TWI678760B

TWI678760B - 定位裝置及基板處理裝置

Info

Publication number: TWI678760B
Application number: TW104130447A
Authority: TW
Inventors: 兒玉俊昭; Toshiaki Kodama; 山內徹; Toru Yamauchi
Original assignee: 日商東京威力科創股份有限公司; Tokyo Electron Limited
Priority date: 2014-09-17
Filing date: 2015-09-15
Publication date: 2019-12-01
Also published as: JP6394220B2; KR20160033049A; TW201624601A; US9620402B2; US20160078626A1; JP2016063028A

Abstract

提供一種可藉由簡單之構成的裝置，高精度地檢測設置於晶圓之下面側的定位標記，並且預測晶圓之彎曲狀態的技術。

構成如下之裝置，其係具備有：攝像部，以跨越晶圓之周緣，形成有向晶圓之徑方向延伸之帶狀之攝像區域的方式，進行拍攝；升降部，使前述載置部相對於前述攝像部升降；及控制部。控制部，係執行：在藉由攝像部所獲得之晶圓之徑方向的亮度分布圖案中，以使成為攝像部對焦時之亮度之變化率的方式，控制前述升降部的步驟；根據相對於對焦於無彎曲之標準晶圓時之攝像部的相對高度位置之攝像部的相對升降量，預測晶圓之彎曲狀態的步驟；及使前述載置部旋轉，且藉由前述攝像部來檢測晶圓之定位標記的步驟。

Description

定位裝置及基板處理裝置

本發明，係關於以拍攝基板的方式來光學式地檢測定位標記的定位裝置及包含有該定位裝置的基板處理裝置。

在作為基板處理裝置的半導體製造裝置中，作為基板的半導體晶圓(以下，稱為「晶圓」)，係藉由搬送機構被收授至處理模組而接受處理。在藉由搬送機構被搬送至處理模組之前，有晶圓被搬送至用以將基板收授至該搬送機構的定位裝置，從而檢測其周端之位置及方向的情形。而且，根據該檢測結果，前述搬送機構，係從該定位裝置來接收晶圓，該晶圓，係以朝向預定方向的方式，被搬送至前述處理模組內，並且被搬送至預定位置。

然而，以往，在晶圓，係設置有被稱為表示其方向之溝槽的缺口，前述定位裝置，係構成為可檢測該溝槽之方向與晶圓之周端的位置。但是，關於使用直徑為450mm之新的晶圓，係探討在晶圓背面的周端附近，設置以點狀之雷射記號而構成的Fiducial Mark(以下，記載為定位標記)來代替溝槽。在此，探討在定位裝置設置攝像機，對晶圓之周端及定位標記進行拍攝而進行檢測。

但是，在晶圓呈現彎曲的情況下，攝像機與晶圓之距離，係與設計值不同。因此，在攝像機不具有自動調整焦點之功能即所謂的自動對焦功能的情況下，當晶圓之彎曲較大時，則不會對焦至晶圓之周端及定位標記，而導致所取得的圖像模糊。如此一來，則有無法進行定位標記之檢測，或晶圓周端之位置的檢測精度下降之虞。雖然只要使用具有自動對焦功能的攝像機，即可迴避像這樣的問題，但由於該攝像機為高價格，因此，為了防止定位裝置之製造成本上升，而希望避免使用。又，亦有如下述之情事：在半導體製造裝置中，即使像那樣晶圓呈現彎曲，亦為了確實地進行搬送，或在裝置內改善彎曲，而希望掌握該晶圓之彎曲。

作為定位裝置，例如在專利文獻1中，係記載有關於根據變位感測器之檢測結果，以追隨晶圓之邊緣的方式，使攝像機在晶圓之徑方向及上下方向移動，藉由此，檢測晶圓之周端的位置。但是，因為像這樣構成為攝像機可移動及設置變位感測器，而導致定位裝置變龐大。又，在專利文獻2中，係記載有關於根據變位感測器之檢測結果，算出表示呈現彎曲之晶圓之剖面形狀的近似式，而檢測該晶圓之周端的位置。但是，即使在該專利文獻2的定位裝置中，亦有因為設置變位感測器，而導致形成為龐大的裝置構成之虞，或由於在該定位裝置並未設置攝像機，因此，未能著眼於如上述之問題，而無法解決該問題。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2009-129945號公報

[專利文獻2]日本特開2009-129944號公報

本發明，係有鑑於像這樣之情事下所進行研究者，其目的，係提供一種可藉由簡單之構成的裝置，高精度地檢測設置於晶圓之下面側的定位標記，並且預測晶圓之彎曲狀態的技術。

本發明之定位裝置，係將作為圓形基板的晶圓載置於載置部，使前述載置部旋轉且光學式地檢測形成於晶圓之下面側的定位標記，而使晶圓之方向與預定方向對合，該定位裝置，其特徵係，具備有：攝像部，跨越前述晶圓之周緣，形成有向晶圓之徑方向延伸之帶狀的攝像區域，從晶圓之下方側進行拍攝；升降部，使前述載置部相對於前述攝像部升降；及控制部，輸出控制訊號，以便執行：在藉由前述攝像部所獲得之晶圓之徑方向的亮度分布圖案中，以使晶圓的外側與內側之間之亮度的變化率成為攝像部對焦時之亮度之變化率的方式，控制前述升降部的步驟；根據相對於對焦於無彎曲之標準晶圓時之攝像部的相對高度位置之攝像部的相對升降量，預測晶圓之彎曲狀態的步驟；及在前述對焦的狀態下，使前述載置部旋轉，且藉由前述攝像部來檢測晶圓之定位標記的步驟。

根據本發明，根據藉由攝像部所獲得之晶圓之徑方向的亮度分布圖案中之亮度的變化率，調整載置部相對於攝像部的相對高度，攝像部進行對焦，而進行晶圓之定位標記的檢測，並且根據該高度調整所需的升降量，進行晶圓之彎曲狀態的預測。因此，由於不需使用如自動對焦至被攝體的攝像機，故使裝置之構成得以簡化的同時，可進行高精度之定位標記的檢測及晶圓之彎曲狀態的預測。

