TW202125613A - 工件孔偵測裝置以及工件孔偵測方法 - Google Patents

工件孔偵測裝置以及工件孔偵測方法 Download PDF

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Abstract

提供一種能夠安定地偵測配置於研磨機的定盤上的遊星輪的工件孔位置之工件孔偵測裝置。 在偵測配置於研磨機10的下定盤12上的遊星輪13的工件孔14的位置之工件孔偵測裝置中具備：雷射位移計R，測量到對象物體T為止的距離；邊緣偵測部33，使用雷射位移計R的測量值，並偵測三處以上的工件孔14的邊緣部的位置；以及中心計算部34，根據藉由邊緣偵測部33所偵測的三處以上的邊緣部的位置，來計算工件孔14的中心位置。

Description

工件孔偵測裝置以及工件孔偵測方法
本發明是有關一種工件孔偵測裝置以及工件孔偵測方法的發明，此工件孔偵測裝置以及工件孔偵測方法偵測保持藉由研磨機所研磨的晶圓之遊星輪的工件孔的位置。
自以往，在藉由研磨機來研磨晶圓之際偵測保持晶圓之遊星輪的工件孔的位置之工件孔偵測裝置為已知(例如，參照專利文獻1)。於以往的工件孔偵測裝置中，藉由以構成預定的中心角般而設置的二個攝影機來取得圖像資料。而且，根據自此圖像資料所得到的工件孔的邊緣部上的二個點的位置、以及攝影機間的中心角，來偵測工件孔的中心位置。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第4492155號
[發明欲解決之課題]
然而，在偵測工件孔的中心位置之際利用圖像資料的情況下，可想見由於遊星輪周圍的照明狀態的影響而圖像資料的品質不一，無法適當偵測工件孔的邊緣部的情形。又，因為利用圖像資料，所以在遊星輪與承載放置此遊星輪的定盤的研磨面(研磨墊等)的顏色相似的情況下，發生所謂的難以偵測工件孔的邊緣部的問題。
本發明為著眼於上述問題而完成，並以提供能夠安定地偵測配置於研磨機的定盤上的遊星輪的工件孔位置之工件孔偵測裝置以及工件孔偵測方法為目的。 [為解決課題之手段]
為了達成上述目的，本發明是偵測配置於研磨機的定盤上的遊星輪的工件孔的位置之工件孔偵測裝置，具備：距離測量部，測量到對象物體為止的距離；邊緣偵測部，使用所述距離測量部的測量值，並偵測三處以上所述工件孔的邊緣部的位置；以及中心計算部，根據藉由所述邊緣偵測部所偵測的三處以上的所述邊緣部的位置，來計算所述工件孔的中心位置。 [發明效果]
因此，能夠不受遊星輪周圍的照明狀態、遊星輪的顏色等的影響，而安定地偵測配置於研磨機的定盤上的遊星輪的工件孔位置。
以下，根據圖式中所示的實施例一來說明用於實施本發明的工件孔偵測裝置以及工件孔偵測方法的型態。
(實施例一) 以下，根據圖1~圖9來說明適用實施例一的工件孔偵測裝置的研磨系統1的結構。
圖1中所示的研磨系統1具備研磨機10、晶圓輸送機20、以及主控制器30。
研磨機10是藉由上定盤11以及下定盤12來研磨加工薄板狀的晶圓2的表背兩面的雙面研磨裝置。在此，晶圓2藉由附接於上定盤11的研磨墊11a、以及附接於下定盤12的研磨墊12a而被研磨加工。又，如圖2中所示地，晶圓2被容納在配置於研磨墊12a之上的遊星輪13的工件孔14內，藉由遊星輪13而被保持並被研磨加工。
遊星輪13是相較於晶圓2薄的圓盤狀的薄板部件。工件孔14是貫通遊星輪13的孔，被設定為相較於晶圓2的直徑略大的內徑尺寸。再者，於圖2中所示的例子中，雖然在遊星輪13形成一個工件孔14，但是形成於遊星輪13的工件孔14的數量可任意設定。
又，此遊星輪13在被配置於研磨墊12a上之際，圓周方向的朝向、位置被規定，且藉由例如研磨機10的控制器(未圖示)等來持續監看移動軌跡。藉此，下定盤12與遊星輪13的相對位置關係能夠隨時掌握，工件孔14的中心位置可藉由根據此位置關係的計算而求得。再者，以下將根據下定盤12與遊星輪13的相對位置關係所計算的工件孔14的中心位置稱為「示教位置α(參照圖4)」。此示教位置α藉由晶圓輸送機20的X-Y座標系統而規定。
晶圓輸送機20是根據來自主控制器30的控制指令而驅動，將晶圓2一片一片地自動輸送的機械臂。晶圓輸送機20具備可裝卸地保持晶圓2的輸送頭21、以及使輸送頭21向水平方向以及垂直方向移動的臂部22。
此晶圓輸送機20在晶圓2的研磨加工之前，將自收納許多晶圓2的裝載口(未圖示)所取出的晶圓2保持於輸送頭21。接著，操縱臂部22而將輸送頭21輸送到預定的工件孔14的上方位置為止。接著，自輸送頭21放開晶圓2並配置於工件孔14內。
