TWI688036B - 基板檢出裝置、基板檢出方法及基板處理系統 - Google Patents

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Abstract

在將複數片基板多段地保持而進行搬送之多段搬送中，能藉由較少的感應器來確實地檢出基板的有無及位置偏移。
光學感應器係具有照射光線之投光部，及感光來自投光部之光線的感光部。投光部及感光部係以從投光部朝感光部照射之光線的光軸會相對於支撐部所多段支撐之晶圓上面或下面(幾乎水平)而呈除了垂直外的既定角度θ來交叉的方式所加以配置。在朝白色箭頭方向讓搬送臂的支撐部進出的情況，來自投光部的光線會從最下段的晶圓至最上段的晶圓而依序照射至正常搬送狀態之晶圓的左右端部附近。

Description

基板檢出裝置、基板檢出方法及基板處理系統
本發明係關於一種在搬送半導體晶圓等之基板時，能檢出基板的有無及位置偏移之基板檢出裝置、基板檢出方法，以及具備該基板檢出裝置之基板處理系統。
半導體裝置之製造過程中，會對半導體晶圓等之基板反覆進行成膜或蝕刻等的各種處理。進行該等處理之半導體製造裝置係使用組合有能進行不同內容處理之處理裝置的基板處理系統。此般基板處理系統為了在含複數處理裝置間的系統內基板搬送以及在與其他基板處理系統之間進行基板的收授等，會設有一個至複數個基板搬送裝置。
基板搬送裝置係具有構成為例如可進行伸縮、彎曲、旋轉、升降等動作之搬送臂。然後，基板搬送裝置係藉由以搬送臂前端所設置之支撐部而保持晶圓來進行基板的搬送。
在搬送途中，會因為各種因素使得原本應被保持在支撐部之基板有不存在的缺失，或基板從支撐部之既定位置遠離的狀態下被搬送而產生位置偏移。當產生基板缺失或超過容許範圍之位置偏移時，便無法正確地進行在基板處理系統內之基板移送，例如處理裝置與基板搬送裝置之間之基板的收授，或與其他基板處理系統之間之基板的收授。其結果，成膜或蝕刻等之處理的精度或產率會降低而成為導致產能降低的原因。又，亦會有引發因過度位置偏移而使得在搬送途中基板接觸到搬送路徑上的構件而破損，或基板從保持構件落下之事故的情況。
為了在搬送途中檢出在支撐部之基板有無或位置偏移，已知有使用光學感應器之技術。例如，專利文獻1中，便提出有一種對搬送之圓形基板 表面照射光軸為垂直之光線，將圓形基板橫渡光軸時的訊號變化作座標轉換來求得假想圓的中心座標，以演算出位置偏移量的方法。
又，專利文獻2及專利文獻3中，則有一種藉由對搬送之基板表面照射光軸傾斜之光線，來檢出基板有無及位置偏移的提案。然而，專利文獻2、3的技術在對多段地保持複數片基板來進行搬送的情況，便需要針對各段之基板來分別設置個別的光學感應器。
【先前技術文獻】
【專利文獻】
專利文獻1：日本特開昭64-57104號公報
專利文獻2：日本特開平10-84028號公報
專利文獻3：日本特開平11-214481號公報
如專利文獻2、3，在多段地保持複數片基板來進行搬送的情況，對各基板設置專用的光學感應器來掌握搬送途中之位置時，便需要有設置光學感應器之場所及費用，而導致設備的增大或成本的增加。尤其是，基板處理系統之有限的搬送空間中，要對應基板片數來配置多數光學感應器便伴隨著較大的限制。
從而，本發明之目的在於在多段地保持複數片基板來進行搬送的多段搬送中，會藉由較少的感應器來確實地檢出基板的有無或位置偏移。
本發明之基板檢出裝置，係在具有相互隔有間隔來多段地支撐複數片圓板狀基板之支撐部的搬送裝置中，檢出該基板是否正常地被支撐在該支撐部之既定位置的基板檢出裝置。本發明之基板檢出裝置，其具備有具有照射光線之投光部及感光來自該投光部之光線的感光部之複數光學感應器。然後，本發明之基板檢出裝置在至少一對該光學感應器係以在複數片該基板會被正常地支撐在該支撐部之既定位置的狀態下而被總括搬送的期間，藉由複數片該基板而依序遮擋來自該投光部之光線的方式來加以配置。
本發明之基板檢出裝置中，至少一對該光學感應器可以在複數片該基板會被正常地支撐在該支撐部之既定位置的狀態下而被總括搬送的期間，從該投光部朝該感光部照射之光線的光軸會分別相對於該基板之上面或下 面而以除了垂直外之角度交叉，且來自該投光部之光線會照射至該基板中相對於搬送方向而正交方向之兩端部附近的方式來加以配置。
本發明之基板檢出裝置係複數片該基板在總括搬送期間，至少一對該光學感應器可從配置在最下部之該基板朝配置在最上部之該基板而依序照射光線，或者，從配置在最上部之該基板朝配置在最下部之該基板而依序照射光線。
本發明之基板處理系統，係具備有搬送裝置及基板檢出裝置之基板處理系統，該搬送裝置係具有相互隔有間隔來多段地支撐複數片圓板狀基板的支撐部，該基板檢出裝置會檢出該搬送裝置中該基板是否正常地被支撐在該支撐部之既定位置。本發明之基板處理系統中，該基板檢出裝置係具備有具有照射光線之投光部及感光來自該投光部之光線的感光部之複數光學感應器。然後，本發明之基板處理系統在至少一對該光學感應器係以在複數片該基板會被正常地支撐在該支撐部之既定位置的狀態下而被總括搬送的期間，藉由複數片該基板而依序遮擋來自該投光部之光線的方式來加以配置。
