のシステムは、ウェハの位置ず
れを検出して補正し、ウェハ２を各チャンバ内の所定の
位置に正確に移載するための機能および構成を有する。
光センサ６および７は、ラインセンサであり、チャンバ
３および４に対して固定的（チャンバ３および４に対し
て相対的に移動しないように）に設けられ、光学的な測
定によってぞれぞれウェハ２のエッジ位置を検出する。
なお、光センサ６および７は、Ｒ−θロボット１を所定
の状態（たとえば、Ｒを最短（Ｒ方向のアームの長さが
最短）とし、かつθをチャンバ３の方向（ハンドがチャ
ンバ３の方向にある）とした状態）にしたときに、その
Ｒ−θロボット１のハンドに保持されて静止しているウ
ェハ２のエッジ位置を検出する。光センサ６および７の
出力は、ロボットコントローラ８に転送される。

【００２６】ロボットコントローラ８は、予め記述され
たプログラムに従ってＲ−θロボット１を制御し、Ｒ−
θロボット１にウェハ２を移送させる。このとき、ロボ
ットコントローラ８は、光センサ６および７の出力に基
づいて基準位置に対するウェハ２の相対位置（すなわ
ち、基準位置に対する位置ずれ）を検出する。ここで、
基準位置とは、予め決めておく理想的な位置である。そ
して、ロボットコントローラ８は、検出したずれを補正
しながらウェハ２を目的のチャンバ内の所定位置に移載
されるようにＲ−θロボット１を制御する。

【００２７】図２は、Ｒ−θロボット１の構成図であ
る。Ｒ−θロボット１は、ロボット座標系（Ｒ−θ座標
系）に従って動作が制御される。Ｒ方向は、回転軸１１
から見てハンド１２が位置する方向である。なお、本実
施形態におけるロボットハンドはウェハ２を保持する部
分であり、また、図２に「ハンド１２」と付してある部
分はロボットアームの一部であるが、ここでは、Ｒ−θ
ロボット１の構造自体は重要ではないので、説明上アー
ム１４の先端に接続される部分を「ハンド１２」と呼
ぶ。

【００２８】ウェハ２の位置をＲ方向に変化させるとき
には、アーム１３とアーム１４との間の角度Ｒn を調整
する。θ方向は、回転軸１１を中心とした回転方向であ
り、Ｒ方向に直交する。ウェハ２の位置をθ方向に変化
させるときには、回転軸１１を中心にハンド１２、アー
ム１３、１４を一体としてそれらを回転させる。

【００２９】図３は、光センサ６および７の光学系を説
明する図である。本実施形態の光学系は、図３(a) に示
すように、ウェハ２を挟むように投光手段としての光源
２１と受光手段としての光センサ６または７を設ける構
成である。光源２１から発光されるビームは、レンズ等
によって平行光にされる。この平行光は、ウェハ２に垂
直（または略垂直）な方向に照射され、光センサ６また
は７によって受光される。このとき、平行光の一部がウ
ェハ２によって遮光されると、光センサ６または７は、
その遮光された分だけ受光量が減る。したがって、光セ
ンサ６または７の出力により、ウェハ２のエッジ位置を
検出できる。なお、本実施形態の光学系は、図３(b) に
示すような反射型であってもよい。

【００３０】図４は、光センサ６および７を設ける位置
を説明する図である。光センサ６および７は、上述した
ように、チャンバ３および４に対して固定的（チャンバ
３および４に対して相対的に移動しないように）に設け
られるが、具体的には以下のように設置される。

【００３１】図４において、ウェハ２は、Ｒ−θロボッ
ト１のハンド１２がチャンバ３の方向を向き（θがチャ
ンバ３の方向）、かつそのＲ方向のアームの長さが最短
（Ｒが最短）であったときに、そのＲ−θロボット１の
ハンド１２上で正規の位置に保持されていた場合の位置
を示している。以下では、上記Ｒ−θロボット１の状態
を測定状態と呼ぶ。なお、ここで規定したＲ−θロボッ
ト１の測定状態は、一例であり、他の状態を測定状態と
定義してもよい。

【００３２】光センサ６および７は、図４に示すよう
に、Ｒ−θロボット１が測定状態にありかつウェハ２が
ハンド１２上の正規の位置に保持されていた場合に、ウ
ェハ２の中心からＲ方向に向かって±４５度ずつ開いた
方向の線上であってウェハ２のエッジ部にその中心が来
るような位置に設けられる。また、光センサ６および７
は、Ｒ方向に直交する方向をリニア測定するように設け
られる。上記構成では、各光センサ６および７の測定範
囲を、たとえば１５mmとすると、Ｒ方向、θ方向ともに
±７mm程度までのウェハ２の位置ずれを検出できる。

