JPH11145253A - 半導体ウエハのセンタ合わせ装置および半導体ウエハのセンタ合わせ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度な位置合わせの可能な半導体ウエハの
センタ合わせ装置およびセンタ合わせ方法を提供するこ
と。 【解決手段】 半導体ウエハ２２を載置して回転駆動さ
せるウエハ回転手段と、半導体ウエハ２２のエッジ位置
に関するデータを検出するエッジ位置検出手段２０と、
このエッジ位置検出手段２０の出力信号と、半導体ウエ
ハ２２の回転角度とを関連付けて記憶する記憶手段２７
と、半導体ウエハ２２の角度位置とこの角度位置におけ
るエッジ位置のデータの組み合わせを半導体ウエハ２２
の一回転中に４の倍数個記憶し、これらのデータを基に
上記半導体ウエハ２２の中心位置を求める中央演算手段
２９を有していることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
おいて半導体ウエハを搬送するときにウエハのセンタ及
び平坦部（オリフラ）または切り欠き部（ノッチ）の位
置角を正確に合わせるためのセンタ合わせ装置およびセ
ンタ合わせ方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体の製造装置において、半導体ウエ
ハを収納するカセットから他のカセットへ、または検査
や加工のための各ステージへ、あるいは各ステージ相互
間の移送時などにはウエハを正確にセンタ合わせする必
要が生じることがある。そのため、これらの間を移送す
る途中にセンタおよびオリフラ（ノッチ）合わせ装置を
設けて、位置合わせをする必要がある。

【０００３】このような位置合わせ装置としては、ウエ
ハを回転させてそのエッジ位置を回転角度に対応させて
検出記憶し、検出信号の最大値、最小値によってウエハ
位置の偏心量と方向とを算出し、この偏心データによっ
てウエハのセンタ合わせを行うようにしたものや、オリ
フラやノッチなどの開始点および終了点においては他の
部分よりもエッジ位置のデータが急激に変化するので、
このデータを基にオリフラ（ノッチ）を特定の位置とな
るように調整して、これらウエハのセンタ合わせとオリ
フラ（ノッチ）の位置合わせを同一の装置で行うように
したものが提案されている。

【０００４】図５は、このような従来のセンタ合わせ装
置の一例を示す構成図である。同図において、ターンテ
ーブル１には半導体ウエハ２が載置されるようになって
おり、このターンテーブル１には回転駆動機構３が取り
付けられており、電動機４によって回転駆動されるよう
になっている。

【０００５】ターンテーブル１上に載置されたウエハ２
のエッジ部に対応する位置には、ウエハ２を検出するセ
ンサ５が設けられている。このセンサ５は、一対の投光
器５ａおよび光センサ５ｂより構成されている。この光
センサ５ｂは、受光量に応じて出力が特定の関係を保ち
ながら連続的に変化するものであり、入射光量に対して
出力が直線的に変化するものが使用されている。

【０００６】ここで、上記電動機４には、回転角度を検
出するためのエンコーダ６が設けられている。このエン
コーダ６によって半導体ウエハ２の回転角度が検出され
るようになっている。

【０００７】これらセンサ５及びエンコーダ６によって
検出された結果は、記憶回路７に書き込まれるようにな
っている。ここで、光センサ５ｂの出力がアナログ信号
の場合には、記憶回路７と光センサ５ｂの間にＡ／Ｄ変
換器を設けてディジタル信号に変換する。そして、この
ディジタル信号に変換された出力信号は記憶回路７に書
き込まれ、この記憶回路７から必要なときに呼び出さ
れ、ＣＰＵ８によってウエハ２の中心位置の偏位量と方
向とが算出され、修正信号を出力するようになってい
る。

【０００８】上記電動機４には、この回転を制御するた
めのサーボ制御回路９が取り付けられており、上記ＣＰ
Ｕ８によって指令信号に応じてこの電動機４の駆動を制
御するように設けられている。

【０００９】ここで、上記ターンテーブル１はその回転
駆動機構３ごとＸＹ水平面内で移動させるように、ＸＹ
テーブル１０上に載置されている。ＸＹテーブル１０
は、ＸＹテーブル駆動用制御回路１１により位置が制御
されるようになっており、ＣＰＵ８の出力に応じてター
ンテーブル１を移動させてウエハ２の位置を修正するも
のである。

【００１０】このようなセンタ合わせ装置の動作を図６
のフローチャートに基づいて説明する。ウエハ２が上記
ターンテーブル１上に載置されると（ステップ２）、こ
のターンテーブル上に載置された状態のウエハ２をθ_n
＝０，ｎ＝０として入力し（ステップ３）、このときの
（θ_n ，Ｌ_n ）を記憶回路７に記憶させる（ステップ
４）。

【００１１】そして、ウエハ２をΔθだけ回転させ、こ
の場合ｎ＝ｎ＋１，θ_n ＝θ_n ＋Δθに設定し（ステッ
プ５）、θ_n ≧３６０。となったかどうかを判別する
（ステップ６）。θ_n ≧３６０。となっている場合に
は、データの取得を終了するが、θ_n ≧３６０。となっ
ていない場合には、再び（ステップ４）へ戻り、この角
度の（θ_n ，Ｌ_n ）を記憶させる。このようにしてウエ
ハ２の全周に亘って（θ_n，Ｌ_n ）の記憶を行う。

【００１２】そして（ステップ６）でθ_n ≧３６０。と
なっている場合には、ＣＰＵ８は記憶回路７に記憶され
たデータを順次読み出して、エッジ位置信号の最大値Ｌ
_maxと最小値Ｌ_min およびそれぞれに対応するウエハ２
の回転角度θ_max とθ_min を算出する（ステップ７）。