本發明之基板處理系統中，至少一對該光學感應器可以在藉由該搬送裝置使得複數片該基板會被正常地支撐在該支撐部之既定位置的狀態下而被總括搬送的期間，從該投光部朝該感光部照射之光線的光軸會分別相對於該基板之上面或下面而以除了垂直外之角度交叉，且來自該投光部之光線會照射至該基板中相對於搬送方向而正交方向之兩端部附近的方式來加以配置。
本發明之基板處理系統係藉由該搬送裝置使得複數片該基板在總括搬送期間，至少一對該光學感應器可從配置在最下部之該基板朝配置在最上部之該基板而依序照射光線，或者，從配置在最上部之該基板朝配置在最下部之該基板而依序照射光線。
本發明之基板處理系統可隨著該基板的搬送，會基於至少一對該光學感應器中之該感光部的檢出訊號變化，以及該支撐部的移動量，來檢出該基板之有無及/或該基板之位置偏移。
本發明之基板處理系統中，該投光部可照射點狀光線。此情況，該檢出訊號變化可為該點狀光線被該基板遮光時，以及再入射到該感光部時的 訊號變化。
本發明之基板處理系統中，該投光部可以既定寬度照射光線。此情況，該檢出訊號變化可為該既定寬度光線全部或一部分被該基板遮光時，以及再入射到該感光部時的訊號變化。
本發明之基板處理系統可進一步地具有數據處理該檢出訊號之數據處理部。此情況，該數據處理部可將該檢出訊號變化轉換為將上下多段配置之複數片該基板兩端附近的輪廓形狀投影至同一平面之複數圓弧狀數據。 再者，該數據處理部可從該複數圓弧狀數據選出圓弧基點及相鄰圓弧之交點，以及圓弧的頂點位置座標。
本發明之基板處理系統中，該數據處理部可將該圓弧狀數據2次微分，做拋物線近似處理來選出該基點及該交點之位置座標。
本發明之基板處理系統中，該數據處理部可將該圓弧狀數據做拋物線近似處理來選出該頂點之位置座標。
本發明之基板檢出方法，係使用上述任一基板檢出裝置，基於至少一對該光學感應器中之該感光部的檢出訊號變化，以及該支撐部的移動量，來檢出該基板之有無及/或該基板之位置偏移。
依本發明，便可在將複數片基板多段地保持而進行搬送之多段搬送中，能藉由較少的感應器來確實地檢出基板的有無及位置偏移。
11‧‧‧搬送裝置
11a‧‧‧搬送臂
13‧‧‧支撐部
13a~13e‧‧‧手部
20‧‧‧感應器部
21‧‧‧光學感應器
23‧‧‧投光部
25‧‧‧感光部
27‧‧‧光軸
W‧‧‧半導體晶圓
圖1係本發明一實施形態相關之基板處理系統的概略構成圖。
圖2A係顯示圖1所示基板處理系統之控制部硬體構成一範例的方塊圖。
圖2B係圖1所示基板處理系統之控制部機能方塊圖。
圖3係以支撐部動作與關係來說明本發明第1實施形態相關之感應器部構成的概略圖。
圖4係概略顯示本發明第1實施形態中，沿著光軸從投光部視點來觀看正常地被支撐在支撐部的5片晶圓之狀態的說明圖。
圖5係圖4之A部放大圖。
圖6係說明第1實施形態相關感應器部之其他構成例的概略圖。
圖7係以支撐部動作與關係來說明本發明第2實施形態相關之感應器部構成的概略圖。
圖8係概略顯示本發明第2實施形態中，沿著光軸從投光部視點來觀看正常地被支撐在支撐部的5片晶圓之狀態的說明圖。
圖9A係顯示來自配置在一側之光學感應器的輸出訊號的圖表。
圖9B係顯示來自配置在另側之光學感應器的輸出訊號的圖表。
圖10係合成圖9A及圖9B所示之圓弧狀輸出訊號的圖表。
圖11係顯示將圖9A及圖9B所示之圓弧狀輸出訊號做座標轉換所獲得之5個假想圓之圖式。
圖12係顯示本發明第2實施形態之數據處理順序一範例之流程圖。
圖13係顯示輸出數據一範例之圖式。
圖14係顯示將輸出數據做2次微分所獲得之峰值的圖式。
圖15係閾值處理的說明圖。
圖16係拋物線近似處理的說明圖。
圖17係顯示從輸出數據選出圓弧部分之過程的說明圖。
圖18係對圖17所獲得之圓弧部分做拋物線近似處理的說明圖。
圖19係說明算出支撐部所支撐之第1片半導體晶圓的中心座標與半徑之方法的圖式。
圖20係說明算出支撐部所支撐之第2片半導體晶圓的中心座標與半徑之方法的圖式。
以下，便參照添附圖式，就本發明之實施形態來加以說明。
[基板處理系統]
圖1係本發明一實施形態相關之基板處理系統1的概略構成圖。基板處理系統1係具有5個程序模組3、真空搬送室5、2個裝載室7、大氣壓搬送室9。
<程序模組>
各程序模組3中會對半導體晶圓(以下僅稱為「晶圓」)做所欲之處理。程序模組3會藉由未圖示之排氣裝置來維持在所欲之減壓狀態。
<真空搬送室>
真空搬送室5會透過閘閥GV而連接至各程序模組3及各裝載室7。真空搬送室5係配置有將相互隔有間隔來上下多段地配置的晶圓W總括搬送之搬送裝置11。搬送裝置11係具有構成為可彎伸、旋轉、升降及直線移動之搬送臂11a，搬送臂11a係具有構成為多段之支撐部13。搬送裝置11係具有用以掌握讓搬送臂11a之支撐部13進出、退避時位置的編碼器(省略圖示)。搬送裝置11會在各程序模組3與真空搬送室5之間，以及真空搬送室5與裝載室7之間，藉由支撐部13來將晶圓W多段地支撐、總括搬送。
又，真空搬送室5內在與各程序模組3連結部分的附近位置係設有檢出搬送裝置11之支撐部13所多段地支撐而總括搬送之晶圓W的有無或位置偏移之感應器部20。感應器部20之詳細構成將於後述。
<裝載室>
裝載室7係構成為可切換於真空與大氣壓。裝載室7與大氣壓搬送室9之連接部係設有閘閥GV。
<大氣壓搬送室>
大氣壓搬送室9係設有保持晶圓W之搬送裝置15。搬送裝置15係構成為可彎伸、旋轉、升降及直線移動。又，大氣壓搬送室9係連結有4個埠17。各埠17係載置有可收納複數片晶圓W之匣盒C。