【００３３】図５は、光センサ６または７による位置検
出の原理を示す図である。光センサ６または７は、ライ
ンセンサであり、受光量に比例する電圧を出力する。す
なわち、受光領域と遮光領域との境界の位置に比例する
電圧を出力する。たとえば、ウェハ２が光センサ６また
は７に対して図５に示す位置にあったときには、光セン
サ６または７は電圧ＶA を出力する。このように、光セ
ンサ６または７の出力電圧を測定することにより、ウェ
ハ２のエッジ位置を検出することができる。

【００３４】なお、光センサ６および７は、図４に示す
位置および方向に設けられているので、Ｒ方向に直交す
る方向においてウェハ２のエッジ位置を検出する。次
に、図６を参照しながら、ウェハの位置ずれを検出する
方法を説明する。ウェハの位置ずれは、Ｒ−θロボット
１のハンド１２上における相対的な位置ずれとして求め
る。したがって、まず、ウェハ２がハンド１２上の基準
位置に設置されていたときの光センサ６および７の出力
から位置データを予め求めて保持しておく。そして、実
際に移載されるウェハ２のハンド１２上における位置ず
れを検出する際には、その移載されるウェハ２について
光センサ６および７の出力から位置データを求め、それ
を予め求めておいた基準位置における位置データと比較
して位置ずれを算出する。

【００３５】まず、ハンド１２上の基準位置に保持され
ているウェハ（ウェハ２Ａと呼ぶ）の位置を検出する。
このとき、Ｒ−θロボット１は測定状態にあるものとす
る。光センサ６および７の出力からウェハ２Ａの２つの
エッジ位置（点ＡおよびＢ）が検出される。これら２点
を結ぶ線分は、ウェハ２Ａの弦である。この弦を弦ＡＢ
と呼ぶ。また、弦ＡＢの長さをＬ0 とする。

【００３６】ウェハ２Ａの位置は、ウェハ半径ｒを既知
とすると、弦ＡＢの長さＬ0 と、その中点位置によって
定義することができる。すなわち、ウェハ２Ａの中心の
Ｘ方向の位置は、弦ＡＢの中点Ｈ0 である。また、ウェ
ハ２Ａの中心のＹ方向の位置を求める際には、図６に示
すＹ0 （ウェハ２Ａの中心から弦ＡＢに下ろした垂線の
長さ）を求めればよい。Ｙ0 は、直角三角形の３辺の長
さの関係より、以下の式で表される。

【００３７】Ｙ0 ＝√（ｒ² −（１／２・Ｌ0 ）² ） なお、ウェハの半径ｒ（ウェハ２，２Ａ，２Ｂに共通）
のばらつきは、規格で定められており、そのばらつきが
Ｙ0 を算出する際に与える影響は無視できる程度に小さ
い。

【００３８】上記計算は、ロボットコントローラ８によ
って実行される。すなわち、ロボットコントローラ８
は、光センサ６および７の出力電圧からウェハ２Ａのエ
ッジ位置として点ＡおよびＢを検出し、その中点Ｈ0 を
求める。また、予め設定されているウェハ２の半径ｒを
用い、上記Ｙ0 を算出する。そして、ロボットコントロ
ーラ８は、これらＨ0 およびＹ0 を基準位置データとし
て保持しておく。

【００３９】続いて、実際にチャンバ間で移載されるウ
ェハ（ウェハ２Ｂと呼ぶ）の位置を検出する。この位置
検出は、ウェハ２Ａに対する方法と同じであり、同様の
手順で弦Ａ’Ｂ’の中点Ｈm を求め、また、下式により
Ｙm （ウェハ２Ｂの中心から弦Ａ’Ｂ’に下ろした垂線
の長さ）を求める。

【００４０】Ｙm ＝√（ｒ² −（１／２・Ｌm ）² ） 基準位置にあるウェハ２Ａに対する移載ウェハ２Ｂの位
置ずれは、下式で表される。

【００４１】Ｘ方向：ＤX ＝Ｈm −Ｈ0 Ｙ方向：ＤY ＝−Ｙm ＋Ｙ0 このように、本実施形態では、チャンバに対して固定的
に設けられた光学系を用いて基準位置にあるウェハの弦
の長さとその中心位置、および移送ウェハの弦の長さと
その中心位置を求め、それらのデータおよびウェハの半
径から基準位置にあるウェハに対する移載ウェハの位置
ずれを検出する。