又，晶圓輸送機20在晶圓2的研磨加工後，操縱臂部22而使輸送頭21移動到預定的工件孔14的上方位置為止。接下來，藉由輸送頭21來保持工件孔14內的晶圓2，並取出晶圓2。接著，操縱臂部22而將晶圓2輸送到未圖示的卸載口為止。
更進一步，在實施例一的輸送頭21安裝有雷射位移計R(距離測量部)。如圖3中所示地，此雷射位移計R是將雷射光S1照射於對象物體T，並根據由對象物體T所反射的反射光S2而非接觸地測量到對象物體T為止的距離L的距離感測器。
此雷射位移計R在驅動臂部22而移動輸送頭21之際，與輸送頭21成為一體地移動。又，因為晶圓輸送機20能夠使雷射位移計R的高度位置以保持一定的狀態就這樣移動，所以雷射位移計R能夠測量遊星輪13的厚度。又，此雷射位移計R正在藉由晶圓輸送機20移動時也可測量到對象物體T為止的距離。再者，在雷射位移計R的測量中，為了除去附著於對象物體T的水分，而對於對象物體T噴射空氣亦可。
主控制器30輸出控制指令到晶圓輸送機20，控制由晶圓輸送機20所進行的晶圓2的輸送，且控制由輸送頭21的移動所致的雷射位移計R的移動。又，主控制器30根據下定盤12與遊星輪13的相對位置關係來計算示教位置α，使用此示教位置α並偵測三處以上(於實施例一中是四處)工件孔14的邊緣部的位置。在此，「邊緣部」是工件孔14的內周緣部，並是工件孔14與遊星輪13的邊界。而且，根據所偵測的邊緣部的位置來計算工件孔14的中心位置。再者，工件孔14的邊緣部的位置、工件孔14的中心位置皆藉由晶圓輸送機20的X-Y座標系統而規定。更進一步，主控制器30在晶圓2的輸送後，根據完成輸送的晶圓的上表面高度，來推斷晶圓的輸送狀態。
亦即，此主控制器30具備示教位置計算部31、偵測位置設定部32、邊緣偵測部33、中心計算部34、輸送控制部35、以及晶圓狀態推斷部36。
當下定盤12與遊星輪13的相對位置關係的資訊被輸入時，則示教位置計算部31根據此位置關係資訊來計算示教位置α。再者，下定盤12與遊星輪13的位置關係資訊自例如研磨機10的控制器輸入。藉由示教位置計算部31所計算的示教位置α的資訊被輸入到偵測位置設定部32。
當自示教位置計算部31輸入示教位置α的資訊時，則偵測位置設定部32根據此示教位置資訊，來設定在偵測工件孔14的位置之際的各種偵測位置。又，偵測位置設定部32在晶圓2的輸送後，輸入藉由中心計算部34所計算的工件孔14的中心位置(以下，稱為「實際中心位置β(參照圖5)」)的資訊。而且，根據此實際中心位置資訊，來設定在推斷晶圓2的輸送狀態之際的各種偵測位置。在此，「偵測位置」是雷射位移計R的移動目標地點。藉由偵測位置設定部32所設定的偵測位置的資訊被輸入到輸送控制部35。
在此，在偵測工件孔14的位置時，成為在偵測工件孔14的邊緣部之際的基準值之遊星輪13的高度、以及第一邊緣位置P11、第二邊緣位置P13、第三邊緣位置P15、第四邊緣位置P17的四處位置(參照圖4)被偵測。因此，偵測位置設定部32設定圖4中所示的基準偵測位置P10、第一邊緣部偵測位置P12、第二邊緣部偵測位置P14、第三邊緣部偵測位置P16、以及第四邊緣部偵測位置P18。再者，「基準偵測位置P10」是在偵測遊星輪13的高度之際的雷射位移計R的移動目標地點。「第一邊緣部偵測位置P12」是在偵測第一邊緣位置P11之際的雷射位移計R的移動目標地點。「第二邊緣部偵測位置P14」是在偵測第二邊緣位置P13之際的雷射位移計R的移動目標地點。「第三邊緣部偵測位置P16」是在偵測第三邊緣位置P15之際的雷射位移計R的移動目標地點。「第四邊緣部偵測位置P18」是在偵測第四邊緣位置P17之際的雷射位移計R的移動目標地點。
又，如圖4中所示地，第一邊緣部偵測位置P12、第二邊緣部偵測位置P14、第三邊緣部偵測位置P16、第四邊緣部偵測位置P18藉由依序連接這四處位置的線段γ而被設定於可圍繞示教位置α的位置。亦即，偵測位置設定部32在設定邊緣部偵測位置之際，設定可圍繞示教位置α的三處以上的偵測位置。
而且，基準偵測位置P10根據示教位置α被設定於推斷為遊星輪13的基板部的位置。再者，「遊星輪13的基板部」是工件孔14的外側位置，並是未形成任何工件孔14、虛設孔等的平坦部分。又，在此，第一邊緣部偵測位置P12、第二邊緣部偵測位置P14、第三邊緣部偵測位置P16、第四邊緣部偵測位置P18全部根據示教位置α被設定於推斷為成為工件孔14的內側的位置。
更進一步，在推斷晶圓2的輸送狀態時，於實施例一中，偵測成為在判定晶圓輸送狀態之際的基準值之遊星輪13的高度、以及完成輸送的晶圓2的上表面高度。因此，偵測位置設定部32設定圖5中所示的基準偵測位置P20、以及高度偵測開始位置P21。再者，「基準偵測位置P20」是在偵測遊星輪13的高度之際的雷射位移計R的移動目標地點。「高度偵測開始位置P21」是在偵測晶圓2的上表面高度之際的雷射位移計R的移動目標地點。