【００１３】そしてこのＣＰＵ８は、エッジ位置信号Ｌ
_max とＬ_min との差からウエハ２のターンテーブル１の
回転中心に対する直径方向の偏心量信号ΔＬ＝（Ｌ_max
−Ｌ_min ）／２を計算してθ_max またはθ_min からの偏
心量角度信号を得て、ウエハ２のターンテーブル１の回
転中心に対する中心位置のＸＹ平面における偏位信号
（ｘ，ｙ）＝（ΔＬｃｏｓθ_max ，ΔＬｓｉｎθ_max ）
または（ｘ，ｙ）＝（ΔＬｃｏｓ_min θ，ΔＬｓｉｎθ
_min ）を算出する（ステップ８）。

【００１４】この後に、ＸＹテーブル駆動用制御回路１
１にこれらによって定まる修正信号を供給し、ＸＹテー
ブル１０を駆動してセンタ合わせを行う（ステップ
９）。この場合のセンサ５の出力変化の様子を図７の線
図にて示す。この図７（ａ）および（ｃ）では、横軸を
ウエハ２の回転角度θとし、縦軸をセンサ５の出力Ｌと
してある。この図７（ａ）では、図７（ｂ）に示すよう
にウエハ２の中心がターンテーブル１の中心と一致して
いるときの出力であり、この場合には直線状となる。ま
た図７（ｃ）では、図７（ｄ）に示すようにウエハ２の
中心がターンテーブル１の中心からＸＹ平面第１象源方
向に角度θで距離（偏心量）ΔＬだけずれているときの
出力を示している。

【００１５】この場合、センサ５の出力は、ウエハ２を
図の矢印方向に回転するに従い、略正弦波状に変化する
ようになっている。この変化の振幅は、出力の最大値を
Ｌ_max 、最小値をＬ_min とすれば、（Ｌ_max −Ｌ_min ）
であり、偏心量ΔＬの２倍に相当するものとなってい
る。

【００１６】また、Ｌ＝Ｌ_max のときの角度θ_max がＸ
Ｙ平面上でのセンサ５方向を回転原点としたときのウエ
ハ２の偏心角度に相当するものである。このため、これ
らの信号から、現在のウエハ２のセンタ位置が座標
（ｘ，ｙ）＝（ΔＬｃｏｓθ_max，ΔＬｓｉｎθ_max ）
に存在することが分かる。したがって、ＸＹテーブルを
ｘ方向に−ΔＬｃｏｓθ_max 、ｙ方向に−ΔＬｓｉｎθ
_max だけ移動させれば、ウエハ２のセンタ合わせができ
ることとなる。

【００１７】次に、図５に示した従来装置において、ウ
エハ２にオリフラ（ノッチ）１３が設けられている場合
のセンタ合わせ、およびオリフラ（ノッチ）１３の位置
合わせを同時に行う場合の動作について説明する。

【００１８】図８（ａ）は、エッジの一部にオリフラ１
３が設けられたウエハ２の平面図であり、図８（ｂ）な
いし（ｅ）はこのような形状のウエハ２が種々の方向に
偏心してターンテーブル１に載置されたときのエッジ位
置検出器の出力波形の例を示したものである。この図８
（ｂ）ないし（ｅ）において、オリフラ（ノッチ）１３
では他の円周形状の部分とは著しく異なった出力変化を
示す。特にその両端部においては、極めて大きな変化率
を示しており、エッジ位置検出器の出力の変化率を監視
することによってオリフラ１３の位置を検出することが
可能となっている。このため、エッジ位置検出信号の変
化率が一定以上になったところをオリフラ１３の端と判
断するようにＣＰＵ８のプログラムを設定する。

【００１９】この場合、変化率の限界はエッジを検出し
ているときの最大変化率がウエハ２の偏心量によって異
なるので、出力信号の最大値と最小値との差、すなわち
概略のウエハ偏心量に応じて定めれば良い。また、オリ
フラ１３の位置とウエハ２の偏心方向とによって偏心量
の算出方法が異なるので、これを判別することも必要と
なる。

【００２０】次に、上記装置よりも高精度でかつ高速な
位置決めが可能なウエハ２のセンタ合わせ装置を提案し
ている特開平５−３４３５０１号の概略を説明する。本
提案では、従来装置に加えてエッジ位置センサの出力信
号を他の回路に直接転送するＤＭＡデータ転送手段を有
しており、図９に示すように、前述の装置と同様の手段
でオリフラ（ノッチ）１３の中心位置を演算し、オリフ
ラ（ノッチ）１３でない回転角が相互に９０度隔てられ
た点（θ_x1，θ_x2，θ_x3，θ_x4）におけるウエハエッジ
位置信号Ｌ_x1，Ｌ_x2，Ｌ_x3，Ｌ_x4を算出し、 偏心量 Ｌe ＝１／２×｛（Ｌ_x3−Ｌ_x1）² ＋（Ｌ_x4−Ｌ_x2）² ｝ 偏心角度 θo ＝ｔａｎ^-1｛（Ｌ_x3−Ｌ_x1）／（Ｌ_x4−Ｌ_x2）｝ を演算することによって、ウエハ２のセンタ位置を求め
ている。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ウエハ２の
センタ合わせの精度は、厳しくなってきており、例えば
センタで±０．１ｍｍ、またオリフラ（ノッチ）１３の
角度合わせの精度は±０．２。程度が要求されるように
なってきている。