【００４２】また、本実施形態では、上述の演算より明
らかなように、ウェハの中心座標の絶対値を求める必用
はない。すなわち、光センサ６および７の設置されてい
る位置を基準にした座標が与えられるだけで、Ｒ−θロ
ボット１に対する座標（ロボット座標）は与えられな
い。一般に、ロボット座標系でのウェハの絶対座標を得
るためには、ロボット座標系におけるセンサ位置の座標
が正確に与えられる必要があるが、この手続きは、手間
がかかり、また誤差が発生する要因となる。

【００４３】ウェハ移載装置の機能は、目的位置に正確
にウェハを移載させることであり、この機能を実現する
ためには、ウェハ中心の絶対座標を求めることは、必ず
しも必要ではない。すなわち、Ｒ−θロボット１のハン
ド１２上のウェハの基準位置に対し、移載するウェハが
どの程度位置ずれしているか、すなわち、基準ウェハ位
置に対する移載ウェハの相対位置がわかれば、それを補
正するメカニズムを設けることにより、基準位置にウェ
ハが載せられていた場合と同じように移載ウェハを目的
の位置に正確に移載できる。

【００４４】次に、上述の方法により検出されたウェハ
の位置ずれに従ってＲ−θロボット１によるウェハ移載
動作を補正する方法を説明する。以下では、ウェハ２の
移載目的位置の教示座標を（Ｒn ，θn ）とする。

【００４５】Ｒ−θロボット１のハンド１２上におい
て、移載ウェハが基準ウェハ位置に対して位置ずれして
いたとすると、その移載ウェハを目的の位置に移載する
ためには、教示座標に補正を加え、座標（Ｒn ＋Ｄrn，
θn ＋Ｄθn）にウェハを移載するようにすればよい。
ここで、位置ずれデータ（ＤX ，ＤY ）は、Ｘ−Ｙ座標
系で表されていたので、これをＲ−θ座標系（ロボット
座標系）に変換すると、補正量Ｄrn，Ｄθnは、以下の
計算で求められる。

【００４６】Ｄθn ＝ tan^-1(−Ｄx/Ｌr) Ｄrn ＝ sin^-1 ((Ｌ1・sin(Ｒn)−Ｄy/2)／Ｌ1)−Ｒn ここでＬr，Ｌ1 は、以下を意味する（図２参照）。

【００４７】Ｌ1 ：アーム１３、１４の軸間距離 Ｌ2 ：アーム１４の先端の旋回中心からウェハ中心（基
準ウェハ位置の中心）までの距離 Ｌr ：回転軸１１からウェハ中心（基準ウェハ位置の中
心）までの距離 Ｌr ：２・Ｌ1・sin(Ｒn)＋Ｌ2 上記補正を行うことにより、Ｒ−θロボット１上におけ
る移載ウェハの位置が基準ウェハ位置に対してずれてい
たとしても、その移載ウェハを目的に位置に正確に移載
できる。

【００４８】すなわち、まず、チャンバ３からチャンバ
４へウェハ２を移載する場合には、チャンバ３から取り
出した時点でのウェハの位置ずれを検出し、その位置ず
れを補正しながら、ウェハ２をチャンバ４内の所定の位
置に正確に移載する。一方、チャンバ４からチャンバ３
へウェハ２を移載する場合には、チャンバ４における処
理中、または処理後のハンドリング作業等で生じたウェ
ハ位置ずれを検出し、その位置ずれを補正しながら、ウ
ェハ２をウェハカセット５の所定の収容スロットにスム
ーズに収納する。

【００４９】なお、上記実施形態では、事前にオリフラ
合わせが行われていることを前提としているが、実際の
ウェハプロセス手順を考えると、この前提は大きな障害
とならない。

【００５０】また、上記実施形態では、ウェハのエッジ
位置を検出するセンサとして、光学式のラインセンサを
用いているが、多数の微小な受光素子が直線状に配列さ
れた光センサ（例えば、リニア型のイメージセンサ）を
用いてもよい。この場合、２つのリニア型イメージセン
サを図１または図４の光センサ６および７として設けれ
ばよい。あるいは、図７に示すように、１つのリニア型
イメージセンサを用いて２つのウェハエッジ位置を検出
するようにしてもよい。図７において、リニア型イメー
ジセンサ３１を構成する各受光素子は、模式的に１つの
四角形で表している。