在此，基準偵測位置P20根據實際中心位置β被設定於推斷為遊星輪13的基板部的位置。又，高度偵測開始位置P21根據實際中心位置β被設定於推斷為晶圓2的位置。
當雷射位移計R的測量值被輸入時，則邊緣偵測部33根據此測量值來偵測三處以上(於實施例一中是第一邊緣位置P11~第四邊緣位置P17的四處)工件孔14的邊緣部的位置。藉由邊緣偵測部33所偵測的邊緣部的位置資訊被輸入到中心計算部34。
此邊緣偵測部33在偵測邊緣部之際，首先，根據使雷射位移計R移動到基準偵測位置P10而得到的測量值來設定基準值。在此，將自在基準偵測位置P10所得到的測量值減去預定值的數值作為基準值。接下來，判斷一邊使雷射位移計R自第一邊緣部偵測位置P12沿著預定軌跡移動一邊得到的測量值是否超過基準值。而且，根據在測量值已超過基準值的時間點的雷射位移計R的移動量x、以及第一邊緣部偵測位置P12，來偵測第一邊緣位置P11(參照圖6)。
再者，邊緣偵測部33對於第二邊緣位置P13、第三邊緣位置P15、第四邊緣位置P17，每當使雷射位移計R移動時，也與第一邊緣位置P11相同地進行偵測。亦即，到偵測三處以上邊緣部的位置(第一邊緣位置P11等)為止，邊緣偵測部33重複一邊使雷射位移計R自邊緣部偵測位置(第一邊緣部偵測位置P12等)移動，一邊偵測邊緣部的位置(第一邊緣位置P11等)。
中心計算部34自邊緣偵測部33輸入三處以上(於實施例一中，是第一邊緣位置P11~第四邊緣位置P17的四處)的邊緣部的位置資訊。而且，根據此邊緣部的位置資訊來計算實際中心位置β。藉由中心計算部34所計算的實際中心位置β的資訊被輸入到輸送控制部35。再者，實際中心位置β可利用三處以上的邊緣部的位置資訊以及一般的圓的方程式而求得。
輸送控制部35自偵測位置設定部32輸入各種偵測位置(基準偵測位置P10等)的資訊，並根據此各種偵測位置，來將控制指令輸出到晶圓輸送機20。而且，藉由事先已決定的順序以及時間點來將各種偵測位置作為移動目標地點而使雷射位移計R移動。又，輸送控制部35在使雷射位移計R移動到預定的偵測位置(第一邊緣位置P11等)之後，將控制指令輸出到晶圓輸送機20，使雷射位移計R向事先已決定的方向移動。
晶圓狀態推斷部36在晶圓2的輸送後，雷射位移計R的測量值被輸入，並根據此測量值來推斷完成輸送的晶圓2的輸送狀態。再者，藉由晶圓狀態推斷部36所推斷的輸送狀態資訊被輸入到例如研磨機10的控制器等，並向研磨系統1的操作者等通知亦可。
此晶圓狀態推斷部36在推斷晶圓的輸送狀態之際，首先，根據在使雷射位移計R移動到基準偵測位置P20時所得到的測量值來設定基準範圍(上閾值以及下閾值)。接下來，使雷射位移計R向高度偵測開始位置P21移動，判斷一邊自此高度偵測開始位置P21沿著事先已設定的預定的軌跡(在此，沿著晶圓2的周緣部的環狀軌跡3)移動一邊得到的測量值(晶圓的上表面高度)是否超過基準範圍。
例如，如圖7(a)中所示地，在晶圓2被正常配置於工件孔14內的情況下，雷射位移計R一邊沿著環狀軌跡3移動一邊得到的測量值收斂於基準範圍內(參照圖7(b))。亦即，晶圓狀態推斷部36在已判斷測量值收斂於基準範圍內時，推斷晶圓2被正常配置。
相對於此，如圖8(a)中所示地，在晶圓2裝載於工件孔14的邊緣部的情況下，測量值於雷射位移計R一邊沿著環狀軌跡3移動的測量中途超過基準範圍(參照圖8(b))。再者，雖然根據高度偵測開始位置P21的設定位置與晶圓2的裝載位置的關係可得到圖8(c)中所示的測量值，但是即使在此情況下，測量值也於雷射位移計R一邊沿著環狀軌跡3移動的測量中途超過基準範圍。更進一步，如圖9(a)中所示地，即使晶圓2被配置於工件孔14內，在由於漿料、水等的影響而自研磨墊12a浮起的情況下，測量值也於雷射位移計R一邊沿著環狀軌跡3移動的測量中途超過基準範圍(參照圖9(b))。因此，晶圓狀態推斷部36在已判斷得到超過基準範圍的測量值時，推斷晶圓2未被正常配置。
以下，根據圖10中所示的流程圖來說明藉由實施例一的主控制器30所執行的晶圓輸送控制處理的各個步驟。再者，此晶圓輸送控制處理被重複執行到將晶圓2配置於研磨墊12a上的全部的遊星輪13的工件孔14為止。
於步驟S1中，判斷是否開始晶圓2的輸送。在是(輸送開始)的情況下，向步驟S2前進。在否(未輸送)的情況下，重複步驟S1。再者，輸送的開始判斷藉由例如輸送控制部35來進行。
於步驟S2(第一步驟)中，繼於步驟S1中的為輸送開始的判斷之後，藉由示教位置計算部31來計算示教位置，並藉由偵測位置設定部32讀入所計算的示教位置α的資訊，向步驟S3前進。