【００２２】しかしながら、センサ５の出力信号は、電
源ノイズ、外乱など多くのノイズを含んでおり、図１０
の例に見られるように、鋸歯状の出力となる。このた
め、従来のようにある特定の点だけを利用してセンタ合
わせ、オリフラ（ノッチ）１３の中心位置合わせを行う
と、ノイズによる誤差により出力信号の最大値、あるい
は最小値が正確に検出できず、そのため正確にセンタ合
わせすることが難しいものとなっている。

【００２３】そのため、ウエハ２のセンタ合わせに要求
される精度が高くなると、このような精度を満足するこ
とが難しくなっている。本発明は上記の事情にもとづき
なされたもので、その目的とするところは、高精度な位
置合わせの可能な半導体ウエハのセンタ合わせ装置およ
びセンタ合わせ方法を提供しようとするものである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
半導体ウエハを載置して回転駆動させるウエハ回転手段
と、半導体ウエハのエッジ位置に関するデータを検出す
るエッジ位置検出手段と、このエッジ位置検出手段の出
力信号と、半導体ウエハの回転角度とを関連付けて記憶
する記憶手段と、半導体ウエハの角度位置とこの角度位
置におけるエッジ位置のデータの組み合わせを半導体ウ
エハの一回転中に４の倍数個記憶し、これらのデータを
基に上記半導体ウエハの中心位置を求める中央演算手段
を有していることを特徴とする半導体ウエハのセンタ合
わせ装置である。

【００２５】請求項２記載の発明は、上記中央演算手段
は、所定の制限値を超える角度位置とエッジ位置データ
の組み合わせを除いたデータの平均値を求めることによ
り半導体ウエハの中心位置を求めることを特徴とする請
求項１記載の半導体ウエハのセンタ合わせ装置である。

【００２６】請求項３記載の発明は、上記データは、回
転角度９０度間隔の４つのデータを１組としたデータ群
を複数取得し、これらの平均値より半導体ウエハの中心
位置を求めることを特徴とする請求項１または請求項２
記載の半導体ウエハのセンタ合わせ装置である。

【００２７】請求項４記載の発明は、半導体ウエハの中
心位置を合わせる半導体ウエハのセンタ合わせ方法にお
いて、上記半導体ウエハのエッジ位置とこのエッジ位置
での角度位置とを検出すると共に、それぞれを関連付け
たデータを４の倍数個記憶する記憶工程と、上記記憶工
程で記憶させたデータのうち、角度位置が９０度間隔と
なる４データのエッジ位置の平均値を求める平均値算出
工程と、上記平均値算出工程により算出された平均値の
うち所定範囲を越えた平均値を除去する除去工程と、上
記除去工程により除去されたデータ以外の全ての平均値
を基に半導体ウエハの中心位置を求める中心位置算出工
程と、を具備することを特徴とする半導体ウエハのセン
タ合わせ方法である。

【００２８】請求項５記載の発明は、円周の一部に平坦
部または切り欠き部を有する半導体ウエハを載置して回
転駆動させるウエハ回転手段と、このウエハのエッジ位
置に関するデータを検出するエッジ位置検出手段と、こ
のエッジ位置検出手段の出力信号と半導体ウエハの回転
角度とを関連付けて記憶する記憶手段と、回転角度が９
０度間隔となる４データのエッジ位置の和を求めて記憶
し、予め記憶させた設定値の和のパターンデータとを照
合させることにより、上記平坦部または切り欠き部の位
置を求める中央演算手段を有していることを特徴とする
半導体ウエハのセンタ合わせ装置である。

【００２９】請求項６記載の発明は、円周の一部に平坦
部または切り欠き部を有する半導体ウエハの平坦部また
は切り欠き部の位置を合わせる半導体ウエハのセンタ合
わせ方法において、上記半導体ウエハのエッジ位置とこ
のエッジ位置での角度位置とを検出すると共にそれぞれ
を関連付けたデータを順次記憶する記憶工程と、上記記
憶工程により記憶されたデータから予め求められたウエ
ハ中心位置における設定値を引いて２乗して和を求め、
さらにこの和から上記半導体ウエハの半径を２乗した値
を引いた円周軌道化値を求めるデータ円周軌道化工程
と、上記データ円周軌道化工程により算出された円周軌
道化値と予め求められた半導体ウエハの円周軌道のパタ
ーンデータとを照合させることにより、上記平坦部また
は切り欠き部の位置を求める平坦部或いは切り欠き部算
出工程と、を具備することを特徴とする半導体ウエハの
センタ合わせ方法である。

【００３０】請求項７記載の発明は、上記ウエハ中心位
置は、請求項４記載の平均値算出工程、除去工程および
中心位置算出工程により算出されることを特徴とする請
求項６記載の半導体ウエハのセンタ合わせ方法である。

【００３１】請求項１の発明によると、半導体ウエハの
角度位置とこの角度位置におけるエッジ位置のデータの
組み合わせを半導体ウエハの一回転中に４の倍数個記憶
し、これらのデータを基に上記半導体ウエハの中心位置
を求める中央演算手段を有しているため、４つの代表点
から中心位置を求めていた従来のセンタ合わせ装置と比
較して、ノイズなどの影響がなくなり、高精度に半導体
ウエハの中心位置を求めることが可能となっている。

【００３２】そのため、高精度に半導体ウエハの位置決
めをすることが可能となっている。請求項２の発明によ
ると、上記中央演算手段は、所定の制限値を超える角度
位置とエッジ位置データの組み合わせを除いたデータの
平均値を求めることにより半導体ウエハの中心位置を求
めるため、この半導体ウエハに平坦部または切り欠き部
に対応する部分はこの半導体の円周上にないので出力値
の平均値を算出するに際して除くことが可能となってい
る。