<控制部>
進一步地，基板處理系統1係具備有控制部30。基板處理系統1之各構成部係各自連接至控制部30，並被控制部30加以控制。控制部30典型而言為電腦。圖2A係顯示圖1所示之控制部30的硬體構成一範例。控制部30係具備有：主控制部101；鍵盤、滑鼠等之輸入裝置102；印表機等之輸出裝置103；顯示裝置104；記憶裝置105；外部介面106；以及相互連接該等之匯流排107。主控制部101係具有CPU(中央處理裝置)、RAM(隨機存取記憶體)112、ROM(唯讀記憶體)113。記憶裝置105只要為可記憶資訊者，則不論其形態，例如可為硬碟裝置或光碟裝置。又，記憶裝置105會對電腦可讀取記憶媒體115記錄資訊，並從記憶媒體115來讀取資訊。記憶媒體115只要為可記憶資訊者，則不論其形態，例如可為硬碟、光碟、 快閃記憶體等。記憶媒體115亦可為記錄對晶圓W之處理方法的配方之記憶媒體。
控制部30中，CPU111會使用RAM112來作為作業區域，藉由實行ROM113或記憶裝置115所收納之程式，而可在基板處理系統1中對晶圓W實行處理。具體而言，控制部30會控制基板處理系統中1，關係到例如晶圓W的搬送或對晶圓W的處理等之各構成部(搬送裝置11、搬送裝置15、感應器部20、各程序模組3等)。
圖2B係顯示關於控制部30的晶圓W有無的檢出及位置偏移的檢出之機能的機能方塊圖。如圖2B所示，控制部30係具備有數據轉換部121、演算部122、判定部123、輸入輸出控制部124，數據轉換部121及演算部122會構成數據處理部120。控制部30之處理係CPU111會使用RAM112來作為作業區域，藉由實行ROM113或記憶裝置105所儲存的軟體(程式)來加以實現。另外，控制部30亦具有其他機能，但在此省略說明。
(數據轉換部)
數據轉換部121例如後述般，會接收感應器部之光學感應器的感光部所檢出之檢出訊號與搬送臂11a之編碼器值等，進行座標轉換等變換成既定輸出訊號的處理。
(演算部)
演算部122會基於來自數據轉換部121之輸出訊號，例如求出晶圓W的中心位置、或位置偏移量，來實施各種演算處理。
(判定部)
判定部123會基於在數據處理部120之數據處理結果，判定晶圓W的有無，或偏置偏移之有無。
(輸入輸出控制部)
輸入輸出控制部124會進行來自輸入裝置102之輸入控制、對輸出裝置103之輸出控制、顯示裝置104中之顯示控制、透過外部介面106與外部所進行之數據等的輸入輸出控制。
[感應器部]
接著，便參照圖3~圖6，就作為基板檢出裝置之感應器部20來詳細地說明。感應器部20會藉由光學性機構來檢出具有將複數片晶圓W相互隔 有間隔來多段地支撐之支撐部的搬送臂11a中，晶圓W是否被正常地支撐在支撐部13的既定位置。
<第1實施形態>
圖3係以將複數片晶圓W多段地支撐之支撐部13動作與關係來說明本發明第1實施形態相關之感應器部20構成的概略圖。本實施形態中，搬送裝置11之搬送臂11a前端所設置之支撐部13係從上而下具有5段手部13a,13b,13c,13d,13e。各手部13a,13b,13c,13d,13e會分別將晶圓W幾乎水平地載置、支撐。如此般，本實施形態中，支撐部13會在最大多段地支撐5片晶圓W的狀態下，朝例如程序模組3總括搬送。圖3中，白色箭頭係指支撐部13的進出方向，其相反方向係指支撐部13的退避方向。另外，支撐部13的進出及退避方向為Y方向(搬送方向)，在水平面上正交於Y方向的方向為X方向(被搬送之晶圓W的寬度方向)。另外，多段總括搬送之手部的數量(晶圓W片數)不限定在5個(5片)。
如圖3所示，光學感應器21係具有照射光線之投光部，以及感光來自投光部23之光線的感光部25。本實施形態中，投光部23會將例如雷射光等之點狀光線朝感光部25照射。感光部25係具備例如發光二極體或CCD等之感光元件(省略圖示)，會感光來自投光部23所照射之光線而轉換為電氣性檢出訊號。感光部25之檢出訊號為了處理，會被傳送至控制部30。
圖4係概略顯示晶圓W正常地被支撐在支撐部13之手部13a~13e的狀態(以下會稱為「正常搬送狀態」)中，沿著光軸27從投光部23視點來觀看5片晶圓W之狀態。圖4中的白色箭頭係指支撐部13的進出方向，其相反方向係指支撐部13的退避方向。感應器部20係具有並列配置於X方向之左右一對的光學感應器21。圖4中為了說明的方便，係以白色箭頭所示之晶圓W的進出方向為基準，以符號21A來表示朝進出方向之左側的光學感應器，以符號21B來表示同右側之光學感應器。圖5則是圖4之A部放大圖。
如圖3所示，投光部23與感光部25係配置為從投光部23朝感光部25照射之點狀光線的光軸27會相對於支撐部13所多段支撐之晶圓W的上面或下面(幾乎水平)以除了垂直外的既定角度θ來交叉。光軸27相對於晶圓W的上面或下面之角度θ可對應於支撐部13之手部13a~13e的間隔來加以 設定，但本實施形態中，角度θ係設定在例如60°~80°範圍內，較佳為65°~75°，具體而言為例如70°。
