WO2021033377A1 - 基板の位置合わせ方法 - Google Patents

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stage
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剛 古林
結城　徹
樹里 平田
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株式会社ジェーイーエル
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Definitions

  • the present invention relates to a substrate alignment method. More specifically, the present invention relates to a substrate alignment method capable of accurately centering or accurately aligning a substrate having a warped peripheral edge.
  • the aligner device used in the alignment process of a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a substrate)
  • the accurate center alignment of the substrate placed on the stage is performed. Is done.
  • angle adjustment is performed using reference marks such as orientation flats and notches and various marks attached to the surface of the substrate.
  • the aligner device disclosed in Patent Document 1 is equipped with a fixed focus camera and a half mirror that focus on a very narrow range in order to image the periphery of the substrate.
  • This aligner device images the edge of the substrate illuminated by illumination and the outside of the substrate, and detects a position where the brightness component in the captured image shows a remarkable rate of change as the position of the edge of the substrate.
  • the aligner device rotates the substrate, measures the position of the edge of the substrate at a predetermined angle, and uses the measurement result to align the center of the substrate and adjust the angle of the reference mark. ..
  • the angle ⁇ obtained by measurement and the distance r from the center of rotation of the substrate are used to align the center of the substrate and the angle of the reference mark.
  • the distance between the camera lens and the board differs depending on the state of warpage from the distance between the lens and the board in the case of a flat board without warpage.
  • the optical magnification at the time of imaging changes depending on the state of warpage.
  • there is a difference in the measured values of the edge positions and the calculation accuracy of the substrate center position and the substrate edge angle is lowered.
  • the aligner device described in Patent Document 1 provides a stage on which the substrate is placed to the extent that the rate of change in the luminance distribution clearly appears in the captured image when a substrate having a warp around the edge is handled. Raise and lower to correct the height of the board.
  • this aligner device corrects the height of the board and focuses the camera focus on the edge of the board, it only obtains the correction amount of the height of the board for four points when the board is rotated by 90 °. Is. Further, this aligner device only estimates the warp over the entire circumference of the substrate by curve fitting with a spline curve according to a predetermined algorithm.
  • an object of the present invention is to provide a substrate alignment method capable of solving the problems of the above-mentioned conventional techniques and accurately centering the substrate on which the peripheral edge is warped. It is in. Alternatively, it is an object of the present invention to provide a method for aligning a substrate capable of performing accurate angle alignment.
  • the substrate alignment method of the present invention uses optical means to measure the position of each edge portion of the substrate over the entire circumference of the substrate placed on the stage.
  • Steps to acquire secondary position data indicating the position of each edge part Using the primary position data and the secondary position data, a step of calculating the difference amount of the positions of the edges before and after the stage moves, and The ratio of the optical magnification of each part of the edge is calculated from each of the difference amount and the movement amount of the stage, and each of the edges of the primary position data is based on the calculated ratio of the optical magnification of each part of the edge.
  • the step of correcting the position of the part and acquiring the corrected position data It is characterized by including.
  • the position of each portion of the edge is preferably indicated by the position on the image sensor when the image pickup means provided with the image sensor images the substrate mounted on the stage.
  • the ratio of the optical magnification is the ratio of the optical magnification when the flat substrate without warp is imaged by the optical means to the optical magnification when the warped substrate is imaged by the optical means. Is preferable.
  • the optical power ratio changes according to the state of warpage generated in the substrate, and the reciprocal of the optical power ratio is multiplied by the coordinates indicating the positions of the edges of the primary position data. It is preferable to obtain the coordinates indicating the position of each portion of the edge of the correction position data.
  • accurate center alignment can be performed with respect to a substrate having a warp on the peripheral edge.
  • accurate angle adjustment can be performed.
  • the plan view which shows typically the aligner apparatus shown in FIG. FIG. 3 is a plan view of an eccentric substrate aligned by the substrate alignment method according to the embodiment.
  • the substrate at each rotation angle when the substrate is rotated once around the ⁇ axis is schematically shown, and the edge positions on the image sensor when the substrate is imaged by the image sensor are continuously schematically shown.
  • FIG. 6A is a developed view in which the amount of warpage is expanded in the circumferential direction in order to show the state of warpage generated at a predetermined position on the edge of the substrate shown in FIG. 6A.