W‧‧‧晶圓

1‧‧‧基板處理裝置

17‧‧‧第1晶圓搬送機構

22‧‧‧第2晶圓搬送機構

3A、3B‧‧‧裝載鎖定模組

34‧‧‧平台

37‧‧‧驅動機構

46‧‧‧光源

47‧‧‧拍攝元件

48‧‧‧攝像機

5‧‧‧控制部

[圖1]包含有本發明之定位裝置之基板處理裝置的橫剖平面圖。

[圖2]構成前述定位裝置之裝載鎖定模組的縱剖側視圖。

[圖3]表示前述裝載鎖定模組之光路的說明圖。

[圖4]表示在前述裝載鎖定模組所取得之晶圓之圖像之一例的示意圖。

[圖5]表示在前述裝載鎖定模組所取得之亮度分布的示意曲線圖。

[圖6]晶圓背面之平面圖。

[圖7]表示在前述裝載鎖定模組所取得之晶圓之圖像之一例的示意圖。

[圖8]表示在前述裝載鎖定模組所取得之亮度分布的示意曲線圖。

[圖9]表示前述裝載鎖定模組中之光路的說明圖。

[圖10]表示在前述裝載鎖定模組所取得之晶圓之圖像之一例的示意圖。

[圖11]表示在前述裝載鎖定模組所取得之亮度分布的曲線圖。

[圖12]表示在前述裝載鎖定模組中，攝像機對焦至已彎曲之晶圓之狀態的說明圖。

[圖13]對應於晶圓之周端之高度的曲線圖。

[圖14]設置於前述基板處理裝置之控制部的構成圖。

[圖15]表示搬送機構所致之從裝載鎖定模組接收基板的說明圖

[圖16]表示裝載鎖定模組中之動作的流程圖。

[圖17]表示裝載鎖定模組中之動作的流程圖。

參閱圖1之概略平面圖，說明本發明之實施形態的基板處理裝置1。作為半導體製造裝置之基板處理裝置1，係對晶圓W，以單片(逐片)的方式施予電漿處理。該晶圓W的直徑，係例如450mm。基板處理裝置1，係具備有：傳送模組11，在平面視圖下，呈細長五角形；6個處理模組12，放射狀地配置於傳送模組11之周圍，且連接於該傳送模組11；裝載模組13，配置為與傳送模組11相對向；及2個裝載鎖定模組3A、3B，介於傳送模組11及裝載模組13之間。

處理模組12，係具備有真空容器，在真空容器內，係設置有載置晶圓W的平台14。圖中15，係升降銷，為了將晶圓W收授至後述之第1晶圓搬送機構17，而使該晶圓W相對於平台14之表面升降。在處理模組12中，係在晶圓W被載置於平台14後，使真空容器內成為預定真空度且導入處理氣體，並且對真空容器內施加高頻電力而生成電漿。藉由該電漿，晶圓W，係接受蝕刻處理等的電漿處理。處理模組12與傳送模組11，係以可開關自如的閘閥16來分隔。

傳送模組11之內部，係被維持為真空環境，且設置有2根曲臂型的搬送臂17A與具有未圖示之導引軌的第1晶圓搬送機構17。搬送臂17A，係構成為分別旋轉自如且伸縮自如，在其前端，係安裝有載置並保持晶圓W的機械腕17B。第1晶圓搬送機構17，係構成為沿著導引軌而在傳送模組11之長度方向移動自如，且構成為在傳送模組11與各處理模組12與裝載鎖定模組3A、3B之間，進行晶圓W之收授。

裝載模組13，係構成為長方體狀之大氣環境的搬送室，且裝載鎖定模組3A、3B，係連接於沿著長邊方向延伸之2個側面中的一方。在2個側面中的另一方，係設置有用以作為收容複數個晶圓W之容器之載置載體C的載體載置台21，在該例子中，係設置有3個載體載置台21。

在裝載模組13之內部，係配置有搬送晶圓W的第2晶圓搬送機構22，且具有未圖示之導引軌與曲臂型之搬送臂22A。搬送臂22A，係沿著導引軌而在裝載模組13之長度方向移動自如，又，構成為旋轉自如且伸縮自如。與第1晶圓搬送機構17相同地，在第2晶圓搬送機構22之搬送臂22A的前端，係安裝有載置並保持晶圓W的機械腕22B。構成為可藉由該第2晶圓搬送機構22，在載體載置台21上的載體C與裝載鎖定模組3A、3B之間進行晶圓W之收授。

裝載鎖定模組3A、3B，係構成為可將其內部切換為真空環境與大氣壓環境的內壓可變室。又，該裝載鎖定模組3A、3B，係具有作為檢測晶圓W之周端的位置與定位標記，在第1晶圓搬送機構17之機械腕17B、第2 晶圓搬送機構22之機械腕22B的預定位置，以預定方向來分別收授晶圓W之定位裝置的功能。

亦參閱圖2之縱剖側視圖，說明以裝載鎖定模組3A、3B中為代表的3A。圖中31，係構成裝載鎖定模組3A的容器，分別經由閘閥32、33(參閱圖1)，而連接於傳送模組11、裝載模組13。在容器31內，係設置有載置晶圓W之水平的圓形平台34，在平台34之表面，係設置有支撐晶圓W之背面的3個支銷35。平台34，係構成為可對載置於該平台34上之晶圓W之周緣部的背面側進行拍攝，且其徑的大小比晶圓W之徑小。又，平台34，係經由垂直之軸部36，而連接於形成升降部的驅動機構37。藉由該驅動機構37，載置於平台34之晶圓W，係繞垂直軸旋轉，並且升降。晶圓W，係以使晶圓W之中心與平台34之旋轉中心一致或大致一致的方式，載置於平台34。晶圓W之中心的位置，係從晶圓W之周端的位置來予以算出。

