JPS63213356A - オリフラ角度検出方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分升コ この発明は、半導体ウェハの異物検査装置などにおいて
、回転チャックに保持されたｉ４導体ウェハのオリエン
テーションフラット（この明細書においてはオリフラと
略記する）の角度を検出する方式に関する。

［従来の技術］ ゛ト導体ウェハの表面に付着した異物の検査を行う異物
検査装置や、その他の半導体ウェハを扱う各種装置にお
いては、しばしば％ｌ／、導体ウェハのオリフラの角度
を精密に検出する必要がある。

例えば、ある゛μ導体ウェハ異物検査装置においては、
検査前の゛１′−導体ウエバがエアーベアリングのガイ
ドに案内されながらプリアラインメント拳ステージに運
ばれ、このステージの回転チャックに固定されると、回
転チャックが回転する。そして、半導体ウェハの外周部
に対向して設けられた静電容量変位計の検出信号が所定
の閾値レベルと交差する２点の角度が検出され、この２
点の中間の角度がオリフラの角度として検出される。

このようにしてオリフラ角度が検出されると、オリフラ
角度を基をとして回転チャックの停市用度が制御される
ことにより、゛ｉ導体ウェハの角度アラインメントがな
される。

［解決しようとする問題点］ しかし、ｆｚ述のオリフラ角度検出方式は、半導体ウェ
ハの中心と、回転チャックの回転中心とが一致している
ことを前提きした方式であるため、半導体ウェハと回転
チャックとの偏心の影響によりオリフラ角度の検出誤差
がかなり大きくなる場合があるという問題があった。

また、半導体ウェハの厚さの変動の影響により、検出誤
差が生じるという問題もあった。

この発明は、そのような゛１１導体ウェハと回転チャッ
クとの偏心および半導体ウェハの厚さの変動による影響
を受けに＜　＜　、’Ｉ’導体ウェハのオリフラの角度
を高精度に検出できるオリフラ角度検出方式を提供する
ことを目的とするものである。

［問題点を解決するためのｆ段コ この［１的を達成するために、この発明は、回転チャッ
クにチャッキングされて回転する゛１′、導体ウェハの
外周部を視野に納めるイメージセンサと、前記回転チャ
ックの回転角度のデータを得る手段手段と、前記イメー
ジセンサの出力信号から半導体ウェハの外周エツジ位置
を検出し、その外周エツジ位置のデータを得る手段と、
＋１ｉｊ記外周エツジ位置のデータと前記回転角度のデ
ータとを対応付けて記憶する手段と、この記憶手段の記
憶データから前記゛１へ導体ウェハと目ＩＩ記回転チャ
ックとの偏心の影響による外周エツジ位置の変動成分を
抽出する手段と、この変動成分を前記記憶手段の記憶デ
ータから排除する処理を行う手段と、この処理後のデー
タから１ｒ１記半導体ウェハのオリフラの角度を求める
手段とからなる構成を備えるものである。

［作用コ 一１二連のように、半導体ウェハと回転チャックとの偏
心の影響による外周エツジ位置の変動成分をυト除した
データから半導体ウェハのオリフラの角度が検出される
から、その偏心に影響されることなく、オリフラ角度を
検出することができる。

また、イメージセンサによって半導体ウェハの外周部を
撮像することにより外周エツジ位置を検出するから、半
導体ウェハの厚みの変動によって”ｌ’＝　導体ウェハ
の表面とイメージセンサとの間隔カ変動しても、静電容
量変位計を用いる場合のように、外周エツジ位置の検出
誤差の原因にならない。

このように、この発明によれば、半導体ウェハと回転チ
ャックとの偏心および半導体ウェハの厚み変動による影
響を受けることなく、オリフラ角度を高精度に検出する
ことができる。

［実施例］ 以下、図面を参照し、この発明の一実施例について説明
する。

第１図は、この発明によるオリフラ角度検出方式の一実
施例の４１！！要図である。この図において、ｌＯは半
導体ウェハであり、１０ａはそのオリフラである。１２
は半導体ウェハ１０を負圧吸着により固定して回転する
回転チャックであり、１４はその回転駆動のためのモー
タである。１６はモータ１４を駆動するモータ駆動回路
である。

１８は回転チャック１２の回転角度を検出するロータリ
エンコーダである。この実施例では、このロータリエン
コーダ１８はアブソリュート型のものであり、検出した
回転角度をデジタルデータとして出力する。