  • a conceptual diagram of the optical system of the aligner device that captures the edge position of the warped substrate.
  • Results edge is warped upward, when the substrate distance is moved by a predetermined amount of the substrate in the Y direction is D U, conceptual view of an optical system provided aligner apparatus. Results edge is warped downward, when the substrate distance is moved by a predetermined amount of the substrate in the Y direction is D L, conceptual view of an optical system provided aligner apparatus.
  • the flowchart of the alignment process which concerns on embodiment of this invention.
  • the flowchart of the position data correction processing which concerns on embodiment of this invention.
  • a CG model diagram visually showing the state of warpage generated on the substrate in 3D.
  • FIG. 1 is a front view of the aligner device 10 that aligns the substrate W by the method of aligning the substrate W according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view thereof. Note that FIG. 1 shows a part of the internal configuration in addition to the appearance of the aligner device 10 for easy understanding.
  • a drive device built in the device main body 13 (hereinafter, simply referred to as the main body 13) places the substrate W on the upper surface of the stage 11 protruding from the upper surface of the main body 13, and the stage 11 is the stage 11 thereof.
  • the substrate W is held by adsorbing the substrate W.
  • the aligner device 10 acquires the edge position information of the held substrate W, measures the center position of the substrate W and the position of a reference mark such as a notch formed on the edge of the substrate W, and adjusts the angle. ..
  • an arm of a substrate transfer robot conveys the substrate W to the aligner device 10, and the substrate W is placed on the circular stage 11 in a plan view.
  • the substrate W is placed so that its center substantially coincides with the rotation axis (that is, the ⁇ axis 12) of the stage 11, as shown by virtual lines in FIGS. 1 and 2.
  • the substrate W is attracted by a known vacuum chuck or the like (not shown) incorporated in the stage 11 and held on the stage 11.
  • the stage 11 slides horizontally in the X and Y directions shown in FIG. 2 by a drive device (not shown) incorporated in the main body 13, and further rotates in the forward and reverse directions by a rotation axis ( ⁇ axis 12). To do.
  • the stage 11 gives a predetermined translation and rotation to the substrate W that is attracted and held on the upper surface of the stage 11 by operating the drive device by a command from a control unit (not shown).
  • the aligner device 10 includes a camera 20 that images the edge of the substrate W in order to acquire edge position information of the substrate W on the stage 11, and an illumination 30 that secures the amount of light at the time of imaging. And have.
  • the camera 20 is housed in a box 21 which is provided upright from the main body 13 so as to secure a predetermined distance in order to image the edge of the substrate W held on the stage 11.
  • a fixed focus camera in which the focus of the lens 23 is fixed is used.
  • the lens 23 is located on the lower surface of the opened box 21. Further, the lens 23 has a focal length such that the upper surface of the substrate is located substantially in the center within the depth of field.
  • an image sensor 24 is arranged at the position of the image plane of the lens barrel accommodating the lens 23, and a predetermined work distance (WD) is set on the substrate side of the image sensor 24.
  • a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) linear image sensor hereinafter, the CMOS linear image sensor is simply referred to as an image sensor
  • the image sensor 24 is used as the image sensor 24.
  • the camera 20 and the drive device described above can synchronize the imaging timing of the substrate W, the interval between the imaging timings, and the rotation amount of the substrate W at the time of imaging by a command from the control unit 25 in the box 21. .. Further, the imaging timing of the substrate W can be synchronized when the substrate W is rotated by a predetermined rotation amount by the stage 11. Further, the time interval of imaging can be set according to the amount of rotation of the substrate W.
  • the camera 20 is an example of an imaging means as defined in the present specification and claims.
  • the lens 23 is an example of optical means.
  • the illumination 30 is arranged between the lens 23 and the upper surface of the main body 13 and below the edge of the substrate W held by the stage 11.
  • the illumination 30 uses LED illumination that functions as a surface light source.
  • the camera 20 takes an image of the back surface (upper surface of the substrate) of the substrate W illuminated by the illumination 30 below, as shown in the enlarged view portion of FIG.
  • the image sensor is provided with a rod-shaped light receiving surface, an image is formed on the light receiving surface separated by a dark portion shaded by the substrate W and a bright portion illuminated by the incident light from the illumination 30.