如圖4及圖5所示，本實施形態中，係以可將來自投光部23之光線照射於正常搬送狀態之晶圓W的X方向兩端部Po附近之方式，而於左右配置有一對光學感應器21A,21B。另外，X方向兩端部Po係以相當於圓板狀晶圓W直徑之距離而分離於X方向之晶圓W的左右端部。來自各投光部23之點狀光線的光軸27係設定為從各晶圓W之X方向兩端部Po分別於例如3~10mm之範圍內，較佳為5mm左右而交差於X方向之內側位置。本實施形態中，係從各晶圓W之X方向兩端部Po的各自5mm內側處與光軸27交叉。
藉由將光軸27相對於晶圓W上面或下面之角度θ以非垂直，而是以例如60°~80°範圍內的角度傾斜的方式來配置投光部23及感光部25，則如圖3及圖4朝白色箭頭方向讓搬送臂11a之支撐部13進出的情況，便可讓來自投光部23之光線依序從最下段之晶圓W照射至最上段之晶圓W。亦即，正常搬送狀態中，來自一對投光部23之一對光線首先會分別因最先被手部13e所支撐之最下段晶圓W的X方向兩端部Po附近所遮擋後，再度入射至感光部25。接著，一對光線會分別因手部13d所支撐之從下數來第2段晶圓W的X方向兩端部Po附近所遮擋後，再度入射至感光部25。進一步地，會重複依照從下數來第3段、從下數來第4段、從下數來第5段(最上段)之晶圓W順序，使得一對光線分別因各晶圓W之X方向兩端部Po附近所遮擋後，再度入射至感光部25。例如，在晶圓W正常搬送狀態中，如圖5所示，在手部13b所支撐之從下數來第4段圓板狀晶圓W的X方向一側端部Po附近中，來自投光部23之點狀光線會被晶圓W邊緣上之部位P1所遮擋，而在部位P2處再入射至感光部25。亦即，點狀光線會在部位P1~P2間被遮擋。晶圓W之X方向相反側端部Po附近也相同。
然後，感光部25中，會將圓板狀晶圓W之X方向兩端點Po附近之來自投光部23的點狀光線被遮光時，以及再入射時的檢出訊號變化傳送至數據處理部120。但是，在不是正常搬送狀態，而是例如晶圓W不存在於從下數來第4段的手部13b之情況，或晶圓W於X方向有超過5mm之較大位置偏移的情況，由於至少一側的光學感應器21A或21B中不會有光線被 遮擋的情事，故感光部25的檢出訊號不會有變化。如此一來，便可檢出晶圓W之有無或較大的位置偏移。
又，一對光學感應器21由於係配置在晶圓W之X方向兩端部Po附近，故當左右兩處部位P1,P1及左右兩處部位P2,P2的檢出訊號改變時，便可從此時之搬送臂11a的支撐部13之編碼器數值，在數據處理部120中求得XY面(水平面)之部位P1,P1及部位P2,P2的位置座標。從而，便可檢出支撐部13之手部13a~13e上晶圓W的位置偏移。例如，被支撐在支撐部13之任一手部13a~13e的晶圓W有位置偏移的情況，檢出訊號會變化的左右2處部位P1,P1及左右2處部位P2,P2的位置座標便會相對於正常搬送狀態之位置座標而變位。藉由檢出此位置座標的變位，例如在判定部123中，便可判定晶圓W是否被正常地支撐在支撐部13之手部13a~13e的既定位置。另外，正常搬送狀態下檢出訊號會改變的左右2處部位P1,P1及左右2處部位P2,P2的位置座標可預先以實驗性來測定，或者，亦可基於搬送臂11a之編碼器數值及晶圓W在手部13a~13e上之正常支撐位置來預先求得。
又，圓的中心只要決定圓周上的3點座標便可加以計算，故數據處理部120中，便可由部位P1,P1及部位P2,P2中至少3處的位置座標來求得檢出對象之晶圓W的中心座標(參照專利文獻1)。藉由將如此求得的晶圓W中心座標與正常搬送狀態中晶圓W的中心座標加以比較，便可確認位置偏移的有無，並可計算XY方向的偏移量。另外，正常搬送狀態中的晶圓W中心座標可預先以實驗性來測定，或者，亦可基於搬送臂11a之編碼器數值及晶圓W在手部13a~13e上之正常支撐位置來預先求得。
圖5中，部位P3及部位P4係指從投光部23沿著光軸27之視線中，相互重疊鄰接之上下晶圓W所見到的交點。亦即，部位P3係從投光部23之視點而可見到下方數來第3段的晶圓W與下方數來第4段的晶圓W之邊緣所交叉的點，部位P4則是從投光部23之視點而可見到下方數來第4段的晶圓W與下方數來第5段的晶圓W之邊緣所交叉的點。本實施形態中，較佳地在正常搬送狀態下，來自投光部23之點狀光線係設定為能照射到晶圓W之X方向端部Po與部位P3及部位P4之間(參照圖5)。藉由將點狀光線照射至此般位置，便可利用感光部25之檢出訊號變化而正確地進行晶圓W位置偏移的檢出。
本實施形態中，晶圓W有無及位置偏移的檢出在讓支撐部13退避的情況仍可進行。例如，圖3中讓支撐部13退避的情況，在正常搬送狀態中，來自投光部23的光線首先會因一開始被支撐於手部13a之最上段晶圓W的X方向兩端部Po附近所遮擋後，再入射至感光部25。接著，會因手部13b所支撐之由上數來第2段之晶圓W的X方向兩端部Po附近所遮擋後再度入射至感光部25。進一步地，會重複依照從上數來第3段、第4段、第5段(最下段)之晶圓W順序，而因各晶圓W之X方向兩端部Po附近所遮擋後，再度入射至感光部25。然而，在任一手部13a~13e未存在有晶圓W的情況，或產生位置偏移的情況，感光部25的檢出訊號與正常搬送狀態相比便會有變化。從而，與上述同樣地，可例如在判定部123中，進行支撐部13之手部13a~13e中晶圓W的有無或位置偏移的檢出。
又，雖省略圖示，但與圖3相反地，亦可將投光部23配置在手部13e下方，將感光部25配置在手部13a上方。此情況，晶圓W之X方向兩端部Po附近的遮光及朝感光部25的再入射之順序於讓支撐部13進出時，是與圖3中讓支撐部13進出時為同樣的順序，讓支撐部13退避時則是與圖3中讓支撐部13退避時為同樣的順序。