例如在容器31之底面部，係形成有氣體供給口38與排氣口39。在氣體供給口38，係經由氣體供給管，而連接有氮氣(N₂)供給源38A。又，在排氣口39，係經由排氣管，而連接有藉由真空泵等所構成的排氣機構39A。藉由來自氣體供給口38之N₂氣體的供給與來自排氣口39的排氣，可使容器31內在大氣壓環境與真空環境之間切換。

又，在容器31之底面部，係設置有開口部 41，該開口部41，係垂直地形成為朝向被載置於平台34之晶圓W的周端部呈開口。在容器31之外側，沿著該開口部41之開口緣設置有環構件42，環構件42之開口部，係被光可透過的透過窗43所封塞。在環構件42之下方，係設置有光學單元44，在光學單元44，係包含有半透鏡45與光源46。在光學單元44之下方，係以可對容器31內進行拍攝的方式，連接有攝像機48(該攝像機，係構成包含有攝像元件47與未圖示之透鏡的攝像部)。攝像機48之攝像方向亦即前述透鏡之光軸，係朝向垂直上方。

攝像機48，係固定焦點攝像機，因此，其景深被固定。亦即，構成為攝像機48對焦至容器31內之上下方向的預定範圍，且該範圍被固定。又，攝像機48之攝像區域40，係形成為以朝載置於平台34之晶圓W之徑方向延伸的方式，帶狀地跨越晶圓W之周緣。亦即，晶圓W之周緣中之一部分的端部，係與其外側之區域一起被局部地拍攝。另外，前述攝像區域40，係亦可設定為略微偏離晶圓W之直徑方向。

在圖3中，係以箭頭來表示藉由來自光源46之光的照射所形成之光路。從光源46照射至光學單元44內之側方的光，係藉由半透鏡45反射而朝向上方，且照射至被載置於平台34之晶圓W背面的周端部與容器31的頂部。照射至容器31之頂部的光會被吸收，另一方面，照射至晶圓W背面的光會被反射至下方。在像這樣發生光之照射及反射的狀態下，藉由攝像機48進行拍攝。從攝像元件47朝控制部5輸出資料訊號。該資料訊號，係指包含有關於上述之攝像機48之攝像區域的各部位之亮度之資訊的訊號，以後，記載為亮度資料。根據該亮度資料，作為後述之電腦的控制部5，係取得攝像區域40之圖像。

圖4及圖5，係如圖3所示，表示從在晶圓W無彎曲且水平時取得之亮度資料所獲得的圖像及亮度與攝像區域之位置之關係的曲線圖。圖4之圖像的長度方向(圖中之左右方向)，係與晶圓W的徑方向相對應。如前述，由於晶圓W之背面，係與晶圓W之外側相比，光的反射率較高，因此，晶圓W之背面，係可獲得比其外側更明亮的圖像。圖5之曲線圖的縱軸，係表示圖像之亮度，且表示值越大，則圖像越明亮。曲線圖之橫軸的各位置，係表示攝像機48之攝像區域40中之沿著晶圓W之徑方向的各位置，該橫軸中的數值0，係表示與攝像區域40之一端相對應，在橫軸中越遠離0，則越處於攝像區域40之另一端側之位置的情形。亦即，該曲線圖之橫軸的各位置，係與圖4所示之圖像之長度方向的各位置相對應。以後，如該圖5所示，將表示對於攝像區域40之亮度分布之圖案的曲線圖記載為亮度分布曲線圖。

如上述，由於光之反射率在晶圓W之背面與其外側不同，因此，在圖5之亮度分布曲線圖的波形中，當從晶圓W之徑方向內側朝向外側觀察時，存在有亮度值急遽下降的點，而晶圓W之周端位於與該點對應之攝像區域40的位置。在圖5中，將其位置表示為P1。因此，在亮度分布曲線圖中，以像這樣檢測亮度急遽下降之位置(從晶圓W之徑方向外側朝向內側觀察時，係亮度急遽增加的位置)的方式，可檢測晶圓W之周端的位置。

圖6，係表示晶圓W之背面。在晶圓W之背面的周緣部，係在周方向隔著間隔而形成有定位標記Q1~Q3。定位標記Q1~Q3，係分別藉由例如隔著間隔所配列之複數個點狀的雷射記號所構成，在定位標記Q1~Q3中，以該些複數個雷射記號所構成的形狀彼此不同。在圖6中，為了便於圖示，雖係以框來包圍形成有定位標記的區域，使用Q1~Q3之符號來指示各框，但實際上，在各框內形成有上述之複數個點狀的雷射記號。以檢測定位標記Q1~Q3的方式，可檢測晶圓W之方向，且以平台34進行旋轉的方式，在上述攝像區域包含有定位標記Q1~Q3。又，定位標記Q1~Q3，係設置為接近晶圓W之周端，後述之攝像機48對焦的處理，係指對焦至晶圓W之周端及定位標記Q1~Q3的處理。

在圖7、圖8中，分別表示從亮度資料(該亮度資料，係從對定位標記Q1進行拍攝的攝像機48所輸出)所獲得的圖像與亮度分布曲線圖。拍攝後的晶圓W，係如圖3所示，設成為無彎曲且水平者。定位標記Q1~Q3，係構成為相較於其周圍之區域，從下方所照射之光的反射率較低，因此，在圖7的圖像中進行變暗顯示。又，如圖8所示，由於在亮度分布曲線圖中，形成為具有複數個大且尖銳之尖峰的波形，因此，可從該波形檢測定位標記Q1。關於定位標記Q2、Q3，亦相同地可從曲線圖之波形進行檢測，且可從波形之形狀進行定位標記Q1~Q3間的辨識。該些定位標記Q1~Q3的檢測及前述之晶圓W之周端的檢測，係藉由控制部5進行。另外，圖8及上述之圖5的亮度分布曲線圖，係為了方便說明起見，微細之亮度的變動則省略不繪。又，關於表示各圖像的圖，亦為了方便起見，概略地表示明暗。