於步驟S3(第一步驟)中，繼於步驟S2中的示教位置資訊的讀入之後，藉由偵測位置設定部32並根據示教位置資訊，來設定在偵測工件孔14的位置之際的各種偵測位置(基準偵測位置P10、第一邊緣部偵測位置P12、第二邊緣部偵測位置P14、第三邊緣部偵測位置P16、第四邊緣部偵測位置P18)，並向步驟S4前進。
於步驟S4(第一步驟)中，繼於步驟S3中的偵測位置的設定之後，將控制指令自輸送控制部35輸出到晶圓輸送機20，並將藉由步驟S3所設定的基準偵測位置P10作為移動目標地點而移動雷射位移計R，向步驟S5前進。
於步驟S5(第一步驟)中，繼於步驟S4中的雷射位移計R的移動之後，藉由雷射位移計R來測量到基準偵測位置P10為止的距離，並向步驟S6前進。在此，基準偵測位置P10因為被設定於推斷為遊星輪13的基板部的位置，所以遊星輪高度被偵測。而且，根據此遊星輪高度來設定在偵測工件孔14的邊緣部之際的基準值。
於步驟S6(第一步驟)中，繼於步驟S5中的遊星輪高度的偵測之後，將控制指令自輸送控制部35輸出到晶圓輸送機20，並將藉由步驟S3所設定的第一邊緣部偵測位置P12作為移動目標地點而移動雷射位移計R，向步驟S7前進。
於步驟S7(第一步驟)中，繼於步驟S6中的雷射位移計R的移動之後，一邊使雷射位移計R向事先已決定的方向移動，一邊藉由雷射位移計R來測量到存在於下方的遊星輪13或研磨墊12a為止的距離。而且，根據在此時所得到的測量值以及自藉由步驟S5所偵測的遊星輪高度所設定的基準值，並藉由邊緣偵測部33來偵測第一邊緣位置P11，向步驟S8前進。
於步驟S8(第一步驟)中，繼於步驟S7中的第一邊緣位置P11的偵測之後，將控制指令自輸送控制部35輸出到晶圓輸送機20，並將藉由步驟S3所設定的第二邊緣部偵測位置P14作為移動目標地點而移動雷射位移計R，向步驟S9前進。
於步驟S9(第一步驟)中，繼於步驟S8中的雷射位移計R的移動之後，一邊使雷射位移計R向事先已決定的方向移動，一邊藉由雷射位移計R來測量到存在於下方的遊星輪13或研磨墊12a為止的距離。而且，根據在此時所得到的測量值以及藉由步驟S5所設定的基準值，並藉由邊緣偵測部33來偵測第二邊緣位置P13，向步驟S10前進。
於步驟S10(第一步驟)中，繼於步驟S9中的第二邊緣位置P13的偵測之後，將控制指令自輸送控制部35輸出到晶圓輸送機20，並將藉由步驟S3所設定的第三邊緣部偵測位置P16作為移動目標地點而移動雷射位移計R，向步驟S11前進。
於步驟S11(第一步驟)中，繼於步驟S10中的雷射位移計R的移動之後，一邊使雷射位移計R向事先已決定的方向移動，一邊藉由雷射位移計R來測量到存在於下方的遊星輪13或研磨墊12a為止的距離。而且，根據在此時所得到的測量值以及藉由步驟S5所設定的基準值，並藉由邊緣偵測部33來偵測第三邊緣位置P15，向步驟S12前進。
於步驟S12(第一步驟)中，繼於步驟S11中的第三邊緣位置P15的偵測之後，將控制指令自輸送控制部35輸出到晶圓輸送機20，並將藉由步驟S3所設定的第四邊緣部偵測位置P18作為移動目標地點而移動雷射位移計R，向步驟S13前進。
於步驟S13(第一步驟)中，繼於步驟S12中的雷射位移計R的移動之後，一邊使雷射位移計R向事先已決定的方向移動，一邊藉由雷射位移計R來測量到存在於下方的遊星輪13或研磨墊12a為止的距離。而且，根據在此時所得到的測量值以及藉由步驟S5所設定的基準值，並藉由邊緣偵測部33來偵測第四邊緣位置P17，向步驟S14前進。
於步驟S14(第二步驟)中，繼於步驟S13中的第四邊緣位置P17的偵測之後，根據第一邊緣位置P11、第二邊緣位置P13、第三邊緣位置P15、第四邊緣位置P17，並藉由中心計算部34來計算實際中心位置β，並向步驟S15前進。
於步驟S15中，繼於步驟S14中的實際中心位置β的計算之後，將控制指令自輸送控制部35輸出到晶圓輸送機20，並將晶圓2輸送到工件孔14內，向步驟S16前進。在此時，於輸送控制部35中，求得藉由示教位置計算部31所計算的示教位置α與藉由中心計算部34所計算的實際中心位置β的差異(偏移量)。接下來，對於示教位置α修正所計算出的差異(偏移量)並設定目標位置。而且，輸出使保持於輸送頭21的晶圓2之中心位置與此目標位置一致的控制指令，並控制臂部22使得晶圓2被配置於工件孔14的中心位置。
步驟S16(第三步驟)繼於步驟S15中的晶圓2的輸送之後，將控制指令自輸送控制部35輸出到晶圓輸送機20，並偵測完成輸送的晶圓2的上表面高度，向步驟S17前進。