再者，圖3中，讓支撐部13進出的情況，係以下方之感光部25會在前側(接近支撐部13側)，上方之投光部23在內側(遠離支撐部13側)之方式使得光軸27傾斜，但光軸27亦可相對於鉛直方向而傾斜於Y方向之任一側。例如，如圖6所示，讓支撐部13進出的情況，亦可以上方之投光部23會在前側(接近支撐部13側)，下方之感光部25在內側(遠離支撐部13側)之方式使得光軸27傾斜。此情況，晶圓W之X方向兩端部Po附近的遮光及朝感光部25的再入射之順序不論讓支撐部13進退時或退避時，都與圖3相反。再者，圖6中，亦可讓投光部23及感光部25上下顛倒。此情況，晶圓W之X方向兩端部Po附近的遮光及朝感光部25的再入射之順序亦是不論讓支撐部13進退時或退避時，都與圖3相反。
如上述般，本實施形態中，係以朝支撐部13進出及退避方向(Y方向)之任一方傾斜狀態而可讓光線照射到晶圓W之X方向兩端部Po附近的方式，來左右地配置至少一對光學感應器21A,21B之光軸27。藉由相關構成， 在複數片晶圓W之多段總括搬送中，便可以2個光學感應器21A,21B來檢出複數片晶圓W之有無或位置偏移。
<第2實施形態>
圖7係以多段地支撐晶圓W之支撐部13動作與關係來說明本發明第2實施形態相關之作為基板檢出裝置的感應器部20A構成的概略圖。圖8係概略顯示沿著光軸27從投光部27視點來觀看正常搬送狀態的5片晶圓之狀態。圖7及圖8中，白色箭頭係指支撐部13的進出方向，其相反方向係指支撐部13的退避方向。支撐部13的構成係與第1實施形態相同。
本實施形態相關之感應器部20A係具有至少一對光學感應器22。如圖7所示，光學感應器22係具有照射光線之投光部24以及感光來自投光部24之光線的感光部26。本實施形態中，係在使用測長感應器來做為感應器部20A這點與第1實施形態有所差異。亦即，投光部24會使得例如雷射光線等為既定寬度之光線(帶狀光線28)來朝感光部26照射。
圖8中，為了說明方便，係以白色箭頭表示之晶圓W進出方向為基準，以符號22A來表示朝進出方向之左側的光學感應器，以符號22B來表示同右側之光學感應器。又，圖8中，從投光部24以寬度D所照射之帶狀光線28係概略地重疊於晶圓W之X方向兩端部Po來加以表示。感光部26係具備例如發光二極體或CCD等之感光元件，會感光從投光部24所照射之帶狀光線28而轉換為電氣性檢出訊號。感光部26會將檢出訊號送至用以處理檢出訊號之控制部30的數據處理部120。
如圖7所示，投光部24及感光部26係配置為從投光部24朝感光部26照射之帶狀光線28的光軸27會相對於支撐部13所多段支撐之晶圓W的上面或下面(幾乎水平)以除了垂直外的既定角度θ來交叉。光軸27相對於晶圓W的上面或下面之角度θ可對應於支撐部13之手部13a~13e的間隔來加以設定，但本實施形態中，角度θ係設定在例如60°~80°範圍內，較佳為65°~75°，具體而言為例如70°。
圖7所示，本實施形態中，係以可將來自投光部24之帶狀光線28照射於正常搬送狀態之晶圓W的X方向兩端部Po附近之方式，而於左右配置有一對光學感應器22。如圖8所示，來自投光部24之帶狀光線28係設定為會以既定寬度D照射至各晶圓W含X方向兩端部Po之範圍。例如， 來自投光部24之帶狀光線28係設定為於X方向以例如7~15mm範圍內，較佳為10mm左右之寬度D來照射至各晶圓W含X方向兩端部Po之範圍。更具體而言，本實施形態中，在正常搬送狀態下，較佳地係設定為來自投光部24之帶狀光線28會照射至含部位P3及部位P4(參照圖5)，以及X方向之端部Po的範圍。藉由將帶狀光線28照射至此般範圍，便可在感光部26中利用檢出訊號的變化來正確地進行晶圓W位置偏移的檢出。
藉由將光軸27相對於晶圓W上面或下面之角度θ以非垂直，而是以例如60°~80°範圍內的角度傾斜的方式來配置投光部24及感光部26，則如圖7及圖8朝白色箭頭方向讓搬送臂11a之支撐部13進出的情況，便可讓來自投光部24之帶狀光線28依序從最下段之晶圓W照射至最上段之晶圓W。亦即，正常搬送狀態中，來自投光部24之一對帶狀光線28首先會分別部分地因最先被手部13e所支撐之最下段晶圓W的X方向兩端部Po附近所遮擋。接著，一對帶狀光線28會分別因手部13d所支撐之從下數來第2段之晶圓W的X方向兩端部Po附近而被部分地遮擋。一對帶狀光線28進一步地會重複依從下數來第3段、從下數來第4段、從下數來第5段(最上段)之晶圓W的順序，而因各晶圓W之X方嗆兩端部Po附近而被部分地遮擋及部分地再入射。
然後，感光部26中，在圓板狀晶圓W之X方向兩端部Po附近使得來自投光部24之帶狀光線28之寬度方向D一部分因晶圓W而被遮光時以及再入射時之檢出訊號的變化會被送到數據處理部120。
於是，正常搬運狀態下，於支撐部13之手部13a~13e所支撐的5片圓板狀晶圓W之X方向一側端部Po附近中，來自投光部24之帶狀光線28便會沿著晶圓W之邊緣形狀而部分地被遮光。因此，數據處理部120中，便會由例如一側光學感應器22A之感光部26的檢出訊號及搬送臂11a之編碼器數值而輸出近似於5片晶圓W之X方向一側的邊緣輪廓之5個圓弧狀數據。同樣地，數據處理部120中，會由另一側光學感應器22B之感光部26的檢出訊號及搬送臂11a之編碼器數值而輸出近似於5片晶圓W之X方向相反側的邊緣輪廓之5個圓弧狀數據。