  • edge position information of the substrate W which is basic information for aligning the center of the substrate W and aligning the angle of the reference mark, calculating the center position of the substrate W, and calculating the angle of the reference mark.
  • the procedure of FIG. 3 will be described with reference to FIGS. 3 to 5.
  • the procedure for calculating the center position using the edge position information of the substrate W will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the substrate W is temporarily mounted on the stage 11 of the aligner device 10 by using the arm of the substrate transfer robot, but at this time, the rotation axis ( ⁇ axis 12) of the stage 11 and the center position of the substrate W are slightly aligned. It may be eccentric.
  • FIG. 3 is a plan view of the eccentric substrate W aligned by the alignment method of the substrate W according to the embodiment.
  • the position information for acquiring the edge position information of the substrate W is schematically shown on the substrate W.
  • the center position (X W , Y W ) of the substrate W is deviated from the rotation center (X R , Y R ) of the substrate W, that is, the rotation axis ( ⁇ axis 12) of the stage 11. There is. As a result, the substrate W is in a state of being eccentric from the rotation axis ( ⁇ axis 12) by an eccentric amount (a, b).
  • the range of the notch n as the reference mark position (for example, before and after r n and ⁇ n) is determined. Accordingly, the reference mark position (r n, ⁇ n) to obtain the (step S12).
  • edge position except these reference mark position (r i, ⁇ i) calculate the substrate radius R from the edge position used in the calculation (r i, ⁇ i) and the substrate radius R calculated The amount of eccentricity (a, b) is obtained from. Then, the center positions (X W , Y W ) of the substrate W are finally calculated from the obtained eccentricity amounts (a, b) (step S13).
  • the angle calculation of the reference marks indicate the reference mark position (r n, ⁇ n) and the substrate center position (X W, Y W) and the angle theta nw can be calculated with (FIG. 5 shown in FIG. 3 Step S21).
  • FIG. 6A schematically shows the substrate W at each rotation angle when the substrate W is rotated once around the ⁇ axis 12, and is on the image sensor 24 when the substrate W is imaged by the image sensor 24. It is a development view which showed the edge position of a continuous schematic.
  • FIG. 6B is an enlarged development view of the edge position shown in FIG. 6A.
  • the edge position on the image sensor 24 draws a smooth curve as shown in FIG. 6B when the position of the substrate W with respect to the rotation angle around the ⁇ axis 12 is plotted. Since this curve is in a discontinuous state at the reference mark (notch) position, it is necessary to determine and exclude the reference mark position as described above when acquiring edge position information.
  • FIG. 7A is a plan view of the substrate W having a curved surface due to warpage.
  • FIG. 7B is a developed view of the edge position of the substrate W shown in FIG. 7A developed in the circumferential direction. Note that FIG. 7A shows the substrate W viewed in a plan view as well as the substrate W viewed in a side view for ease of understanding.
  • FIG. 7B the edge position of the warped substrate W shown in FIG. 7A smoothly changes from the reference position to the upper side or the lower side when the position without the warp is set as the reference position.
  • the warp of the substrate W is maximized upward at an angle of 90 ° and 270 °.
  • FIG. 6C is a developed view in which the amount of warpage is developed in the circumferential direction in order to show the state of warpage generated at a predetermined position on the edge of the substrate W shown in FIG. 6A.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram of the optical system of the aligner device 10 that images the edge position of the warped substrate W.
  • FIG. 8 shows a flat plate-shaped substrate W without warping for the sake of explanation.
  • the substrate W warped downward is also shown in addition to the substrate W warped upward.
  • the substrates W in the three states are drawn in an overlapping manner.
  • the distance from the edge to the lens 23 (hereinafter referred to as the substrate side distance) D L or DU is the substrate side of the flat plate-shaped substrate W without the warp. It is different from the distance D 0. Since the aligner device 10 employs a fixed-focus optical system, if the substrate-side distances D L and DU are different from the substrate-side distance D 0 , as shown in FIG. 8, the image sensor starts from the center of the lens 23. The distance to the position where the edge of the substrate W of 24 is imaged (hereinafter, referred to as the sensor-side distance) is also different from the sensor-side distance of the flat plate-shaped substrate W without warpage.
  • the edge position of the image formed on the image sensor 24 changes depending on the presence or absence of the warp and the degree of the warp.
  • the optical magnification fluctuates.