在此，在偵測晶圓2的上表面高度之前，首先，偵測位置設定部32根據實際中心位置β來設定基準偵測位置P20、以及高度偵測開始位置P21。接下來，輸送控制部35將雷射位移計R移動到基準偵測位置P20，雷射位移計R測量到基準偵測位置P20為止的距離。再者，晶圓狀態推斷部36根據在此時所得到的測量值來設定基準範圍(上閾值以及下閾值)。其後，輸送控制部35向高度偵測開始位置P21移動雷射位移計R。而且，雷射位移計R一邊自此高度偵測開始位置P21沿著事先已設定的環狀軌跡3移動，一邊偵測晶圓2的上表面高度。
於步驟S17(第四步驟)中，繼於步驟S16中的晶圓2的上表面高度的偵測之後，根據藉由步驟S16所偵測的晶圓2的上表面高度、以及自到基準偵測位置P20為止的距離所設定的基準範圍，並藉由晶圓狀態推斷部36來推斷晶圓2的輸送狀態，向結束前進。
以下，說明實施例一的工件孔偵測裝置以及工件孔偵測方法的「工件孔位置偵測作用」。
為了在實施例一的研磨系統1中研磨加工晶圓2，使用晶圓輸送機20並將晶圓2自動輸送到研磨機10的下定盤12上。在此，在下定盤12事先附接有研磨墊12a，並在其上配置有具有工件孔14的遊星輪13。亦即，晶圓輸送機20需要將晶圓2於已決定的狀態下輸送到已決定的工件孔14之中。
另一方面，遊星輪13在被配置於研磨墊12a上時的圓周方向的朝向、位置被規定，且移動軌跡被持續監看。因此，下定盤12與遊星輪13的相對位置關係隨時被掌握，工件孔14的中心位置也作為示教位置α被求得。然而，由於研磨機10的太陽齒輪、內齒輪的齒隙、遊星輪的齒隙、更進一步由磨耗所致的齒隙的增加等，實際的工件孔14的中心位置有自示教位置α偏離的情形。因此，當將示教位置α作為目標位置而輸送晶圓2時，則產生未適當進行晶圓2的輸送的情況。
因此，於實施例一的晶圓輸送機20中，為了識別應該配置晶圓2的工件孔14的位置，在晶圓2的配置前使用雷射位移計R並偵測三處以上的工件孔14的邊緣部的位置，計算藉由晶圓輸送機20的X-Y座標系統所規定的實際中心位置β。接著，修正此實際中心位置β與事先已求得的示教位置α的差異並配置晶圓2。
亦即，在主控制器30的輸送控制部35中，執行圖10中所示的流程圖的步驟S1，若判斷為開始晶圓2的輸送的話，執行步驟S2。藉此，示教位置計算部31計算示教位置α，偵測位置設定部32讀入藉由示教位置計算部31所計算的示教位置α的資訊。
接下來，偵測位置設定部32執行步驟S3，根據示教位置資訊來設定在偵測工件孔14的位置之際的各種偵測位置(基準偵測位置P10、第一邊緣部偵測位置P12、第二邊緣部偵測位置P14、第三邊緣部偵測位置P16、第四邊緣部偵測位置P18)。
在此，第一邊緣部偵測位置P12、第二邊緣部偵測位置P14、第三邊緣部偵測位置P16、第四邊緣部偵測位置P18藉由連接這四處位置的線段γ而被設定於可圍繞示教位置α的位置。又，基準偵測位置P10根據示教位置α被設定於推斷為遊星輪13的基板部的位置。
若藉由偵測位置設定部32而偵測位置被設定的話，步驟S4、步驟S5被執行，輸送控制部35將基準偵測位置P10作為移動目標地點而移動雷射位移計R，藉由雷射位移計R來測量到基準偵測位置P10為止的距離。在此，基準偵測位置P10是遊星輪13的沒有工件孔14的位置。因此，雷射位移計R能夠偵測遊星輪13的高度。
若遊星輪高度被偵測的話，步驟S6、步驟S7被執行。亦即，輸送控制部35將第一邊緣部偵測位置P12作為移動目標地點而移動雷射位移計R。雷射位移計R一邊自第一邊緣部偵測位置P12移動，一邊測量到對象物體(遊星輪13或研磨墊12a)為止的距離。邊緣偵測部33比較在此時所得到的測量值與自事先已偵測的遊星輪高度所求得的基準值，並偵測第一邊緣位置P11。
若第一邊緣位置P11被偵測的話，步驟S8、步驟S9被執行。亦即，輸送控制部35將第二邊緣部偵測位置P14作為移動目標地點而移動雷射位移計R。雷射位移計R一邊自第二邊緣部偵測位置P14移動，一邊測量到對象物體(遊星輪13或研磨墊12a)為止的距離。邊緣偵測部33比較在此時所得到的測量值與自事先已偵測的遊星輪高度所求得的基準值，並偵測第二邊緣位置P13。
若第二邊緣位置P13被偵測的話，步驟S10、步驟S11被執行。亦即，輸送控制部35將第三邊緣部偵測位置P16作為移動目標地點而移動雷射位移計R。雷射位移計R一邊自第三邊緣部偵測位置P16移動，一邊測量到對象物體(遊星輪13或研磨墊12a)為止的距離。邊緣偵測部33比較在此時所得到的測量值與自事先已偵測的遊星輪高度所求得的基準值，並偵測第三邊緣位置P15。