圖9A係顯示正常搬送狀態中，來自一對光學感應器22中配置在X方向一側之光學感應器22A的輸出訊號，圖9B係顯示正常搬送狀態中，來自 配置在X方向另側之光學感應器22B的輸出訊號。圖9A，圖9B中，係分別輸出近似於5片晶圓W之X方向一側邊緣輪廓之5個圓弧狀數據。另外，圖9A,9B中，縱軸為感光部26所檢出之測長寬度(感光寬度)，橫軸為搬送臂11a之支撐部13的移動量。例如，假設在任一手部13a~13e未存在有晶圓W的情況，其部分便不會有被遮擋情況，故感光部26之檢出訊號不會有變化。從而，例如圖9A，圖9B所示之輸出訊號中，圓弧的數量只會出現4個。如此一來，例如判定部123中，便會基於圓弧狀輸出數據而可檢出晶圓W之有無。另外，圖9A及圖9B中，亦可在圓弧的高度(亦即測長寬度大小)設定閾值，在判定部123中，則判斷圓弧的頂點是否超過該閾值來檢出晶圓W的有無。
圖10係合成圖9A及圖9B所示之圓弧狀輸出數據的圖表。亦即，圖10係顯示將一對光學感應器22A,22B各自所得到的圓弧狀輸出數據在數據處理部120中所合成之結果。此處，圖10中的縱虛線係指正常搬送狀態中之各晶圓W的X方向兩端部Po通過帶狀光線28之通過點P5。個通過點P5可從搬送臂11a之編碼器數值、手部13a~13e之間隔、一對光學感應器22之設置位置以及上述角度θ等來加以求得。為正常搬送狀態的話，則如圖10所示，所合成之輸出數據之各圓弧的頂點與通過點P5應幾乎一致。從而，例如判定部123中，便可藉由判斷所合成之輸出數據之各圓弧的頂點與通過點P5是否一致，來檢出晶圓W的有無。如此般，藉由基於來自配置在晶圓W左右的一對光學感應器22的檢出訊號來合成輸出訊號，便可容易地進行晶圓W有無的檢出。另外，圖10中，亦可在各通過點P5所合成之圓弧高度(亦即測長寬度大小)設定閾值，在判定部123中，則藉由判斷所合成之圓弧頂點是否超過該閾值來檢出晶圓W的有無。
圖11係顯示在數據處理部120中，將圖9A及圖9B所示之圓弧狀輸出訊號做座標轉換所製作出相當於檢出對象之5片晶圓W的平面形狀之5個假想圓的狀態。基於此般假想圓，便可例如藉由霍夫轉換(Hough transform)來推定其中心座標O。然後，例如在判定部123中，藉由將相當於各晶圓W之各假想圓的中心座標O與正常搬送狀態中各晶圓W之中心座標做比較，便可檢出晶圓W位置偏移的有無。又，可從相當於各晶圓W之各假想圓的 中心座標O與正常搬送狀態中各晶圓W之中心座標來計算XY面中的位置偏移量。
圖9A,9B~圖11所示的輸出例作為可以簡單的方法來進行晶圓W有無的檢出與位置偏移的檢出之方法尤為有效。此情況，較佳地，係使用在感光部226具備CCD影像感應器等之高精度感光元件的測長感應器來作為光學感應器22。
另外，本實施形態中，藉由求得圖9A所示之輸出訊號與圖9B所示之輸出訊號之差異，亦可檢出搬送臂11a中之支撐部13的進出動作或退避動作的軌跡。支撐部13之軌跡確認作為檢出搬送臂11a之異常有無方法尤為有效。
接著，參照圖12~20，說明使用本實施形態相關之感應器部20A來進行晶圓W有無之檢出及位置偏移之檢出的另一數據處理順序。圖12係顯示本數據處理順序一範例之流程圖。本數據處理順序可例如含有從步驟S1至步驟S8之階段。此處，步驟S1~步驟S2為進行輸出數據之前處理的工序。又，步驟S3~步驟S5係選出輸出數據之圓弧中的基點或與鄰接圓弧之交點(以下會將該等稱為「基點」)的工序。又，步驟S6~步驟S7係選出輸出數據之圓弧中的頂點之處理。本順序在使用具備檢出光量之感光元件(例如發光二極體等)的測長感應器於光學感應器22之感光部26的情況尤為有效。
(步驟S1)
步驟S1中，數據處理部120會取得晶圓W左右之一對光學感應器22A,22B的檢出訊號，並輸出具有關聯到藉由編碼器所獲得的搬送臂11a之支撐部13移動量的複數圓弧部分來作為輸出數據。輸出數據一範例顯示於圖13。圖13中，縱軸為感光部26之測長寬度，橫軸為搬送臂11a之支撐部13的移動量。
(步驟S2)
接著，步驟S2中，會進行輸出數據之平順化處理來作為前處理。平順化處理一範例可求得由相當於搬送臂11a之支撐部13的規定範圍移動量之輸出數據除以最大值及最小值所殘留之數據平均值。
(步驟S3)
接著，步驟S3中，會將在步驟S2平順化處理後之輸出數據做2次微分。藉由2次微分，如圖14所示，便會從各圓弧狀數據選出數據有較大變化的複數峰值。
(步驟S4)
接著，步驟S4中，會就步驟S3所得到的各峰值與既定的閾值做比較，將未滿足閾值的部分從數據處理對象移除以進行閾值處理。圖15係將步驟S3所選出之峰值之一(圖14中，以符號Z所示之峰值)放大的圖式。圖15中，係以虛線表示閾值Th，滿足閾值Th的部分係較閾值Th要下方的範圍，係以朝下方凸出之梯形來加以表示。
(步驟S5)