【００３３】そのため、半導体ウエハの位置決めをより
高精度に行うことが可能となっている。請求項３の発明
によると、上記データは、回転角度９０度間隔の４つの
データを１組としたデータ群を複数取得し、これらの平
均値より半導体ウエハの中心位置を求めるため、４つの
データの平均値を１つのみ取得した場合と比較してより
高精度に半導体ウエハの中心を求めることが可能となっ
ている。

【００３４】請求項４の発明によると、上記半導体ウエ
ハのエッジ位置とこのエッジ位置での角度位置とを検出
すると共に、それぞれを関連付けたデータを４の倍数個
記憶する記憶工程と、上記記憶工程で記憶させたデータ
のうち、角度位置が９０度間隔となる４データのエッジ
位置の平均値を求める平均値算出工程と、上記平均値算
出工程により算出された平均値のうち所定範囲を越えた
平均値を除去する除去工程と、上記除去工程により除去
されたデータ以外の全ての平均値を基に半導体ウエハの
中心位置を求める中心位置算出工程と、を具備するた
め、ノイズなどの影響をなくして高精度に半導体ウエハ
の中心位置を求めることが可能となっている。

【００３５】また、上記平均値算出工程では通常対向す
る部分でのデータの和が所定範囲内に収まるはずである
が、上記半導体ウエハに平坦部もしくは切り欠き部が形
成されている場合には、データの和は所定範囲内となら
ない。そのため、上記半導体ウエハの平坦部もしくは切
り欠き部を精度良く検出することが可能となっている。

【００３６】よって、所定範囲を越えた平均値の角度位
置およびこの角度位置におけるデータを記憶させて除去
工程で除去し、この除去工程により除去されたデータ以
外の全ての平均値を基に半導体ウエハの中心位置を求め
る中心位置算出工程によって、上記半導体ウエハの中心
位置を精度良く求めることが可能となっている。

【００３７】請求項５の発明によると、回転角度が９０
度間隔となる４データのエッジ位置の和を求めて記憶
し、予め記憶させた設定値の和のパターンデータとを照
合させることにより、上記平坦部または切り欠き部の位
置を求める中央演算手段を有しているため、この平坦部
または切り欠き部の中心角度をパターンデータとの照合
によって精度良く求めることが可能となっている。

【００３８】請求項６の発明によると、上記半導体ウエ
ハのエッジ位置とこのエッジ位置での角度位置とを検出
すると共にそれぞれを関連付けたデータを順次記憶する
記憶工程と、上記記憶工程により記憶されたデータから
予め求められたウエハ中心位置における設定値を引いて
２乗して和を求め、さらにこの和から上記半導体ウエハ
の半径を２乗した値を引いた円周軌道化値を求めるデー
タ円周軌道化工程と、上記データ円周軌道化工程により
算出された円周軌道化値と予め求められた半導体ウエハ
の円周軌道のパターンデータとを照合させることによ
り、上記平坦部または切り欠き部の位置を求める平坦部
或いは切り欠き部算出工程と、を具備するため、半導体
ウエハの円周上にない平坦部もしくは切り欠き部に相当
する位置でのデータが半導体ウエハの他の円周部分とは
違う値となって算出される。そのため、予め求められた
パターンデータと出力された平坦部もしくは切り欠き部
に相当する位置でのデータとを比較することによって、
この平坦部もしくは切り欠き部の中心角度を精度良く求
めることが可能となっている。

【００３９】請求項７の発明によると、請求項６記載の
半導体ウエハのセンタ合わせ方法であって、上記ウエハ
中心位置は、請求項４記載の平均値算出工程、除去工程
および中心位置算出工程により算出されるため、半導体
ウエハの中心位置を精度良く求めることが可能であると
ともに、平坦部もしくは切り欠き部の位置を精度良く求
めることが可能となっている。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて、図１ないし図４に基づいて説明する。図１に示す
本発明のセンタ合わせ装置には、位置検出装置２０とス
カラーロボット４０が設けられている。この位置検出装
置２０は、ターンテーブル２１に半導体ウエハ２２が載
置されるようになっており、このターンテーブル２１は
回転軸３０を介して電動機２４により回転駆動されるよ
うに設けられている。電動機２４にはエンコーダ２５が
接続されており、その出力から半導体ウエハ２２の回転
量が検出されるようになっている。

【００４１】上記ウエハ２２には、端縁にノッチ部２３
が形成されていて、このノッチ部２３を検出することに
より、ウエハ２２の回転方向の角度を合わせることが可
能に設けられている。なお、ウエハ２２には、ノッチ部
２３ではなく、オリフラ部が形成されている構成であっ
ても構わない。

【００４２】上記ウエハ２２の絶縁位置には、ウエハエ
ッジ検出センサ２６が設けられている。このウエハエッ
ジ検出センサ２６は、一対の投光器２６ａと光センサ２
６ｂより構成されている。この光センサ２６ｂは、受光
量に応じて出力が特定の関係を保ちながら連続的に変化
するものであり、ＣＣＤ（電化結合素子）などの入射光
量に対して出力が直線的に変化するものが使用される。

【００４３】このウエハエッジ検出センサ２６およびエ
ンコーダ２５によって検出された結果は、それぞれを対
応付けて記憶回路２７に書き込まれるようになってい
る。ここで、上記光センサ２６ｂでの出力はアナログ信
号となっており、このためこのアナログ信号をディジタ
ル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２８が設けられている。
すなわち、このディジタル信号に変換された出力信号
が、上記記憶回路２７に書き込まれるようになってい
る。