在圖9中，係表示進行拍攝之晶圓W為彎曲的例子。如上述，由於攝像機48之焦點被固定，因此，當該彎曲較大時，則攝像機48不會對焦至晶圓W之周端部，而造成從所取得之亮度資料獲得的圖像模糊。圖10、圖11，係分別表示從像這樣在不對焦的狀態下進行拍攝而獲得之亮度資料所形成的圖像、亮度分布曲線圖。該亮度資料，係設成為對包含有定位標記Q1之區域進行拍攝而獲得者，亮度分布曲線圖中之橫軸的位置R1、R2、R3，係與設置有定位標記Q1的位置相對應。如上述，由於出現於各位置R1~R3的波形，係不具有如圖8所示般之尖銳且大的尖峰，因此，從圖11所示之亮度分布曲線圖，係無法正確地檢測定位標記Q1。相同地，關於定位標記Q2、Q3，亦有無法進行檢測的情形。從像這樣在不對焦的狀態下所獲得的亮度資料，係如前述無法高精度地檢測晶圓W之周端的位置。

因此，在裝載鎖定模組3A中，係構成為可對晶圓W之周緣的任意位置，進行攝像機48之對焦。說明關於該對焦。在前述之各亮度分布曲線圖中，在對焦至晶圓W時，由於所取得之圖像之晶圓W之周端部的亮度及晶圓W之外側的亮度與攝像機48之攝像區域40之實際明暗的對應性高，因此，如圖5、圖8之亮度分布曲線圖所示，出現於晶圓W之周端部與晶圓W之外側的邊界之曲線圖之傾斜角度θ的值大。相反地，在未進行對焦時，係由於上述之對應性低，因此，如圖11之亮度分布曲線圖所示，前述傾斜角度θ的值小。另外，傾斜角度θ或相當於此的值，係在計算上，能夠以在各點中進行微分的方式，求出構成亮度分布曲線圖的資料(曲線)。又，在圖8及圖11中，係為了方便起見，雖將角度θ表示為亮度分布曲線圖之上升開始部分的角度，但亦可為上升途中的角度。

控制部5，係以檢測該傾斜角度θ而使角度θ成為容許值的方式，使平台34升降，藉此，攝像機48對焦至晶圓W之背面的周緣部。亦即，在亮度分布的圖案中，以使晶圓W的外側與內側之間之亮度的變化率(傾斜角度θ)成為攝像機48對焦至晶圓W時之亮度之變化率的方式，調整平台34之高度。在圖12中作為一例，表示使平台34從圖9所示之高度位置上升而進行對焦的狀態。以像這樣進行對焦的方式，所取得之亮度分布曲線圖的形狀，係從圖11所示的形狀變化為圖8所示的形狀。然而，為了使其容易理解而概略地進行說明，所謂該傾斜角度θ之檢側，係更詳細而言，取得亮度之移動平均且進行去除曲線圖中之漣波的處理，而求出鄰接之各資料間的偏差，並在偏差落在設定範圍的區間中，求出偏差之平均。使傾斜角度θ與容許值一致，係指使該偏差之平均與形成為已對焦之狀態的預定值一致。亦即，在此，係使攝像區域40內之預定區間中之亮度的變化率與預定值一致。

又，控制部5，係從該對焦所需之平台34的升降量，進行晶圓W之彎曲狀態的預測。在此所述之彎曲狀態，係包含晶圓W之全周中的彎曲方向與彎曲量。彎曲方向，係指沿上方向或沿下方向。在該例子中，彎曲狀態之預測，係根據從使平台34每次旋轉90°後之4部位的晶圓W之周端所取得的升降量來算出。

具體說明該彎曲狀態之預測，首先，針對晶圓W之圓周的預定位置(為0°(=360°)位置)，如上述，進行對焦。而且，使晶圓W旋轉90°並進行對焦，且針對進行該對焦後的位置(為90°位置)，取得平台34高度相對於0°位置之平台34高度的偏差(升降修正量)。接著，進一步使晶圓W旋轉90°，針對該位置(為180°位置)，相同地進行升降修正量之取得，且進一步使晶圓W旋轉90°，針對該位置(為270°位置)，相同地進行升降修正量之取得。在分別將圖13所示之縱軸設定為修正升降量且橫軸設定為晶圓W之圓周之位置的座標系統中，描繪所取得的各升降修正量。0°位置之升降修正量，係設成為0。

而且，依照預定之演算法，進行基於該些描繪之曲線擬合。例如，算出通過各描繪之樣條曲線R，將該樣條曲線R視為所預測之晶圓W的彎曲狀態。亦即，相對於拍攝無彎曲之標準晶圓時之平台34高度之實際的平台34高度的偏移量，係視為與晶圓W之彎曲相對應者。晶圓W之彎曲越小，則樣條曲線R之起伏越小，且針對任意之晶圓W的圓周位置，樣條曲線R所示的升降修正量越大，則越向上方彎曲。

暫時返回到基板處理裝置1之構成的說明。在裝載鎖定模組3B中進行說明時，該裝載鎖定模組3B，係構成為與裝載鎖定模組3A相同，且進行容器31之內壓的調整與晶圓W之周端之位置及定位標記Q1~Q3的檢測。該裝載鎖定模組3B，係用以將晶圓W從傳送模組11搬送到裝載模組13，另一方面，上述之裝載鎖定模組3A，係用以將晶圓W從裝載模組13搬送至傳送模組11。

接著，亦參閱圖14之方塊圖，說明設置於基板處理裝置1的控制部5。控制部5，係具備有：程式51；CPU52，進行各種演算；顯示機構53，藉由顯示器等所構成；及記憶體54。程式51，係編入有命令(各步驟)，以便可將控制訊號發送至基板處理裝置1之各部，而進行後述之晶圓W的處理及晶圓W的搬送。後述之各判定，係藉由該程式51來進行。程式51，係儲存於作為電腦記憶媒體例如軟碟片、光碟、硬碟、MO(光磁碟)、記憶卡等之記憶媒體的程式儲存部56，且安裝於控制部5。