２０は半導体ウェハ１０の外周エツジを検出するための
１次元のＣＣＤイメージセンサであり、その視野内に゛
ト導体ウェハ１０の外周部が入るように配設されている
。この視野は、その長手方向が回転チャック１２の半径
方向に−・致しており、半導体ウェハ１０の外周エツジ
部分をほぼ直角に横切るようになっている。

なお、半導体ウエノｉｏの表面を！！６明する手段や、
半導体ウェハ１０の表面からの反射光をＣＣＩ〕イメー
ジセンサ２０に結像させるための対物レンズがあるが、
図中省略されている。

２２　ハＣＣＩ）イメージセンサ２０を駆動するイメー
ジセンサ駆動回路であり、ＣＯＤイメージセンサ２０の
駆動パルス（スタートパルス、シフトクロックパルス）
を発生する。また、このイメージセンサ駆動回路２２は
、ＣＯＤイメージセンサ２０のスキャンアドレスを示す
スキャンカウンタ２２ａを内蔵しており、このスキャン
カウンタ２２ａの値（スキャンアドレス）も外部に送出
する。

なお、ＣＯＤイメージセンサ２０は、回転チャ・ツク１
２の半径方向に一致した矢線Ｘの向きにスキャンされる
。

２４はＣＯＤイメージセンサ２０の出力画信号レベルが
所定の閾値レベルを越えた時にエツジ検出信号を発生す
るエツジ検出回路である。

２６はレジスタであり、エツジ検出回路２４からエツジ
検出信号が出力された時に、イメージセンサ駆動回路２
２から出力されるスキャンアドレスをラッチする。この
レジスタ２６にラッチされたスキャンアドレスは、’Ｉ
’＝導体ウェハ１０の外周エツジのＸ方向の位置に対応
するものである。

２８はＣＰＵ、３０はそのバス、３２はプログラムやデ
ータを格納するためのメモリである。３４は入出力イン
タフェース回路である。この入出力インタフェース回路
３４を介して、ＣＰＵ２８はイメージセンサ駆動回路２
２、レジスタ２６およびモータ駆動回路１６をアクセス
することができる。

なお、後述の処理に用いられるエツジテーブル３６はメ
モリ３２に置かれる。

第２図は、この実施例におけるオリフラ角度検出動作の
概略フローチャートである。このフローチャートを参照
し、以下動作を説明する。

回転チャック１２に半導体ウェハ１０が負圧吸着により
固定されると、ＣＰＯ２８によりモータ駆動回路１６が
起動され、モータ１４が一定速度で駆動され、回転チャ
ック１２は定速回転を始める。

その後、第２図に示すオリフラ角度検出動作のプログラ
ムがＣＰＵ２８により実行される。

まずステップ１において、エツジテーブル３６の作成が
行われる。このステップの動作について説明すれば、一
定時間毎にＣＰＵ２８からイメージセンサ駆動回路２２
に起動がかけられ、ＣＯＤイメージセンサ２０がスキャ
ンされ、画信号がシリアルに出力される。この画信号は
エツジ検出回路２４により閾値レベルＴＨａとレベルを
比較される。

第３図に、スキャンアドレスおよび半導体ウェハｌ会と
関連させて画信号のレベル変化を示す。

この図から明らかなように、半導体ウェハ１２の外周エ
ツジより外側の位置に対応するスキャンアドレスでは、
入射光量が少ないため画信号レベルは低い。半導体ウェ
ハ１２の外周エツジから内側の位置に対応するスキャン
アドレスでは、半導体ウェハ１２の表面からの反射光が
ＣＯＤイメージセンサ２０に入射するため、画信号レベ
ルが高くなる。すなわち、外側からスキャンされるから
、外周エツジより外側をスキャン中は画信号レベルは閾
値レベルＴＨａより低いが、スキャンが外周エツジ位置
まで進んだ時点で画信号が閾値レベルＨＴａを越え、エ
ツジ検出回路２４からエツジ検出信号が送出され、その
時のスキャンアドレス（外周エツジ位置のデータ）がレ
ジスタ２６にラッチされる。

さて、ＣＰＵ２８は、ＣＯＤイメージセンサ２２のスキ
ャンが終丁した後、レジスタ２６に保持されているスキ
ャンアドレスＸと、ロータリエンコーダ１８の出力デー
タＯを読み込み、ペアにしてエツジテーブル３６に格納
する。このスキャンアドレスは、角度Ｏにおける半導体
ウェハ１２の外周エツジの位置（半径方向位置）を意味
している。