接著，步驟S5中，會就滿足閾值Th之複數2次微分數據分別藉由最小平方法來進行拋物線近似處理。圖16係顯示圖14中，將以符號Z所示之峰值之2次微分數據進行拋物線近似處理後的狀態。如圖16所示，此處將所獲得之近似拋物線的頂點定義為圓弧的「基點」。如此般，步驟S5中，分別就滿足閾值Th之各2次微分數據來定義基點。此基點係指搬送途中，感光部26之檢出訊號會有較大變動的位置。具體而言，基點係相當於來自投光部24之帶狀光線28的一部份被最先的晶圓W邊緣所遮擋的地方，或者最後帶狀光線28全部再入射至感光部26的地方，或者從頭光部24沿著光軸27之視線中，相互重疊之鄰接上下晶圓W所見到的交點(圖5中的P3,P4)。另外，為了正確地檢出上述所見到的交點，在正常搬送狀態中，在部位P3及部位P4(參照圖5)以及包含X方向端部Po兩者之範圍下來照射來自投光部24之帶狀光線28則甚為重要。
(步驟S6)
接著，步驟S6中，會從在步驟S2進行平順化處理之輸出數據選出圓弧部分。具體而言，如圖17所示，會分離步驟S5所定義之2個基點間所形成之圓弧部分的數據。圖17係選出圖14所示圓弧1之範例。所選出之圓弧部分的數據係相當於晶圓W之X方向端部Po附近的邊緣之平面形狀，亦即端部Po附近的輪廓。
(步驟S7)
接著，步驟S7中，會就步驟S6所得之圓弧部分數據，藉由最小平方法來進行拋物線近似處理。然後，如圖18所示，選出所獲得之近似拋物線的頂點。此頂點相當於晶圓W之X方向的一個端部Po。
關於基於晶圓W左右之一對光學22A,22B的檢出訊號之輸出數據，來分別進行以上步驟S2~步驟S7的處理，便能獲得1片晶圓W之X方向兩邊端部Po的Y方向之假定位置座標，以及從投光部24沿著光軸27之視線中，相互重疊之鄰接上下的晶圓W所見到之交點(圖5中之P3,P4)的Y方向中假定位置座標。
(步驟S8)
接著，步驟S8中，會從步驟S2~步驟S7所獲得之假定位置座標來算出支撐部13所支撐之晶圓W的中心座標O與半徑r。步驟S8中，較佳地，首先是將最接近於檢出精度應該是最高的感光部26之晶圓W作為第1號晶圓W來算出中心座標O1及半徑r1。然後，以所求得之第1號晶圓W之中心座標O1及半徑r1為基礎，算出鄰接之第2號晶圓W之中心座標O2及半徑r2。接著，以第2號晶圓W之中心座標O2及半徑r2為基礎，算出鄰接之第3號晶圓W之中心座標O3及半徑r3。如此一來，便可就支撐部13之手部13a~13e所支撐之所有晶圓W依序算出中心座標O及半徑r。
圖19係就第1片晶圓W來求得中心座標O1及半徑r1之情況的說明圖。此處，點a係指以一側之光學感應器22A所得到之第1片晶圓W之基點的Y方向之位置座標，點b係指以另一側之光學感應器22B所得到之第1片晶圓W之基點的Y方向之位置座標。又，點c係指以一側之光學感應器22A所得到之第1片晶圓W之端部Po的Y方向之位置座標，點d係指以另一側之光學感應器22B所得到之第1片晶圓W之端部Po的Y方向之位置座標。另外，Y1係關於點c及點d，藉由編碼器所獲得之Y方向座標的平均。又，長度L係指左右一對光學感應器22之帶狀光線28的間隔，X1係指相對於長度L之中間點，第1片晶圓W之中心座標O1在X方向的偏移寬度。該等具有以下之式(1)~(6)所示之關係。另外，式(1)~(6)中，例如「ac」之標記係指點a~c間的距離。式(4)中，可由上述步驟S1~步驟S8所得到之a、b、c、d的Y方向位置座標與藉由一對光學感應器22之配置所決定之長度L 數值來表示cO1間之距離。然後，式(5)及式(6)中，可由式(4)所得到之cO1間的距離來算出第1片晶圓W之中心座標便宜寬度X1與半徑r1。
Figure 105103674-A0202-12-0018-1
圖20係基於上述第1片晶圓W的計算結果，就第2片晶圓W來求出中心座標O2及半徑r2之情況的說明圖。此處，點e係指以一側之光學感應器22A所得到之第2片晶圓W之基點的Y方向之位置座標，點f係指以另一側之光學感應器22B所得到之第2片晶圓W之基點的Y方向之位置座標。又，點g係指以一側之光學感應器22A所得到之第2片晶圓W之端部Po的Y方向之位置座標，點h係指以另一側之光學感應器22B所得到之第2片晶圓W之端部Po的Y方向之位置座標。另外，長度Y2係關於點g及點h，藉由編碼器所獲得之Y方向座標的平均。又，△x係指第2片晶圓W之中心座標O2相對於第1片晶圓W之中心座標O1的X方向偏移寬度。該等具有以下之式(7)~(19)所式之關係。另外，式(7)~(19)中，例如「O2O1」之標記係指點O2~O1間的距離。
Figure 105103674-A0202-12-0019-2
藉由重複如此般之計算，便可依序算出複數晶圓W之中心座標O及半徑r。另外，在任一手部13a~13e均不存在有晶圓W的情況，只要進行以下順序即可。例如，在手部13c不存在有晶圓W的情況，首先將手部13a所支撐之晶圓W作為第1片晶圓W來算出上述中心座標O及半徑r，以該中心座標O及半徑r為基準，算出鄰接之手部13b所支撐之晶圓W的中心 座標O及半徑r。接著，將手部13d所支撐之晶圓W作為第1片晶圓W來算出上述中心座標O及半徑r，以該中心座標O及半徑r為基準，算出鄰接之手部13e所支撐之晶圓W的中心座標O及半徑r即可。
將如此所獲得之各晶圓W的中心座標O在例如判定部123中藉由與正常搬送狀態中的中心座標比較，便可檢出晶圓W位置偏移的有無，並可計算出XY方向之偏移量。
如上述，本實施形態中，係將至少一對光學感應器22A,22B之光軸27左右地配置為會傾斜於支撐部13之進出及退避方向(Y方向)之任一者的狀態，以可使得帶狀光線28照射至晶圓W之X方向兩端部Po附近。藉由相關構成，在複數晶圓W之多段總括搬送中，便可藉由2個光學感應器22A,22B來檢出關於複數片晶圓W之有無及位置偏移。