圖中57，係指連接有程式儲存部56、記憶體54、CPU52、顯示機構53之匯流排。在匯流排57，係亦連接有上述之平台34的驅動機構37及攝像機48的攝像元件47。

在記憶體54中，係與晶圓W之ID對應地記憶有在前述之裝載鎖定模組3A、3B所取得之前述之晶圓W之圓周之各位置的升降修正量。又，根據在裝載鎖定模組3B所取得之樣條曲線R，對於晶圓W是否有破損之虞加以判定，該判定結果，係與晶圓W之ID相對應而記憶於該記憶體54。

對於該破損之虞的判定，係藉由下述方式來進行：算出例如由所獲得之樣條曲線R與曲線圖之橫軸所包圍之區域的面積(圖13中，記載為附加有斜線之區域的面積、彎曲對應面積)，判定算出值是否為基準值以上。又，亦可藉由樣條曲線R之Peak to Peak的值進行判定。在被判定為基準值以上時，晶圓W之彎曲量大，導致有破損之虞。在被判定為低於基準值時，則無破損之虞。亦即，視為彎曲對應面積越大，則晶圓W之彎曲越大。如此一來，控制部5，係在將晶圓W搬送至裝置(該裝置，係進行該基板處理裝置1所致之處理的下個工程之處理)之前，判定是否有破損之虞而篩選晶圓W。

然而，在裝載鎖定模組3A中，橫跨晶圓W整周而檢測晶圓W之周端的位置，從該檢測結果算出晶圓W的中心位置。在第1晶圓搬送機構17之機械腕17B接收裝載鎖定模組3A之平台34的晶圓W時，平台34，係通常使已檢測的定位標記Q1~Q3朝向基準方向。而且，移動至晶圓W背面之機械腕17B的位置，係根據所算出之晶圓W的中心位置來調整，當平台34下降時，晶圓W之中心，係位於機械腕17B上的預定位置，且以使定位標記Q1~Q3朝向預定方向的方式，收授該晶圓W。

但是，在機械腕17B接收晶圓W之前，根據所預測之晶圓W的彎曲狀態，針對機械腕17B接收已朝向基準方向的晶圓W時之該機械腕17B所接觸之晶圓W的圓周位置，判定彎曲所致之歪斜是否大。而且，在被判定為歪斜大時，係以使歪斜小之晶圓W的圓周位置與機械腕17B接觸的方式，在平台34進行旋轉後，機械腕17B接收晶圓W(圖15)。如此一來，被機械腕17B接收之晶圓W的中心位置，雖不會因晶圓W的彎曲狀況而改變，但該晶圓W之方向，係有因應彎曲狀況而改變的情形。在圖15中，係將彎曲所致之歪斜大的點表示為T1。

對於第1晶圓搬送機構17之機械腕17B所致之裝載鎖定模組3A之晶圓W的接收進行了說明，但亦相同地進行第2晶圓搬送機構22之機械腕22B所致之裝載鎖定模組3B之晶圓W的接收。在記憶體54中，係與晶圓W之ID相對應地記憶有相對於在裝載鎖定模組3A、3B中使晶圓W成為基準方向之平台34之方向之實際上接收晶圓W時之平台34的方向的旋轉量。因此，例如在從晶圓W製造半導體元件而進行各種動作測試等之際，測試者可參閱該旋轉量。

說明上述之平台34之旋轉量之決定手法的一例。在算出圖13之樣條曲線R來作為晶圓W之預測的彎曲狀態後，對於機械腕17B、22B接收已朝向基準方向的晶圓W時之與該機械腕17B、22B接觸之晶圓W的圓周位置進行特定。而且，求出所特定之圓周位置中之樣條曲線R的切線斜率。切線斜率越大，該圓周位置之彎曲所致之歪斜越大，若斜率從容許範圍偏離，則對於使平台34旋轉A°後時之與機械腕17B、22B接觸之晶圓W的圓周位置進行特定。而且，求出像這樣所特定之圓周位置中之樣條曲線R的切線斜率，判定斜率是否在容許範圍內。若被判定為在容許範圍外，則進行進一步使平台34旋轉A°後時之與機械腕17B、22B接觸之晶圓W之圓周位置的特定、該圓周位置之樣條曲線R之切線斜率的算出、斜率的判定。以進行像這樣的判定直至斜率被判定為容許範圍的方式，決定平台34之旋轉量。

接著，參閱圖16、圖17之流程圖，依序說明晶圓W被搬入至裝載鎖定模組3A後時所進行的動作。首先，藉由第2晶圓搬送機構22之進退動作與平台34之升降動作(及/或第2晶圓搬送機構22之升降動作)，晶圓W被載置於該平台34。接著，開始從光學單元44對晶圓W背面進行光的照射，並且藉由攝像機48進行拍攝而取得亮度資料(步驟S1)。將取得該亮度資料之晶圓W的位置設成為前述的0°位置。

從所取得之亮度資料，作成圖11等中所說明的亮度分布曲線圖，而檢測晶圓W與晶圓W之外側區域的邊界之曲線圖的傾斜角度θ。判定該角度θ是否為預先設定的容許值(步驟S2)，在被判定為非容許值時，係判定是否大於預先設定的臨限值(表示從容許值偏離何種程度的值)(步驟S3)。臨限值，係設成為小於容許值的值。

在被判定為大於臨限值時(角度θ接近容許值時)，平台34，係以第1速度上升(步驟S4)，在被判定為臨限值以下時(角度θ從容許值偏離時)，平台34，係以大於第1速度的第2速度上升(步驟S5)。平台34之上升速度像這樣根據角度θ的大小而不同，係其目的在於藉由平台34之上升，暫時防止包含於攝像機48之景深的晶圓W因平台34過度上升而從該景深偏離，並且使晶圓W之裝載鎖定模組3A的停留時間縮短化。