同様の処理が繰り返されることにより、回転角度θと、
そこでの外周エツジの位置Ｘのデータがエツジテーブル
３６に順次格納される。回転チャツク１０の１回転分以
−にのデータが得られると、エツジテーブル３６の作成
処理を終わり、次のステップ２以降の処理に進む。

なお、エツジテーブル３６は、オリフラ角度検出動作の
開始段階で予めクリアされている。

ステップ２以降の処理を説明する前に、第４図を参照し
て説明する。回転チャック１２の回転角度０を横軸にと
り、エツジテーブル３６に記録された外周工・ソジ位置
Ｘをプロットすると、例えば第２図の曲線り、のように
なる。この外周エツジ位置の曲線Ｌ／の山の部分は、半
導体ウェハのオリフラの部分に対応する。

ところで、半導体ウェハはオリフラ部分以外は真円とみ
なすことができるので、半導体ウェハと回転チャックと
の偏心がなければ、半導体ウェハのオリフラ部以外の部
分では外周エツジ位置Ｘが一定になるはずで、外周エツ
ジ位置のプロットは曲線Ｌ２のようになる。しかし実際
には、曲線Ｌｌに見られるように、オリフラ部分以外で
も外周エツジ位置Ｘが変動する。この変動は半導体ウェ
ハと回転チャンクの偏心による影響であり、この偏心に
よる変動分の重畳により、オリフラ部分に対応する曲線
Ｌ／の山が、本来の位置からずれてしまう。したがって
、偏心による変動分を除去しないで、曲線Ｌ／からオリ
フラの角度を検出したのでは、検出誤差が大きくなって
しまう。

なお、偏心にる変動成分は、第４図に曲線Ｌ３で示すよ
うに、正弦波状に現れる。

そこで、この発明にあっては、そのような偏心の影響に
よる外周エツジ位置の変動成分を抽出し、その変動成分
を外周エツジ位置のデータから排除する処理を行う。そ
して、その処理後の外周エツジ位置のデータ（曲線Ｌ２
に対応する）に基づき、オリフラ角度の検出を行う。

さて、ステップ２において、エツジテーブル３６の記憶
データのフーリエ解析処理が行われ、前記のような偏心
の影響による正弦波状の変動成分（曲線Ｌ３に対応する
成分）が抽出される。

次のステップ３において、ステップ２により抽出された
偏心成分を除去するための処理が、エツジテーブル３６
に記憶されている外周エツジ位置データに施される。こ
れで、偏心の影響を排除した曲線Ｌ２に対応した外周エ
ツジ位置データがエツジテーブルに得られる。

次のステップ４において、エツジテーブル３６のデータ
を参照し、偏心の影響を排除した外周エツジ位置のプロ
ット曲線Ｌ２と特定の閾値レベルＴＨｂとの交差する角
度θａ、θｂを検出する処理が行われる。

次のステップ５で、角度θａ、θｂの中間の角度Ｏｃが
オリフラ角度として算出され、処理を終了する。

以−り説明したように、本実施例によれば、半導体ウェ
ハと回転チャックとの偏心の影響による外周エツジ位置
の変動を排除する処理を施した後のエツジテーブルの記
憶データに基づき、オリフラ角度検出が行われるから、
半導体ウェハと回転チャックとの偏心量が大きい場合で
も、オリフラ角度を高精度に検出することができる。

また、半導体ウェハの厚み変動により半導体ウェハの表
面とＣＣＤイメージセンサとの間隔が変動するが、その
変動によるＣＣＤイメージセンサの出力信号への影響は
無視できる。したがって、静電８微変位計を用いた従来
方式と違い　１１／、導体ウェハの厚み変動による検出
誤差は生じない。

第５図は、この発明の他の実施例の概要図である。この
図において、第１図と同等部分には同一符号が付されて
いる。

第１図との構成の違いは、ＣＯＤイメージセンサ２０の
出力画信号を２値化回路３７に通して閾値レベルＴＨａ
で２値化し、この２値化により得られた画信号のビット
パターンを、シリアル／パラレル変換回路３８によりパ
ラレルのビットパターンに変換し、このビットパターン
を外周エツジ位置のデータ（前記実施例におけるスキャ
ンアドレスに対応する）としてＣＰＵ２８へ入力する点
である。