若第三邊緣位置P15被偵測的話，步驟S12、步驟S13被執行。亦即，輸送控制部35將第四邊緣部偵測位置P18作為移動目標地點而移動雷射位移計R。雷射位移計R一邊自第四邊緣部偵測位置P18移動，一邊測量到對象物體(遊星輪13或研磨墊12a)為止的距離。邊緣偵測部33比較在此時所得到的測量值與自事先已偵測的遊星輪高度所求得的基準值，並偵測第四邊緣位置P17。
若四處邊緣位置(第一邊緣位置P11、第二邊緣位置P13、第三邊緣位置P15、第四邊緣位置P17，以下相同)被偵測的話，步驟S14被執行，中心計算部34利用四處邊緣位置的資訊、以及圓的方程式而計算實際中心位置β。
而且，若實際中心位置β被計算的話，輸送控制部35執行步驟S15。亦即，輸送控制部35求得示教位置α與實際中心位置β的差異(偏差量)，並藉由此差異(偏差量)修正示教位置α而輸出使晶圓2的中心位置與所設定的目標位置一致的控制指令，將晶圓2配置於工件孔14的中心。
如此，雖然於實施例一中根據四處邊緣部的位置的資訊來偵測實際中心位置β，但是此四處邊緣部的位置，是根據使測量到對象物體T為止的距離的雷射位移計R一邊移動一邊測量到對象物體T為止的距離而得到的測量值來偵測。因此，能夠不受偵測裝置周圍的照明狀態、遊星輪13的顏色的影響等，而偵測工件孔14的邊緣部的位置。
藉此，能夠安定地偵測配置於研磨機10的下定盤12上的遊星輪13的工件孔14的位置。而且，因為能夠安定地掌握工件孔14的位置，所以將晶圓2以已決定的狀態並精準度良好地配置於已決定的位置成為可能。
又，到對象物體T為止的距離藉由由雷射光的反射光來測量此距離的雷射位移計R而被測量。因此，因為能夠不與遊星輪13、研磨墊12a接觸而測量距離，所以能夠一邊移動到對象物體T為止的距離L，一邊高精準度地測量。藉此，能夠高精準度地偵測工件孔14的邊緣部的位置。
更進一步，於實施例一中，此雷射位移計R被安裝於輸送晶圓2的晶圓輸送機20的輸送頭21。因此，能夠利用移動到工件孔14的附近為止的晶圓輸送機20而使雷射位移計R移動，即使不另外設置使雷射位移計R移動的機構，也能夠使雷射位移計R移動到適當的位置，並高精準度地偵測工件孔14的邊緣部的位置。
又，於實施例一中，監看下定盤12與遊星輪13的相對位置關係，並藉由示教位置計算部31，根據下定盤12與遊星輪13的相對位置關係來計算示教位置α。藉此，偵測位置設定部32根據示教位置α能夠設定在偵測工件孔14的位置之際的各種偵測位置。亦即，能夠以示教位置α為基準來偵測工件孔14的邊緣部的位置。因此，不需要使雷射位移計R不必要地移動，而於短時間內的工件孔14的邊緣部的位置偵測成為可能。
而且，藉由偵測位置設定部32所設定的邊緣部偵測位置(第一邊緣部偵測位置P12、第二邊緣部偵測位置P14、第三邊緣部偵測位置P16、第四邊緣部偵測位置P18，以下相同)藉由連接此四處位置的線段γ而被設定於可圍繞示教位置α的位置。
亦即，偵測位置設定部32在偵測工件孔14的邊緣部的位置之際，設定三處以上可圍繞示教位置α的邊緣部偵測位置。而且，邊緣偵測部33重複一邊使雷射位移計R自各個邊緣部偵測位置移動、一邊偵測工件孔14的邊緣部的位置，並偵測三處以上工件孔14的邊緣部的位置。因此，如圖4中所示地，藉由邊緣偵測部33所偵測的工件孔14的邊緣部的位置成為圍繞示教位置α的位置，以期能夠提升在根據工件孔14的邊緣部的位置來計算實際中心位置β之際的計算精準度。
而且，於實施例一中，偵測四處邊緣部的位置。因此，在計算實際中心位置β之際，建立四個計算式成為可能，與例如偵測三處工件孔14的邊緣部的位置的情況比較，能夠提高計算精準度。
以下，說明實施例一的工件孔偵測裝置以及工件孔偵測方法的「晶圓輸送狀態推斷作用」。
於實施例一的研磨系統1中，若輸送晶圓2的話，執行如圖10中所示的流程圖中的步驟S16，並設定晶圓2的上表面高度。亦即，首先，偵測位置設定部32根據實際中心位置β來設定基準偵測位置P20以及高度偵測開始位置P21。而且，輸送控制部35驅動晶圓輸送機20，使雷射位移計R移動到基準偵測位置P20為止，並測量到此基準偵測位置P20為止的距離。在此，基準偵測位置P20是被推斷為遊星輪13的基板部的位置。因此，雷射位移計R能夠偵測遊星輪13的高度。又，在此時，晶圓狀態推斷部36根據遊星輪高度來設定在推斷晶圓2的輸送狀態之際的基準範圍。而且，輸送控制部35驅動晶圓輸送機20，使雷射位移計R自高度偵測開始位置P21沿著環狀軌跡3移動。雷射位移計R一邊移動一邊測量到晶圓2為止的距離，並偵測晶圓2的上表面高度。
若藉由雷射位移計R來偵測晶圓2的上表面高度的話，執行步驟S17，晶圓狀態推斷部36比較所偵測的晶圓2的上表面高度與事先已設定的基準範圍，推斷晶圓2的輸送狀態。