在平台34的上升過程中繼續取得亮度資料，判定從亮度資料所作成之亮度分布曲線圖的傾斜角度θ是否上升(步驟S6)。在角度θ變大時，因意味著晶圓W 接近景深，因此，緊接著繼續進行平台34之上升。在角度θ變小時，因意味著晶圓W遠離景深，因此，平台34之上升會停止，並且判定在該停止位置所取得之亮度分布曲線圖的傾斜角度θ是否大於臨限值(步驟S7)。在被判定為大於臨限值時，平台34，係以第1速度下降(步驟S8)，在被判定為臨限值以下時，平台34，係以大於第1速度的第2速度下降(步驟S9)。

在該下降過程中繼續取得亮度資料，判定從亮度資料所作成之亮度分布曲線圖的傾斜角度θ是否上升(步驟S10)。在該步驟S10中，角度θ被判定為未上升時，平台34之下降會停止，再次進行上述之步驟S3以後的流程。亦即，進行平台34之上升。如此一來，在平台34之上升過程中及下降過程中，係監視亮度分布曲線圖之傾斜角度θ的值是否上升，在被判定為未上升時，係以使角度θ之值上升的方式，切換平台34之移動方向。

在上述之步驟S6中，以平台34上升的方式，角度θ被判定為上升時，及在上述之步驟S10中，以平台34下降的方式，角度θ被判定為上升時，係進行角度θ是否已成為容許值之判定(步驟S11)。在步驟S11中，角度θ被判定為未成為容許值時，係判定平台34是否上升(步驟S12)。在步驟S12中被判定為上升時，係執行步驟S3以後之流程。因此，以第1速度或第2速度，繼續進行平台34之上升。在步驟S12中被判定為平台34未上升亦即下降時，係執行步驟S7以後之流程。因此，以第1速度或第2速度，繼續進行平台34之下降。在步驟S11中，角度θ被判定為已成為容許值時，平台34之上升或下降會停止(步驟S13)，其停止的高度位置，係設成為圖13中所說明之升降修正量為0的高度位置。又，在步驟S2中，曲線圖之傾斜角度θ被判定為容許值時，不進行平台34之升降，且接收晶圓W之平台34的高度位置，係設成為升降修正量為0的高度位置。

當像這樣決定晶圓W之圓周的0°位置中之升降修正量為0的高度位置時，亮度資料之取得會暫時停止，並且平台34朝俯視順時鐘方向旋轉90°並停止(步驟S21)，進行上述之步驟S1~S13的動作。亦即，依序進行晶圓W之圓周的90°位置中之亮度資料的取得、用以使角度θ成為容許值之平台34的升降、升降的停止，從升降停止的高度位置取得該90°位置中之上述的升降修正量(步驟S22)。另外，在該90°位置所進行的步驟S2中，曲線圖的傾斜角度θ被判定為容許值時，升降修正量被設成為0。接著，判定是否已取得晶圓W之圓周0°位置、90°位置、180°位置、270°位置的所有升降修正量(步驟S23)，重複步驟S21~S23直至取得該些所有位置的升降修正量。因此，與90°位置之升降修正量相同地，依序取得180°位置、270°位置之升降修正量。

當被判定為已取得270°位置之升降修正量，且已取得步驟S23中所有的升降修正量時，則如圖13中所說明，算出基於各位置之升降修正量的樣條曲線R。亦即，取得晶圓W之預測的彎曲狀態(步驟S24)。

以在270°位置取得升降修正量的方式，攝像機48，係形成為在該270°位置中，對焦至晶圓W的狀態。因此，在固定平台34之高度的狀態下，該平台34會旋轉1次，取得晶圓W之全周的亮度資料(步驟S25)。然後，判定可從所取得之亮度資料來檢測所有的定位標記Q1~Q3(步驟S26)，只要被判定為可進行檢測，則從所取得之晶圓W之全周的亮度資料，如圖5所說示，檢測晶圓W之全周中之周端的位置，而進一步從周端之位置算出晶圓W的中心位置(步驟S27)。

在步驟S26中，被判定為不可檢測定位標記Q1~Q3之任一時，係例如根據晶圓W每旋轉1/4的升降修正量，調整平台34之高度，而進行晶圓W之周端之位置與各定位標記Q1~Q3的檢測。具體而言，係由於在步驟S25結束時，在270°位置進行攝像機48之對焦，因此，例如維持該平台34之高度，平台34旋轉90°亦即晶圓W旋轉1/4，而取得旋轉中的亮度資料。其次，由於在攝像區域40，係包含有晶圓W之0°位置，因此，以對焦至該0°位置的方式來調整平台34之高度，晶圓W旋轉1/4而取得旋轉中的亮度資料。

接著，由於在攝像區域40，係包含有晶圓W之90°位置，因此，以對焦至該90°位置的方式來調整平台34之高度，晶圓W旋轉1/4而取得旋轉中的亮度資料。然後，以對焦至180°位置的方式來調整平台34之高度，晶圓W旋轉1/4而取得旋轉中的亮度資料。用以對焦至各位置之平台34之高度的調整，係根據至此為止所取得的升降修正量而進行。而且，從像這樣在每1/4周取得之晶圓W之全周的亮度資料，進行定位標記Q1~Q3的檢測、晶圓W之周端之位置的檢測、晶圓W之中心位置的檢測(步驟S28)。

當在步驟S27或S28中檢測定位標記Q1~Q3時，該些定位標記Q1~Q3，係朝向基準方向，判定晶圓W被第1晶圓搬送機構17之機械腕17B接收時之與機械腕17B接觸之該晶圓W之圓周位置的歪斜是否大(步驟S29)。

在被判定為歪斜大時，係如圖15所說明，藉由平台34之旋轉，以歪斜小之部位與機械腕17B接觸的方式，調整晶圓W之方向(步驟S30)。在被判定為歪斜小時，係以使定位標記Q1~Q3成為基準方向的方式，使平台34旋轉，調整晶圓W之方向(步驟S31)。而且，針對調整方向後的晶圓W，以使所算出之晶圓W之中心位置位於機械腕17B之預定位置的方式，第1晶圓搬送機構17接收晶圓W，從裝載鎖定模組3A搬出該晶圓W(步驟S32)。