【００４４】そして、この記憶回路２７に書き込まれた
データは、この記憶回路２７から必要時にＣＰＵ（中央
演算手段）２９に呼び出され、このＣＰＵ２９が予め入
力されたプログラムに沿って演算することにより、上記
ウエハ２２の中心位置の偏心量および偏心角度が算出さ
れる。そして、電動機２４もしくは後述するスカラーロ
ボット４０に修正信号を出力して、これらを作動させる
ように設けられている。

【００４５】上記ターンテーブル２１下方には、ターン
テーブル２１より大径なコ字状に形成されたリフタ３１
がそのコ字状内に回転軸３０が位置するように設けられ
ている。そして、他端に取り付けられている上下駆動機
構により上下方向に移動することにより、上記ウエハ２
２を持ち上げることが可能となっている。

【００４６】一方、スカラーロボット４０は、上記検出
結果に基づいてウエハ２２の位置合わせを行いながら移
動させるものであり、本体部４１とアーム体４２とから
構成されている。本体部４１の上面には、第１のアーム
４３、第２のアーム４４、及び第２のアーム４４の先端
に取り付けられたハンド４５から構成されたアーム体４
５が伸縮可能に設けられている。ハンド４５は、上記タ
ーンテーブル２１よりも外径側でウエハ２２を保持可能
とするために、先端部が略Ｕ字形状に窪んだ形状に形成
されている。

【００４７】本体部４１の内部には、アーム体４２全体
を回転させる図示しないθ方向モータと、アーム体４２
を伸縮駆動させるためのステッピングモータが設けられ
ている。

【００４８】このような構成を有するセンタ合わせ装置
を用いてウエハ２２のセンタ合わせを行う場合につい
て、図２のフローチャートに基づき説明する。まず、タ
ーンテーブル２１上にスカラーロボット４０を駆動させ
てウエハ２２を載置する（ステップ２）。

【００４９】この後に、電動機２４を回転駆動させる直
前の角度信号θ_n およびｎをそれぞれθ_n ＝０，ｎ＝０
として上記ＣＰＵ２９に記憶させる（ステップ３）。こ
の後に、電動機２４を回転駆動させると同時にエンコー
ダ２５より得られる回転信号とウエハエッジ検出センサ
２６より得られるエッジ位置信号を対応付けたデータ
（θ_n ，Ｌ_n ）を記憶回路２７に記憶させる。初期値と
しては、まずθ_n ＝０，ｎ＝０として記憶回路２７に記
憶させ（ステップ４）、次にウエハ２２をΔθだけ回転
させ、この場合ｎ＝ｎ＋１，θ_n ＝θ_n ＋Δθと設定し
て（ステップ５）、このときのθ_n がθ_n ≧３６０。と
なっているかどうかを判別する（ステップ６）。

【００５０】ここで、θ_n ≧３６０。となっている場合
には、データの取得を終了して次のステップへと進行
し、θ_n ≧３６０。となっていない場合には、再び（ス
テップ４）へ戻り、（θ_n ，Ｌ_n ）を記憶させ、（ステ
ップ５）に移行する。そして、これらの処理をθ_n ≧３
６０。となるまで繰り返し、順次（θ_n ，Ｌ_n ）を記憶
回路２７に記憶させる。

【００５１】この場合、取得するデータ数は４の倍数と
なるように予めデータを取得するタイミングを決定して
おく。本実施の形態の場合は、ターンテーブル２１が３
６０。回転するまでのエンコーダ２５のパルス数１０
０，０００パルスに対し、取得データを２５００点に定
めたため、４０パルス毎に（θ_n ，Ｌ_n ）を記憶回路２
７に記憶させる。

【００５２】次に、上述のように取得したデータを用い
て、１８０。対向したデータのエッジ位置信号の和 Ｍ
ｎ＝Ｌ_n ＋Ｌ_n+1250順次算出し、さらにその平均値Ｖ＝
（ΣＭｎ）／１２５０を算出する。

【００５３】ここで、図７（ｃ）より、ノッチ部２３以
外の円周上の点と１８０。対向した点のエッジ位置信号
の和はＶとなる。これより、αを予め定めた制限値とし
て、Ｖ−α≦Ｍｎ≦Ｖ＋αとならないｎ（＝ｍ）は、ノ
ッチ部２３上にあると判断される。そして、このｎ（＝
ｍ）の値を求めてＣＰＵ２９に記憶する（ステップ
７）。

【００５４】そして、上述より求めたｎ（＝ｍ）のデー
タである、θ_m ，θ_m+625 ，θ_m+1250，θ_m+1875を除い
た全てのデータに対して、Σ（ｘ，ｙ）＝Σ（Ｌ_n ｃｏ
ｓθ_n ，Ｌ_n ｓｉｎθ_n ）を算出する（ステップ８）。

【００５５】次に、図３を参照してウエハ２２のセンタ
位置算出の方法を示す。ターンテーブル２１の回転中心
を（０，０）とするＸＹ座標系を考える。最初に置かれ
たウエハ２２は、（０，０）に対し、（ａ，ｂ）のオフ
セットを持っているとする。すると、ウエハ２２のエッ
ジを示す方程式は、以下の式で表される。

【００５６】 （ｘ−ａ）² ＋（ｙ−ｂ）² ＝Ｒ_o ² …（１） ここで、Ｒ_ｏ をウエハ２２の半径とする。次に、任意
の傾きｃを持つ直線とそれに直交する直線を考える。そ
の方程式は、それぞれ以下の式となる。