如此，於實施例一中，具備：晶圓狀態推斷部36，根據藉由雷射位移計R所測量之完成輸送的晶圓2的上表面高度，來推斷晶圓2的輸送狀態。
藉此，在晶圓2裝載於工件孔14的邊緣部的情況(參照圖8(a))、晶圓2自研磨墊12a浮起的情況(參照圖9(a))等，在已推斷晶圓2未以已決定的狀態被配置於已決定的位置時，藉由向研磨系統1的操作者等通知此輸送資訊，能夠修正完成輸送的晶圓2的位置、狀態、中止晶圓2的研磨加工。亦即，能夠防止對於未以已決定的狀態被配置於已決定的位置的晶圓2進行研磨加工。
以上，雖然已根據實施例一來說明本發明的工件孔偵測裝置以及工件孔偵測方法，但是對於具體的結構並不限於此實施例，在不脫離依照發明申請專利範圍的各個請求項的發明的主旨的範圍內，容許設計的變更、追加等。
雖然於實施例一中表示藉由依序連接這四處邊緣部偵測位置的線段γ而將邊緣部偵測位置設定於可圍繞示教位置α的位置的例子，但是不限於此。如圖11中所示地，因為偵測三處以上的工件孔14的邊緣部的位置即可，所以將三處以上的邊緣部偵測位置(於圖11中所示的例子中，第一邊緣部偵測位置P12'、第二邊緣部偵測位置P14'、第三邊緣部偵測位置P16'、第四邊緣部偵測位置P18')設定於不圍繞示教位置α的位置亦可。亦即，邊緣部偵測位置能夠任意設定。
又，雖然於實施例一中表示全部的邊緣部偵測位置根據示教位置α被設定於推斷為成為工件孔14的內側的位置的例子，但是不限於此。將邊緣部偵測位置設定於工件孔14的外側(被推斷為遊星輪13的基板部的位置)亦可。再者，在將邊緣部偵測位置設定於工件孔14的內側的位置，並一邊使雷射位移計R自工件孔14的內側朝向外側移動一邊測量的情況下，藉由隨著雷射位移計R的移動將空氣吹送到遊星輪13，而易於除去附著於工件孔14的邊緣部的水分，能夠抑制測量誤差的發生。
更進一步，不具備示教位置計算部31、偵測位置設定部32，不設定邊緣部偵測位置，並使用一邊使雷射位移計R自任意的位置向任意的方向移動一邊所得到的測量值來偵測工件孔14的邊緣部的位置亦可。
又，於實施例一中表示根據使雷射位移計R沿著晶圓2的周緣部的環狀軌跡3移動而得到的測量值來推斷晶圓2的輸送狀態的例子。然而，因為能夠於多個位置偵測完成輸送的晶圓2的高度即可，所以不限於此。
例如，如圖12(a)中所示地，根據使雷射位移計R沿著正交於實際中心位置β的二條直線狀的軌跡(第一軌跡4、第二軌跡5)移動而得到的測量值，來推斷晶圓2的輸送狀態亦可。此時，如圖12(b)中所示地，即使使雷射位移計R沿著第二軌跡5移動而得到的測量值為定值，在使雷射位移計R沿著第一軌跡4移動而得到的測量值超過上閾值的情況下，晶圓狀態推斷部36也判斷得到超過基準範圍的測量值，並推斷晶圓2未被正常配置。
又，如圖13(a)中所示地，使雷射位移計R在晶圓2的周緣部附近的任意的六處測量點(6a、6b、6c、6d、6e、6f)的上方位置移動，根據在各個測量點6a~6f中的晶圓2的高度位置來推斷晶圓2的輸送狀態亦可。此時，如圖13(b)中所示地，在六處測量點6a~6f的任一者超過基準範圍的情況下，晶圓狀態推斷部36推斷晶圓2未被正常配置。
又，雖然於實施例一中表示使用藉由雷射光的反射光S2來測量距離的雷射位移計R作為測量到對象物體T為止的距離的距離測量部之例子，但是不限於此。例如，為將伸縮的測量桿延伸到對象物體T為止，藉由桿的長度來測量距離的距離測量器等亦可。
又，雖然於實施例一中表示將晶圓2輸送到形成於遊星輪13的一個工件孔14的例子，但是在遊星輪13形成有多個工件孔14亦可。在此情況下，例如，能夠一個一個地依序偵測多個工件孔14的實際中心位置，並將晶圓2依序配置於已偵測實際中心位置的工件孔14。
又，工件孔14的實際中心位置β的偵測於藉由輸送頭21來保持晶圓2的狀態下進行亦可，於未保持晶圓2的狀態下進行亦可。在保持晶圓2的狀態下偵測實際中心位置β的情況下，在實際中心位置β的偵測後，不需為了保持晶圓2而驅動臂部22。因此，能夠抑制晶圓2的輸送時間的增長。
1:研磨系統 2:晶圓 3:環狀軌跡 4:第一軌跡 5:第二軌跡 6a~6f:測量點 10:研磨機 11:上定盤 11a:研磨墊 12:下定盤 12a:研磨墊 13:遊星輪 14:工件孔 20:晶圓輸送機 21:輸送頭 22:臂部 30:主控制器 31:示教位置計算部 32:偵測位置設定部 33:邊緣偵測部 34:中心計算部 35:輸送控制部 36:晶圓狀態推斷部 L:距離 P10:基準偵測位置 P11:第一邊緣位置 P12、P12':第一邊緣部偵測位置 P13:第二邊緣位置 P14、P14':第二邊緣部偵測位置 P15:第三邊緣位置 P16、P16':第三邊緣部偵測位置 P17:第四邊緣位置 P18、P18':第四邊緣部偵測位置 P20:基準偵測位置 P21:高度偵測開始位置 R:雷射位移計(距離測量部) S1:雷射光 S2:反射光 T:對象物體 x:移動量 α:示教位置 β:實際中心位置 γ:線段 S1~S17:步驟