關於裝載鎖定模組3B，亦與裝載鎖定模組3A相同地，進行上述之步驟S1~步驟S32的動作。但是，在步驟S32中，係藉由第2晶圓搬送機構22來代替第1晶圓搬送機構17，接收晶圓W而從裝載鎖定模組3B搬出。又，在裝載鎖定模組3B中，當進行步驟S24而預測晶圓W的彎曲狀態時，則根據由圖13所述之樣條曲線R與曲線圖之橫軸所包圍的彎曲對應面積，判定晶圓W是否有破損之虞，並記憶其判定結果。

說明基板處理裝置1全體之晶圓W的搬送經路。載體C之晶圓W，係藉由第2晶圓搬送機構22被搬送至裝載模組13內，其次，被收授至內部已成為大氣壓環境的裝載鎖定模組3A。在裝載鎖定模組3A中，為了使容器31內成為預定壓力之真空環境，而與從排氣口39進行排氣並行地，進行前述之步驟S1~S31的動作。然後，晶圓W，係被收授至第1晶圓搬送機構17。亦即，進行前述之步驟S32。藉由第1晶圓搬送機構17，晶圓W，係被搬送至處理模組12，而接受蝕刻處理。

處理後的晶圓W，係被收授至第1晶圓搬送機構17，且被搬送至容器31內已成為真空環境的裝載鎖定模組3B。為了使容器31內成為大氣壓環境，而與對容器31內進行N₂氣體之供給並行地，進行前述之步驟S1~S31的動作。然後，晶圓W，係被收授至第2晶圓搬送機構22。亦即，進行步驟S32之動作。藉由該第2晶圓搬送機構22，晶圓W，係返回到載體C。

根據該基板處理裝置1，藉由攝像機48之拍攝，取得晶圓W背面之周端部及晶圓W之外側區域之亮度分布的圖案，使載置晶圓W之平台34升降，根據該些晶圓W之周端部與外側區域之邊界附近之亮度分布的改變，設定平台34相對於攝像機48之高度。因此，即使晶圓W彎曲，攝像機48亦可對焦至晶圓W之周端部，且可高精度地檢測定位標記Q1~Q3。又，由於前述攝像機48不需具有自動對焦功能，因此，可將裝載鎖定模組3A、3B之製造成本抑制得較低。而且，從晶圓W之圓周的例如4部位所取得之對焦所需之平台34的升降量，取得晶圓W彎曲的預測資料，從該預測資料推測晶圓W有無破損之虞，藉由此，可防止在例如基板處理裝置1所致之處理的下個工程中，對晶圓W進行無用之處理，且可提高半導體裝置之生產率。又，從前述預測資料，可防止機械腕17B、22B支撐晶圓W之彎曲大的部位，且防止機械腕17B、22B中之晶圓W的偏移或來自機械腕17B、22B之晶圓W的脫落。因此，可抑制基板處理裝置1的良率下降。

然而，基板處理裝置1，係具有根據所取得的升降修正量來診斷該基板處理裝置1有無異常的功能。具體而言，在相同的晶圓W中，若(在裝載鎖定模組3B所取得之彎曲對應面積-在裝載鎖定模組3A所取得之彎曲對應面積的值)大於臨限值，則判定構成晶圓W之搬送室的傳送模組11及處理模組12內之搬送及/或處理模組12中之處理有異常，因而造成晶圓W之彎曲狀況變大，其判定結果被顯示於控制部5的顯示機構53。控制部5所致之判定像這樣的裝置1有無異常，係與例如在裝載鎖定模組3B取得樣條曲線R後的步驟S25~S32並行地進行。

在上述的例子中，雖然攝像機48之高度被固定，平台34進行升降，但亦可構成為將攝像機48連接於升降機構，該攝像機48對於高度固定之平台34進行升降來代替像那樣的構成。又，在上述的步驟S3~S13中，亦可在藉由亮度分布曲線圖的傾斜角度θ來使平台34升降時，當角度θ小於臨限值時，使平台34連續地上升或下降，當角度θ大於臨限值時，使平台34間歇地上升或下降。在該情況下，藉由連續地上升或下降的方式，每單位時間之移動量會變大，而藉由間歇地上升或下降的方式，每單位時間之移動量會變小。藉由此，可防止攝像機48暫時對焦至晶圓W後焦點便偏離的情形。

又，亦可例如因應在裝載鎖定模組3A、3B所取得之彎曲對應面積亦即晶圓W的彎曲狀態，分別使第1晶圓搬送機構17、第2晶圓搬送機構22所致之晶圓W的搬送路徑改變。具體而言，係彎曲對應面積越大，則晶圓W之彎曲量越大，且以對應於彎曲量對應面積的方式，使前述搬送速度下降。以像這樣改變搬送速度的方式，可防止機械腕17B、22B中之晶圓W的位置偏移或晶圓W自機械腕17B、22B脫落。

又，可藉由冷卻或加熱該晶圓W的方式來改善晶圓W之彎曲。因此，例如，在裝載鎖定模組3B中，針對算出樣條曲線R後的晶圓W，算出上述之彎曲對應面積。而且，對應於該彎曲對應面積來決定裝載鎖定模組3B中之晶圓W的停留時間，晶圓W的停留過程中，係從裝載鎖定模組3B之氣體供給口38供給溫度低於該晶圓W之溫度的N₂氣體。亦即，亦可因應晶圓W之彎曲狀態，決定晶圓W之冷卻時間。

更具體而言，將因應於彎曲對應面積的延長時間加算至例如預先設定的時間，而決定裝載鎖定模組3B之晶圓W的停留時間。在此所述之停留時間，係指閘閥32、33一起被關閉，而裝載鎖定模組3B內成為氣密的時間。如此一來，以因應晶圓W之彎曲來改變冷卻時間的方式，可改善從裝載鎖定模組3B所搬出之晶圓W的彎曲，而提高平坦性。