【００５７】ｙ＝ｃｘ…(2) ｙ＝（−１／ｃ）ｘ…(3) これら(1) の円の方程式と(2) の直線の式、および(1)
の円の方程式と(3) の直線の式との交点は、計算より、
以下の座標となって求められる。

【００５８】（ｘ₁ ，ｙ₁ ）＝（１／（１＋ｃ² ）
｛（ａ＋ｂｃ）＋Ｄ₁ ｝，ｃ／（１＋ｃ² ）｛（ａ＋ｂ
ｃ）＋Ｄ₁ ｝） （ｘ₂ ，ｙ₂ ）＝（１／（１＋ｃ² ）｛（ａ＋ｂｃ）−
Ｄ₁ ｝，ｃ／（１＋ｃ² ）｛（ａ＋ｂｃ）−Ｄ₁ ｝） （ｘ₃ ，ｙ₃ ）＝（ｃ₂ ／（１＋ｃ² ）｛（ａ−ｂ／
ｃ）＋Ｄ₂ ｝，−ｃ／（１＋ｃ² ）｛（ａ−ｂ／ｃ）＋
Ｄ₂ ｝） （ｘ₄ ，ｙ₄ ）＝（ｃ₂ ／（１＋ｃ² ）｛（ａ−ｂ／
ｃ）−Ｄ₂ ｝，−ｃ／（１＋ｃ² ）｛（ａ−ｂ／ｃ）−
Ｄ₂ ｝） これら４つの座標について、それぞれｘ座標、ｙ座標に
ついて和を求めると、 ｘ₁ ＋ｘ₂ ＋ｘ₃ ＋ｘ₄ ＝２ａ ｙ₁ ＋ｙ₂ ＋ｙ₃ ＋ｙ₄ ＝２ｂ となり、このため（Σｘ，Σｙ）＝（２ａ，２ｂ）とな
る。これより、(1) の円の方程式と(2) の直線の式、お
よび(1) の円の方程式と(3) の直線の式との交点を２で
割ることにより、ウエハ２２の中心座標である（ａ，
ｂ）が求められるようになっている。

【００５９】ここで、上述の直線(2) と(3) の傾きｃお
よび（−１／ｃ）をθ_n と考えた場合には、直線と円と
の交点は、ウエハ２２の回転中心とウエハ２２の端部ま
での距離（エッジ位置信号）をＬ_n とすると、任意のｎ
における直線(2) および(3)と(1) の円の方程式との交
点は、 （ｘ_n ，ｙ_n ）＝（Ｌ_n ｃｏｓθ_n ，Ｌ_n ｓｉｎθ_n ） となる。したがって、ノッチ部２３のデータ、およびそ
のデータを９０。ずつ離れた４つの点の組を除いた全て
のデータに対し、Σ（ｘ，ｙ）＝（ΣＬ_n ｃｏｓθ_n ，
ΣＬ_n ｓｉｎθ_n ）を算出し、この平均値を２で割った
値が、ターンテーブル２１の回転中心に対するウエハ２
２の中心位置（ｘ_o ，ｙ_o ）となる。すなわち、 （ｘ_o ，ｙ_o ）＝｛（Σｘ_n ／２）／１２５０，（Σｙ
_n ／２）／１２５０｝ となる（ステップ９）。

【００６０】次に、ノッチ部２３の中心位置角度を求め
る方法について説明する。まず、取得した全データに対
し、ウエハ２２中心を原点とした場合の位置（Ｘ_n ，Ｙ
_n ）＝（ｘ_n −ｘ_o ，ｙ_n −ｙ_o ）を求める。

【００６１】今、 Ｐ_n ＝Ｘ_n ² ＋Ｙ_n ² −Ｒ_ｏ ^２ を求めると、図４に示すように、ウエハ２２の円周上に
存在する位置のデータは全て０となり、ウエハ２２の円
周上に存在しないノッチ部２３のデータのみが０とはな
らず、ピークとして出現する（ステップ１１）。

【００６２】そこで、予め求められたパターンと上述の
方法で算出したＰ_ｎ とを照合させ、このピークとして
出現したノッチ部２３の中心位置角度θ_n を決定する
（ステップ１２）。

【００６３】なお、本実施の形態では、サンプリングと
して取得するデータの個数を２５００個としているた
め、中心位置角度θ_n の精度は３６０。／２５００＝
０．１４４。、すなわち±０．０７２。の精度でノッチ
部２３の中心を合わせることが可能となっている。

【００６４】このように、ウエハ２２のセンタ位置、お
よびノッチ部２３の中心位置角度が求められたため、ノ
ッチ部２３の中心位置が所定の方向を向くように上記タ
ーンテーブル２１を回転駆動させる（ステップ１３）。
この後に、上記スカラーロボット４０を作動させ、スカ
ラーロボット４０のハンド４５がウエハ２２の中心位置
である（Ｘ_o ，Ｙ_o ）に位置を合わせるようにウエハ２
２を取りに行く（ステップ１４）。

【００６５】この場合、ターンテーブル２１を回転させ
たため、ウエハ２２の中心位置座標が（ｘ_o ，ｙ_o ）か
ら（Ｘ_o ，Ｙ_o ）へと変更されたものとなっていること
に注意する必要があるが、これは予めスカラーロボット
４０を作動させるプログラムを適宜設定することで、精
度良い位置合わせが可能となっている。