本實施形態中的其他構成及效果，係等同於第1實施形態。
以上，雖已就本發明實施形態來加以說明，但本發明並不限於上述實施形態而可有各種變形。例如，對藉由光學感應器21,22所獲得之檢出訊號的數據處理內容，或基於該數據處理的結果，檢出晶圓W之有無或偏移的順序並不限於上述實施形態所說明之方法。
又，基板只要是圓形基板即可，並不限定於半導體晶圓。
11‧‧‧搬送裝置
11a‧‧‧搬送臂
13‧‧‧支撐部
13a~13e‧‧‧手部
20‧‧‧感應器部
21‧‧‧光學感應器
23‧‧‧投光部
25‧‧‧感光部
27‧‧‧光軸
θ‧‧‧角度

Claims (14)

  1. 一種基板檢出裝置，係在具有相互隔有間隔來多段地支撐複數片圓板狀基板之支撐部的搬送裝置中，檢出該基板是否正常地被支撐在該支撐部之既定位置的基板檢出裝置，其具備有具有照射光線之投光部及感光來自該投光部之光線的感光部之複數光學感應器；至少一對該光學感應器係以在複數片該基板會被正常地支撐在該支撐部之既定位置的狀態下而被總括搬送的期間，藉由複數片該基板而依序遮擋來自該投光部之光線的方式來加以配置；至少一對該光學感應器係使該投光部或該感光部的其中任一者被配置於該支撐部的上方，而另一者則被配置該支撐部的下方；並且從該投光部朝該感光部所照射之光線的光軸係會分別相對於該基板之上面或下面而以除了垂直外之角度交叉來加以配置；該光線會照射至該基板中相對於搬送方向而正交方向之兩端部附近，即該兩端部與從該投光部沿著該光軸之視線中鄰接之上下的該基板所見到的交點之間。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板檢出裝置，其中複數片該基板在總括搬送期間，至少一對該光學感應器會從配置在最下部之該基板朝配置在最上部之該基板而依序照射光線。
  3. 如申請專利範圍第1項之基板檢出裝置，其中複數片該基板在總括搬送期間，至少一對該光學感應器會從配置在最上部之該基板朝配置在最下部之該基板而依序照射光線。
  4. 一種基板處理系統，係具備有搬送裝置及基板檢出裝置之基板處理系統，該搬送裝置係具有相互隔有間隔來多段地支撐複數片圓板狀基板的支撐部，該基板檢出裝置會檢出該搬送裝置中該基板是否正常地被支撐在該支撐部之既定位置，其中該基板檢出裝置係具備有具有照射光線之投光部及感光來自該投光部之光線的感光部之複數光學感應器；至少一對該光學感應器係以在複數片該基板會被正常地支撐在該支撐部之既定位置的狀態下而被總括搬送的期間，藉由複數片該基板而依序遮擋來自該投光部之光線的方式來加以配置； 至少一對該光學感應器係該投光部或該感光部的其中任一者被配置於該支撐部的上方，而另一者則被配置該支撐部的下方；並且從該投光部朝該感光部所照射之光線的光軸係會分別相對於該基板之上面或下面而以除了垂直外之角度交叉來加以配置；該光線會照射至該基板中相對於搬送方向而正交方向之兩端部附近，即該兩端部與從該投光部沿著該光軸之視線中鄰接之上下的該基板所見到的交點之間。
  5. 如申請專利範圍第4項之基板處理系統，其中藉由該搬送裝置使得複數片該基板在總括搬送期間，至少一對該光學感應器會從配置在最下部之該基板朝配置在最上部之該基板而依序照射光線。
  6. 如申請專利範圍第4項之基板處理系統，其中藉由該搬送裝置使得複數片該基板在總括搬送期間，至少一對該光學感應器會從配置在最上部之該基板朝配置在最下部之該基板而依序照射光線。
  7. 如申請專利範圍第4至6項中任一項之基板處理系統，其係隨著該基板的搬送，會基於至少一對該光學感應器中之該感光部的檢出訊號變化，以及該支撐部的移動量，來檢出該基板之有無及/或該基板之位置偏移。
  8. 如申請專利範圍第7項之基板處理系統，其中該投光部會照射點狀光線，該檢出訊號變化係該點狀光線被該基板遮光時，以及再入射到該感光部時的訊號變化。
  9. 如申請專利範圍第7項之基板處理系統，其中該投光部會以既定寬度照射光線，該檢出訊號變化係該既定寬度光線全部或一部分被該基板遮光時，以及再入射到該感光部時的訊號變化。
  10. 如申請專利範圍第9項之基板處理系統，其進一步地具有數據處理該檢出訊號之數據處理部；該數據處理部會將該檢出訊號變化轉換為將上下多段配置之複數片該基板兩端附近的輪廓形狀投影至同一平面之複數圓弧狀數據。
  11. 如申請專利範圍第10項之基板處理系統，其中該數據處理部會從該複數圓弧狀數據選出圓弧基點及相鄰圓弧之交點，以及圓弧的頂點位置座標。
  12. 如申請專利範圍第11項之基板處理系統，其中該數據處理部會將該圓弧狀數據2次微分，做拋物線近似處理來選出該基點及該交點之位置座標。
  13. 如申請專利範圍第11項之基板處理系統，其中該數據處理部會將該圓弧狀數據做拋物線近似處理來選出該頂點之位置座標。
  14. 一種基板檢出方法，係使用如申請專利範圍第1至3項中任一項之基板檢出裝置，基於至少一對該光學感應器中之該感光部的檢出訊號變化，以及該支撐部的移動量，來檢出該基板之有無及/或該基板之位置偏移。
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