又，亦可在平台34設置加熱器，在晶圓W停留於裝載鎖定模組3B的過程中，藉由該加熱器來加熱晶圓W，且因應晶圓W之彎曲狀態，如上述，決定裝載鎖定模組3B中之晶圓W的停留時間或溫度。亦即，亦可因應晶圓W之彎曲狀態，決定晶圓W之加熱時間或溫度。以像這樣控制加熱時間或溫度的方式，可改善從裝載鎖定模組3B所搬出之晶圓W的彎曲，而提高平坦性。即使在裝載鎖定模組3A中，亦可像這樣因應晶圓W之彎曲量，改變作為晶圓W之調溫時間的冷卻時間或加熱時間或者平台34的溫度。

又，亦可在裝載鎖定模組3A中，求出晶圓W之彎曲對應面積，而且，在該晶圓W從裝載鎖定模組3A被搬出而搬送至處理模組12之際，以對應於該彎曲對應面積的方式，改變設置於處理模組12之平台14之加熱器所致之該晶圓W的加熱時間。亦即，亦可因應彎曲對應面積，改變該平台14中之晶圓W的載置時間，藉由此，改變晶圓W的加熱時間。

在上述的例子中，係在晶圓W之圓周的4部位進行對焦，從所獲得之平台的高度位置進行晶圓W之彎曲狀態的預測。亦可在5部位以上進行對焦，預測彎曲狀態。但是，由於能夠以至少在晶圓W之圓周的3部位進行對焦的方式，從所取得之資料，如前述，藉由曲線擬合來預測晶圓W的彎曲狀態，因此，亦可像這樣僅在3部位進行對焦。而且，僅在3部位進行對焦時，係與例如在上述之4部位進行對焦的例子相同地，在對焦至已在晶圓W中進行對焦後之一個圓周位置的狀態下，使晶圓W旋轉，並且取得亮度資料。而且，當進行對焦後之其他圓周位置進入攝像區域40後，在使平台34升降而對焦至該其他圓周位置的狀態下，使晶圓W旋轉，並且取得亮度資料。亦即，在晶圓W之圓周的3部位中攝像機進行對焦後的狀態下，取得亮度資料，從該亮度資料檢測定位標記Q1~Q3。

Claims

一種定位裝置，係將作為圓形基板的晶圓載置於載置部，使前述載置部旋轉且光學式地檢測形成於晶圓之下面側的定位標記，而使晶圓之方向與預定方向對合，該定位裝置，其特徵係，具備有：攝像部，跨越前述晶圓之周緣，形成有向晶圓之徑方向延伸之帶狀的攝像區域，從晶圓之下方側進行拍攝；升降部，使前述載置部相對於前述攝像部升降；及控制部，輸出控制訊號，以便執行：在藉由前述攝像部所獲得之晶圓之徑方向的亮度分布圖案中，以使晶圓的外側與內側之間之亮度的變化率成為攝像部對焦時之亮度之變化率的方式，控制前述升降部的步驟；根據相對於對焦於無彎曲之標準晶圓時之攝像部的相對高度位置之攝像部的相對升降量，預測晶圓之彎曲狀態的步驟；及在前述對焦的狀態下，使前述載置部旋轉，且藉由前述攝像部來檢測晶圓之定位標記的步驟。
如申請專利範圍第1項之定位裝置，其中，前述控制部，係進行藉由前述攝像部，沿著晶圓之周方向而在至少3個部位進行拍攝，在各部位控制前述升降部的步驟，並進行根據在各部位所獲得之攝像部的相對升降量來預測晶圓之彎曲狀態的步驟。
如申請專利範圍第1項之定位裝置，其中，檢測前述定位標記之步驟，係在至少3個部位中攝像部進行對焦後的狀態下進行。
如申請專利範圍第1項之定位裝置，其中，檢測前述定位標記之步驟，係首先藉由前述攝像部，在晶圓之周方向之1部位中攝像部進行對焦後的狀態下進行，在無法檢測定位標記時，係在至少3個部位中攝像部進行對焦後的狀態下進行。
如申請專利範圍第1~4項中任一項之定位裝置，其中，控制前述升降部之步驟，係包含有如下述之步驟：使前述攝像部設定於第1相對高度位置，取得前述亮度的變化率，其次，使前述攝像部朝上下之任一相對移動而設定於第2相對高度位置，取得前述亮度的變化率，根據各高度位置中之前述亮度之變化率的比較結果，判定是否從第2相對高度位置朝上下之任一方向移動。
一種基板處理裝置，係設置有如申請專利範圍第1~5項中任一項之定位裝置，該基板處理裝置，其特徵係，設置有包含加熱機構(加熱晶圓)或冷卻機構(冷卻晶圓)之至少一方之晶圓的調溫機構，前述調溫機構，係為了根據所預測之晶圓的彎曲量，以對於每一晶圓而不同的態樣來修正彎曲，而進行調溫。
如申請專利範圍第6項之基板處理裝置，其中，前述不同之態樣，係指對晶圓進行調溫的時間或溫度不同。
一種基板處理裝置，係設置有如申請專利範圍第1~5項中任一項之定位裝置，該基板處理裝置，其特徵係，具備有：搬送室，搬送晶圓；搬送機構，用以在前述搬送室與前述定位裝置之間收授晶圓；及診斷部，根據在搬送至搬送室之前藉由前述定位裝置所預測之晶圓的彎曲量，與在搬送至前述搬送室後藉由前述定位裝置所預測之前述晶圓的彎曲量，進行前述搬送室以後之有無異常的診斷。
一種基板處理裝置，係設置有如申請專利範圍第1~5項中任一項之定位裝置，該基板處理裝置，其特徵係，設置有：搬送室，搬送晶圓；搬送機構，用以在前述搬送室與前述定位裝置之間收授晶圓；及位置決定機構，在從前述平台接收晶圓時，根據所預測之晶圓的彎曲狀態，決定前述搬送機構之晶圓的接收位置。