【００６６】以上、本発明の一実施の形態について説明
したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となってい
る。以下それについて述べる。上記実施の形態では、半
導体ウエハ２２についてのセンタ合わせ及びノッチ部２
３の中心位置角度合わせを行う場合について述べたが、
これらのうち、一方のみを行う構成としても構わない。
センタ合わせのみを行う場合には、（ステップ１）〜
（ステップ９）を具備すれば良く、また、予め半導体ウ
エハ２２の中心位置座標が求められている場合には、ノ
ッチ部２３の中心位置角度合わせのみを行えば良いが、
この場合には、（ステップ１）〜（ステップ７）、（ス
テップ１１）〜（ステップ１４）のみを具備する構成と
すれば良い。

【００６７】また、本発明は半導体ウエハ２２以外の種
々の円形に成形された部材の位置合わせに適合させるこ
とが可能となっている。その他、本発明の要旨を変更し
ない範囲において、種々変形可能となっている。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によると、半導体ウエハの角度位置とこの角度位置に
おけるエッジ位置のデータの組み合わせを半導体ウエハ
の一回転中に４の倍数個記憶し、これらのデータを基に
上記半導体ウエハの中心位置を求める中央演算手段を有
しているため、４つの代表点から中心位置を求めていた
従来のセンタ合わせ装置と比較して、ノイズなどの影響
がなくなり、高精度に半導体ウエハの中心位置を求める
ことが可能となる。

【００６９】そのため、高精度に半導体ウエハの位置決
めをすることが可能となる。請求項２記載の発明による
と、上記中央演算手段は、所定の制限値を超える角度位
置とエッジ位置データの組み合わせを除いたデータの平
均値を求めることにより半導体ウエハの中心位置を求め
るため、この半導体ウエハに平坦部または切り欠き部に
対応する部分はこの半導体の円周上にないので出力値の
平均値を算出するに際して除くことが可能となる。

【００７０】そのため、半導体ウエハの位置決めをより
高精度に行うことが可能となる。請求項３記載の発明に
よると、上記データは、回転角度９０度間隔の４つのデ
ータを１組としたデータ群を複数取得し、これらの平均
値より半導体ウエハの中心位置を求めるため、４つのデ
ータの平均値を１つのみ取得した場合と比較してより高
精度に半導体ウエハの中心を求めることが可能となる。

【００７１】請求項４記載の発明によると、上記半導体
ウエハのエッジ位置とこのエッジ位置での角度位置とを
検出すると共に、それぞれを関連付けたデータを４の倍
数個記憶する記憶工程と、上記記憶工程で記憶させたデ
ータのうち、角度位置が９０度間隔となる４データのエ
ッジ位置の平均値を求める平均値算出工程と、上記平均
値算出工程により算出された平均値のうち所定範囲を越
えた平均値を除去する除去工程と、上記除去工程により
除去されたデータ以外の全ての平均値を基に半導体ウエ
ハの中心位置を求める中心位置算出工程と、を具備する
ため、ノイズなどの影響をなくして高精度に半導体ウエ
ハの中心位置を求めることが可能となる。

【００７２】また、上記平均値算出工程では通常対向す
る部分でのデータの和が所定範囲内に収まるはずである
が、上記半導体ウエハに平坦部もしくは切り欠き部が形
成されている場合には、データの和は所定範囲内となら
ない。そのため、上記半導体ウエハの平坦部もしくは切
り欠き部を精度良く検出することが可能となる。

【００７３】よって、所定範囲を越えた平均値の角度位
置およびこの角度位置におけるデータを記憶させて除去
工程で除去し、この除去工程により除去されたデータ以
外の全ての平均値を基に半導体ウエハの中心位置を求め
る中心位置算出工程によって、上記半導体ウエハの中心
位置を精度良く求めることが可能となる。

【００７４】請求項５記載の発明によると、回転角度が
９０度間隔となる４データのエッジ位置の和を求めて記
憶し、予め記憶させた設定値の和のパターンデータとを
照合させることにより、上記平坦部または切り欠き部の
位置を求める中央演算手段を有しているため、この平坦
部または切り欠き部の中心角度をパターンデータとの照
合によって精度良く求めることが可能となる。

【００７５】請求項６記載の発明によると、上記半導体
ウエハのエッジ位置とこのエッジ位置での角度位置とを
検出すると共にそれぞれを関連付けたデータを順次記憶
する記憶工程と、上記記憶工程により記憶されたデータ
から予め求められたウエハ中心位置における設定値を引
いて２乗して和を求め、さらにこの和から上記半導体ウ
エハの半径を２乗した値を引いた円周軌道化値を求める
データ円周軌道化工程と、上記データ円周軌道化工程に
より算出された円周軌道化値と予め求められた半導体ウ
エハの円周軌道のパターンデータとを照合させることに
より、上記平坦部または切り欠き部の位置を求める平坦
部或いは切り欠き部算出工程と、を具備するため、半導
体ウエハの円周上にない平坦部もしくは切り欠き部に相
当する位置でのデータが半導体ウエハの他の円周部分と
は違う値となって算出される。そのため、予め求められ
たパターンデータと出力された平坦部もしくは切り欠き
部に相当する位置でのデータとを比較することによっ
て、この平坦部もしくは切り欠き部の中心角度を精度良
く求めることが可能となる。

【００７６】請求項７記載の発明によると、請求項６記
載の半導体ウエハのセンタ合わせ方法であって、上記ウ
エハ中心位置は、請求項４記載の平均値算出工程、除去
工程および中心位置算出工程により算出されるため、半
導体ウエハの中心位置を精度良く求めることが可能であ
るとともに、平坦部もしくは切り欠き部の位置を精度良
く求めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係わるセンタ合わせ装
置の構成を表す斜視図。