【００５１】リニア型イメージセンサ３１（リニア型の
イメージセンサを２つ設ける場合も同じ）は、各受光素
子がそれぞれ光を受光したか否かを表す信号を出力す
る。ここで、各受光素子の大きさ、および各受光素子間
の間隔は微小である。したがって、リニア型イメージセ
ンサを用いると、ウェハのエッジ位置をデジタルデータ
として正確に検出できる。

【００５２】リニア型イメージセンサは、ファクシミリ
装置をはじめ、様々な分野で使用されているので、既存
の製品を流用することが容易であり、安価に実施するこ
とができる。

【００５３】さらに、ウェハのエッジ位置を検出するセ
ンサとして、図８に示すように、平面型（二次元）イメ
ージセンサを用いてもよい。図８において、平面型イメ
ージセンサ３２を構成する各受光素子は、模式的に１つ
の四角形で表している。

【００５４】平面型イメージセンサを用いると、ウェハ
のエッジ形状のパターンを認識できる。このため、オリ
フラ合わせを実施しておらず、図８に示すように、測定
対象部分にオリフラが位置する場合においても、ウェハ
位置を正確に検出できる。すなわち、たとえば、第ｎ列
に配列される受光素子の出力を用いてウェハ２の弦を検
出する構成の場合には、受光素子の実際の出力としては
弦ＣＤが得られるが、パターン補正を行い、オリフラ合
わせが実施されていたならば得られるであろうエッジ位
置を推測することにより、弦ＣＥが得られる。なお、平
面型イメージセンサを用いれば、ウェハのオリフラだけ
でなく、例えばノッチなども検出でき、その影響を取り
除きながら正確な位置ずれ検出を行うことができる。

【００５５】図９はロボットコントローラ８の構成図で
ある。ロボットコントローラ８は、インタフェース部１
０１、メモリ１０２、１０３、及びＣＰＵ１０４を備え
る。インタフェース部１０１は、センサ６および７の出
力データ、及びＲ−θロボット１の出力データを受信す
る機能を備える。また、インタフェース部１０１は、Ｃ
ＰＵ１０４により算出されたＲ−θロボット１の動作を
制御するための信号を出力する機能を備える。メモリ１
０２は、上記位置ずれを演算するためのプログラムを格
納する。メモリ１０３は、上記位置ずれの演算に際して
使用されるＲＡＭ領域である。ＣＰＵ１０４は、メモリ
１０２に格納されているプログラムを実行し、センサ６
および７の出力データ、およびＲ−θロボット１の出力
データに基づいてウェハの位置ずれ量を算出する。そし
て、ＣＰＵ１０４は、その位置ずれ量に基づいてＲ−θ
ロボット１のアームの状態を制御するための信号を生成
する。

【００５６】なお、上記実施形態では、チャンバ３に向
かう方向のみに光センサ６および７を設けているが、各
チャンバ毎に同様の光学系およびセンサ類を設けるよう
にしてもよい。このような構成とすれば、ウェハをチャ
ンバに移載する際にその目的のチャンバの前でいったん
停止をするだけで、ウェハの位置ずれを検出できるの
で、システム全体としてウェハ移載速度が向上する。

【００５７】また、上記実施形態では、半導体ウェハの
直径が既知であることを前提として説明したが、各半導
体ウェハの直径を予め既存の技術を用いて１枚ずつ測定
してそれらをロボットコントローラ８に入力しておき、
各半導体ウェハの位置ずれを検出する際にそれらをそれ
ぞれ利用するような構成であってもよい。このような構
成とすれば、各半導体ウェハの位置ずれをより正確に検
出できる。

【００５８】さらに、本発明は、半導体ウェハの位置ず
れを検出する装置および方法に限定されものではなく、
円盤状の物体の位置ずれを検出する装置および方法に広
く適用される。

【００５９】

【発明の効果】静止した状態でウェハのエッジ位置測定
し、そのデータを用いて位置補正を行うため、正確な位
置ずれ補正が容易に行える。また、移送途中でウェハを
位置を検出することがないので、移送速度を落とす必要
がなく、システムのスループットを維持したままウェハ
の正確な移載が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態のウェハ移載装置が適用される半導
体作成システムの構成図である。