第６図は、この実施例におけるオリフラ角度検出動作の
概略フローチャートである。この図を参照し、オリフラ
角度検出動作を説明する。

まずステップ１１は第２図のステップ１と同様の処理ス
テップである。ただし、この時の外周エツジ位置データ
は、半導体ウェハの外周エツジ位置より外側が°゛Ｏ”
、内側が“ｌ”のビットパターンである。

次のステップ１２では、エツジテーブル３６に記憶され
ている各外周エツジ位置のビットパターンの“０”から
“１”への反転位置が外周エツジ位置として検出され、
このビットパターンはｒＦｔ　記実施例と同様な数値デ
ータに変換される。

このようにして前記実施例と同様のエツジテーブル３６
が作成されると、ステップ１３以降の処理が実行される
。ステップ１３からステップ１６は前記実施例のステッ
プ２からステップ５き同様の処理ステップである。

以上、二つの実施例について説明したが、この発明はそ
れだけに限定されるものではない。

例えば、プログラム処理により行われた機能をハードウ
ェアまたはファームウェアによって実現してもよい。

また、イメージセンサの出力画信号をアナログ／デジタ
ル変換器を通し画像データとしてメモリに格納し、この
１１！」像データから前記各実施例と同様に外周エツジ
位置を検出することも可能である。

ただし、画像データを格納するためのメモリスペースは
増加する。

偏心の影響による外周エツジ位置の揺らぎ成分の抽出方
法は、適宜変更してよい。

また、前記実施例では、１次元のＣＯＤイメージセンサ
を用いて外周エツジ位置を検出したが、他の１次元イメ
ージセンサまたは２次元イメージセンサを用いてもよい
。

その他、この発明はそのヅ旨を逸脱しない範囲内で適宜
変形して実施し得るものである。

［発明の効果］ 以」二の実施例に関連した説明から明らかなように、こ
の発明によれば、従来技術の問題点を解決し、゛μ導体
ウェハと回転チャックとの偏心による影響および半導体
ウェハの厚み変動による影響を受けることなく、オリフ
ラ角度の高精度検出が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明によるオリフラ角度検出方式の一実
施例のｍ要図、第２図はオリフラ角度検出動作の概略フ
ローチャート、第３図はＣＯＤイメージセンサの出力画
信号から半導体ウニ／１の外周エツジ位置を検出する動
作を説明するための波形図、第４図は外周エツジ位置、
偏心による変動成分、その変動成分を排除した外周エツ
ジ位置のそれぞれのプロット曲線を示す図、第５図は、
この発明によるオリフラ角度検出方式の他の実施例の概
要図、第６図は同地の実施例におけるオリフラ角度検出
動作の概略フローチャートである。 ｌＯ・・・半導体ウェハ、１０ａ・・・オリフラ、１２
・・・回転チャック、１８・・・ロータリエンコーダ、
２０・・・１次元ＣＯＤイメージセンサ、２２・・・イ
メージセンナ駆動回路、２４・・・エツジ検出回路、２
６・・・レジスタ、２８・・・ＣＰＵ１３２・・・メモ
リ、３６・・・エツジテーブル、３７・・・２値化回路
、３８・・・シリアル／パラレル変換回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転チャックにチャッキングされて回転する半導
   体ウェハの外周部を視野に納めるイメージセンサと、前
   記回転チャックの回転角度のデータを得る手段手段と、
   前記イメージセンサの出力信号から半導体ウェハの外周
   エッジ位置を検出し、その外周エッジ位置のデータを得
   る手段と、前記外周エッジ位置のデータと前記回転角度
   のデータとを対応付けて記憶する手段と、この記憶手段
   の記憶データから前記半導体ウェハと前記回転チャック
   との偏心の影響による外周エッジ位置の変動成分を抽出
   する手段と、この変動成分を前記記憶手段の記憶データ
   から排除する処理を行う手段と、この処理後のデータか
   ら前記半導体ウェハのオリフラの角度を求める手段とか
   らなるオリフラ角度検出方式。
2. （２）外周エッジ位置のデータは、外周エッジ位置に対
   応するイメージセンサのスキャンアドレスであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のオリフラ角度
   検出方式。（３）外周エッジ位置のデータは、イメージ
   センサの出力信号を特定の閾値レベルで２値化したビッ
   トパターンであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載のオリフラ角度検出方式。