【図２】同実施の形態に係わる半導体ウエハのセンタ合
わせを行う手順を示すフローチャート。

【図３】同実施の形態に係わるウエハのセンタ位置算出
の方法の概念を示す図。

【図４】同実施の形態に係わるウエハ外周の角度毎に取
得したデータのパターンに対応した概念図。

【図５】従来のセンタ合わせ装置の構成を示す側面図。

【図６】従来の半導体ウエハのセンタ合わせを行う手順
を示すフローチャート。

【図７】従来のセンサの出力変化の様子を示す線図であ
り、（ａ）はウエハの中心がターンテーブルの回転中心
と一致しているときの出力変化の状態を示す図、（ｂ）
はそのときのウエハの様子を示す平面図、（ｃ）はウエ
ハの中心がターンテーブルからずれているときの出力変
化の状態を示す図、（ｄ）はそのときのウエハの様子を
示す平面図である。

【図８】従来のセンサの出力変化の状態を示す線図であ
り、（ａ）はウエハにオリフラが形成されている場合の
平面図、（ｂ）ないし（ｅ）はそのときの出力変化の状
態を示す図。

【図９】従来のウエハのセンタ位置算出の方法の概念の
一例を示す図。

【図１０】従来のノイズを含んだ出力変化の状態を示す
線図。

【符号の説明】

２０…位置検出装置 ２１…ターンテーブル ２２…半導体ウエハ ２３…ノッチ部 ２６…ウエハエッジ検出センサ ２７…記憶回路 ２９…ＣＰＵ ３１…リフタ ４０…スカラーロボット ４１…本体部 ４２…アーム体 ４５…ハンド

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエハを載置して回転駆動させる
   ウエハ回転手段と、 半導体ウエハのエッジ位置に関するデータを検出するエ
   ッジ位置検出手段と、 上記エッジ位置検出手段の出力信号と、半導体ウエハの
   回転角度とを関連付けて記憶する記憶手段と、 半導体ウエハの角度位置とこの角度位置におけるエッジ
   位置のデータの組み合わせを半導体ウエハの一回転中に
   ４の倍数個記憶し、これらのデータを基に上記半導体ウ
   エハの中心位置を求める中央演算手段を有していること
   を特徴とする半導体ウエハのセンタ合わせ装置。
2. 【請求項２】 上記中央演算手段は、所定の制限値を超
   える角度位置とエッジ位置データの組み合わせを除いた
   データの平均値を求めることにより半導体ウエハの中心
   位置を求めることを特徴とする請求項１記載の半導体ウ
   エハのセンタ合わせ装置。
3. 【請求項３】 上記データは、回転角度９０度間隔の４
   つのデータを１組としたデータ群を複数取得し、これら
   の平均値より半導体ウエハの中心位置を求めることを特
   徴とする請求項１または請求項２記載の半導体ウエハの
   センタ合わせ装置。
4. 【請求項４】 半導体ウエハの中心位置を合わせる半導
   体ウエハのセンタ合わせ方法において、 上記半導体ウエハのエッジ位置とこのエッジ位置での角
   度位置とを検出すると共に、それぞれを関連付けたデー
   タを４の倍数個記憶する記憶工程と、 上記記憶工程で記憶させたデータのうち、角度位置が９
   ０度間隔となる４データのエッジ位置の平均値を求める
   平均値算出工程と、 上記平均値算出工程により算出された平均値のうち所定
   範囲を越えた平均値を除去する除去工程と、 上記除去工程により除去されたデータ以外の全ての平均
   値を基に半導体ウエハの中心位置を求める中心位置算出
   工程と、 を具備することを特徴とする半導体ウエハのセンタ合わ
   せ方法。
5. 【請求項５】 円周の一部に平坦部または切り欠き部を
   有する半導体ウエハを載置して回転駆動させるウエハ回
   転手段と、 このウエハのエッジ位置に関するデータを検出するエッ
   ジ位置検出手段と、 このエッジ位置検出手段の出力信号と半導体ウエハの回
   転角度とを関連付けて記憶する記憶手段と、 回転角度が９０度間隔となる４データのエッジ位置の和
   を求めて記憶し、予め記憶させた設定値の和のパターン
   データとを照合させることにより、上記平坦部または切
   り欠き部の位置を求める中央演算手段を有していること
   を特徴とする半導体ウエハのセンタ合わせ装置。
6. 【請求項６】 円周の一部に平坦部または切り欠き部を
   有する半導体ウエハの平坦部または切り欠き部の位置を
   合わせる半導体ウエハのセンタ合わせ方法において、 上記半導体ウエハのエッジ位置とこのエッジ位置での角
   度位置とを検出すると共にそれぞれを関連付けたデータ
   を順次記憶する記憶工程と、 上記記憶工程により記憶されたデータから予め求められ
   たウエハ中心位置における設定値を引いて２乗して和を
   求め、さらにこの和から上記半導体ウエハの半径を２乗
   した値を引いた円周軌道化値を求めるデータ円周軌道化
   工程と、 上記データ円周軌道化工程により算出された円周軌道化
   値と予め求められた半導体ウエハの円周軌道のパターン
   データとを照合させることにより、上記平坦部または切
   り欠き部の位置を求める平坦部或いは切り欠き部算出工
   程と、 を具備することを特徴とする半導体ウエハのセンタ合わ
   せ方法。
7. 【請求項７】 上記ウエハ中心位置は、請求項４記載の
   平均値算出工程、除去工程および中心位置算出工程によ
   り算出されることを特徴とする請求項６記載の半導体ウ
   エハのセンタ合わせ方法。