【図２】Ｒ−θロボットの構成図である。

【図３】光センサの光学系を説明する図である。

【図４】光センサを設ける位置を説明する図である。

【図５】光センサによる位置検出の原理を示す図であ
る。

【図６】ウェハの位置ずれを検出する方法を説明する図
である。

【図７】ウェハのエッジ位置を検出するセンサとしてリ
ニア型のイメージセンサを用いた例を示す図である。

【図８】ウェハのエッジ位置を検出するセンサとして平
面型のイメージセンサを用いた例を示す図である。

【図９】ロボットコントローラの構成図である。

【符号の説明】

１ Ｒ−θロボット ２ ウェハ ３、４ チャンバ ６、７ 光センサ ８ ロボットコントローラ １１ 回転軸 １２ ハンド １３、１４ アーム ２１ 光源 ３１ リニア型イメージセンサ ３２ 平面型イメージセンサ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェハの位置ずれを検出する装置であっ
   て、 所定の位置に設けられ、その所定の位置に対して静止し
   ているウェハの弦の長さとその弦の中心位置を光学的測
   定を利用して求める検出手段と、 上記ウェハが予め決められている基準位置にあるときの
   上記検出手段の出力データを保持しておく保持手段と、 上記ウェハが所望の測定位置にあるときの上記検出手段
   の出力データおよび上記保持手段に保持してあるデータ
   に基づいて、上記ウェハが上記基準位置からどの程度ず
   れているのかを算出する算出手段と、 を有する位置ずれ検出装置。
2. 【請求項２】 上記検出手段は、 ウェハ面に垂直な方向または略垂直な方向の光線を生成
   する光学系と、 上記光線を受光する受光手段と、 を含み、 上記受光手段の出力に基づいて上記ウェハのエッジ位置
   を２つ検出し、それら２つのエッジ位置を結ぶ線分を上
   記ウェハの弦としてその弦の長さおよびその弦の中心位
   置を求める請求項１に記載の位置ずれ検出装置。
3. 【請求項３】 上記受光手段は、多数の受光素子が配列
   されたイメージセンサである請求項２に記載の位置ずれ
   検出装置。
4. 【請求項４】 上記受光手段は２つのラインセンサから
   なり、それら各ラインセンサがそれぞれウェハのエッジ
   を検出する請求項２に記載の位置ずれ検出装置。
5. 【請求項５】 円盤形状物体の位置ずれを検出する装置
   であって、 円盤形状物体の円盤面に垂直な方向または略垂直な方向
   の光線を生成する光学系、および該光学系によって生成
   された光線を受光する受光器を含み、静止している円盤
   形状物体の２カ所のエッジ位置を検出する検出手段と、 上記円盤形状物体が第１の位置にあるときの上記検出手
   段の出力データ、上記円盤形状物体が第２の位置にある
   ときの上記検出手段の出力データ、および上記円盤形状
   物体の半径に基づいて、上記第１の位置に対する上記第
   ２の位置の相対位置を算出する算出手段と、 を有する位置ずれ検出装置。
6. 【請求項６】 ウェハを所定の位置に移載するロボット
   と共に利用され、該ロボット上におけるウェハの位置ず
   れを検出して補正する装置であって、 所定の位置に設けられ、上記ロボットが所定の状態に静
   止しているときに上記所定の位置から見てある決められ
   た特定の方向を光学的に測定することにより上記ロボッ
   ト上に静止しているウェハのエッジ位置を２つ検出する
   検出手段と、 上記ウェハが第１の位置にあるときの上記検出手段の出
   力データ、上記ウェハが第２の位置にあるときの上記検
   出手段の出力データ、および上記ウェハの半径に基づい
   て、上記第１の位置に対する上記第２の位置の相対位置
   を算出する算出手段と、 該算出手段によって算出された相対位置データに基づい
   て上記ロボットの動作を補正する補正手段と、 を有する位置ずれ補正装置。
7. 【請求項７】 円盤形状物体の位置ずれを検出する方法
   であって、 所定の位置に設けられた位置センサを用いて、予め決め
   られている基準位置に配置された円盤形状物体の弦の長
   さとその弦の中心位置を求めるステップと、 上記位置センサを用いて、円盤形状物体が所望の測定位
   置にあるときのその円盤形状物体の弦の長さとその弦の
   中心位置とを求めるステップと、 上記ステップで求めた各弦の長さおよび各弦の中心位置
   に基づいて円盤形状物体が上記基準位置からどの程度ず
   れているのかを算出するステップと、 を含む位置ずれ検出方法。