圖1是概略表示適用實施例一的工件孔偵測裝置的研磨系統的全體結構的側面圖； 圖2是概略表示適用實施例一的工件孔偵測裝置的研磨系統的全體結構的平面圖； 圖3是表示雷射位移計的測量原理的說明圖； 圖4是表示在工件孔偵測時所設定的各種偵測位置、以及所偵測的邊緣位置的說明圖； 圖5是表示在晶圓輸送狀態推斷時所設定的各種偵測位置、以及雷射位移計的移動軌跡的說明圖； 圖6是表示在邊緣位置偵測時的雷射位移計的測量值的圖； 圖7(a)是表示在晶圓正常輸送時的晶圓狀態的說明圖，(b)是表示在晶圓正常輸送時的雷射位移計的測量值的圖； 圖8(a)是表示在晶圓騎上時的晶圓狀態的說明圖，(b)是表示在晶圓騎上時的雷射位移計的測量值的第一圖，(c)是表示在晶圓騎上時的雷射位移計的測量值的第二圖； 圖9(a)是表示在晶圓浮起時的晶圓狀態的說明圖，(b)是表示在晶圓浮起時的雷射位移計的測量值的圖； 圖10是表示藉由實施例一的主控制器所執行的晶圓輸送控制處理的流程圖； 圖11是表示邊緣部偵測位置的其他的設定例的說明圖； 圖12(a)是表示在晶圓輸送狀態推斷時的雷射位移計的移動軌跡的第一變形例的說明圖，(b)是表示在沿著第一變形例的移動軌跡偵測晶圓上表面高度時的晶圓騎上時的雷射位移計的偵測值的圖；以及 圖13(a)是表示在晶圓輸送狀態推斷時的雷射位移計的移動軌跡的第二變形例的說明圖，(b)是表示在沿著第二變形例的移動軌跡偵測晶圓上表面高度時的晶圓騎上時的雷射位移計的偵測值的圖。
1:研磨系統
2:晶圓
10:研磨機
11:上定盤
11a:研磨墊
12:下定盤
12a:研磨墊
13:遊星輪
14:工件孔
20:晶圓輸送機
21:輸送頭
22:臂部
30:主控制器
31:示教位置計算部
32:偵測位置設定部
33:邊緣偵測部
34:中心計算部
35:輸送控制部
36:晶圓狀態推斷部
R:雷射位移計(距離測量部)

Claims (10)

  1. 一種工件孔偵測裝置，在偵測配置於研磨機的定盤之上的遊星輪的工件孔的位置之工件孔偵測裝置中具備： 距離測量部，測量到對象物體為止的距離； 邊緣偵測部，使用所述距離測量部的測量值，並偵測三處以上所述工件孔的邊緣部的位置；以及 中心計算部，根據藉由所述邊緣偵測部所偵測的三處以上的所述邊緣部的位置，來計算所述工件孔的中心位置。
  2. 如請求項1所述的工件孔偵測裝置，其中所述距離測量部是藉由雷射光的反射光來測量所述距離的雷射位移計。
  3. 如請求項1所述的工件孔偵測裝置，其中具備：示教位置計算部，根據所述定盤與所述遊星輪的相對位置，來計算所述工件孔的中心位置。
  4. 如請求項2所述的工件孔偵測裝置，其中具備：示教位置計算部，根據所述定盤與所述遊星輪的相對位置，來計算所述工件孔的中心位置。
  5. 如請求項1至請求項4中任一項所述的工件孔偵測裝置，其中具備：晶圓狀態推斷部，根據藉由所述距離測量部所測量之完成輸送的晶圓的上表面高度，來推斷所述晶圓的輸送狀態。
  6. 如請求項1至請求項4中任一項所述的工件孔偵測裝置，其中所述距離測量部安裝於將晶圓輸送到所述工件孔內的晶圓輸送機。
  7. 如請求項5所述的工件孔偵測裝置，其中所述距離測量部安裝於將晶圓輸送到所述工件孔內的晶圓輸送機。
  8. 一種工件孔偵測方法，在偵測配置於研磨機的定盤之上的遊星輪的工件孔的位置之工件孔偵測方法中具備： 第一步驟，根據一邊使距離測量部移動一邊測量到對象物體為止的距離而得到的測量值，來偵測三處以上所述工件孔的邊緣部的位置；以及 第二步驟，根據三處以上的所述邊緣部的位置，來計算所述工件孔的中心位置。
  9. 如請求項8所述的工件孔偵測方法，其中於所述第一步驟中在偵測所述邊緣部的位置之際，設定三處以上邊緣部偵測位置，並一邊使所述距離測量部自所述邊緣部偵測位置移動，一邊偵測三處以上所述邊緣部的位置，其中所述邊緣部偵測位置可圍繞自所述定盤與所述遊星輪的相對位置所計算之所述工件孔的中心位置。
  10. 如請求項8或請求項9所述的工件孔偵測方法，其中具有： 第三步驟，在所述晶圓輸送後，使用所述距離測量部並偵測完成輸送的晶圓的上表面高度；以及 第四步驟，根據所述晶圓的上表面高度，來推斷所述晶圓的輸送狀態。
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