  • the distance on the substrate side is not the center (that is, the principal point) in the thickness direction of the lens 23, but the distance from the surface of the lens 23 on the substrate side (object side) to the substrate W. ..
  • FIG. 6D is a developed view of the edge position on the image sensor 24 developed in the circumferential direction when the substrate W (see FIGS. 6A and 6C) having a warped portion is imaged by the image sensor 24.
  • the edge position of the substrate W having the warped portion is indicated by a broken line.
  • the position of the edge of the substrate W having the warped portion is deviated from the position of the edge of the substrate W having no warp.
  • the edge of the substrate W having the warped portion is projected on the image sensor 24 at a position different from the edge of the substrate W having no warp.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram showing a change in optical magnification due to a warp generated in the substrate W.
  • the scale is displayed to show the change in the optical magnification.
  • the optical magnification is larger than that of the flat plate-shaped substrate W. Further, in the case of the substrate W which is curved downward and has an edge on the lower side, the optical magnification is smaller than that of the flat plate-shaped substrate W. Therefore, if the optical magnification of the optical system is constant when acquiring the position information of the edge of the warped substrate W, the accuracy of the acquired position information is obviously lowered.
  • the resolution Re is defined as a premise for removing the influence of the warp of the substrate W. That is, the amount of movement of the end of the subject from the reference distance between the lens 23 and the subject (hereinafter referred to as the reference distance) is projected onto the image pickup surface (that is, the light receiving surface described above) on the image sensor 24.
  • the ratio with the amount of movement of the edge of the subject is defined as the resolution Re.
  • the amount of movement of the subject end on the imaging surface of the image sensor 24 when the distance between the lens 23 and the subject end (subject side distance) is unknown and the subject end moves by ⁇ i (mm).
  • Figure 10A is a result of the edge is warped upward, when the substrate side distance moves the substrate W is D U in the Y direction by a predetermined amount [Delta] Y
  • Figure 10B is a result of the edge is warped downward, when the substrate side distance moves the substrate W is D L in the Y direction by a predetermined amount [Delta] Y
  • Figure 10A and FIG. 10B in order to facilitate understanding, an optical system when the flat plate-shaped substrate W is moved in the Y direction by a predetermined amount ⁇ Y is also shown.
  • the movement amount ⁇ U on the imaging surface of the image sensor 24 is larger than the movement amount ⁇ 0 in the case of the flat plate-shaped substrate W.
  • the movement amount ⁇ L on the imaging surface of the image sensor 24 is smaller than the movement amount ⁇ 0 in the case of the flat plate-shaped substrate W. ..
  • the optical magnification when the reference distance D 0 the distance from the reference distance D 0 predetermined distance D U (or distance D L)
  • the reciprocal (1 / R) can be multiplied by the position data before the movement to correct the position data before the movement and convert it into the position data in a state without warpage.
  • FIG. 11 is a flowchart of alignment processing
  • FIG. 12 is a flowchart of position data correction processing.
  • the position data is corrected over the entire circumference of the substrate W having a warp on the peripheral edge by utilizing the relationship of the ratio R of the optical magnification described above.
  • the position data after correction is used to calculate the center position of the substrate and the angle of the reference mark.
  • the warped substrate W is placed on the stage 11 of the aligner device 10 and held by the stage 11. Subsequently, by rotating the rotation axis ( ⁇ axis 12) of the stage 11, the substrate W is rotated around the rotation axis ( ⁇ axis 12), and during the rotation of the substrate W, the edge of the substrate W is rotated by the camera 20. To image. Then, in each of the captured images, the coordinates in the image of the edge image portion in which the edge of the substrate W is captured are measured. Thus, as shown in FIG. 11, and acquires the entire circumference over a primary edge position of the substrate W (r i, ⁇ i) ( step S31). Then, the acquired position data (primary position data) is saved in the storage unit.
  • step S31 the substrate W is rotated around the rotation axis ( ⁇ axis 12) of the stage 11 after movement, and the edge of the rotating substrate W is imaged by the camera 20. Then, the in-image coordinates of the edge image portion are measured for each of the captured images. As a result, the secondary edge positions (r j , ⁇ j ) are acquired over the entire circumference of the substrate W (step S33).
  • the position data (secondary position data) is stored in the storage unit.
  • position data correction is performed based on the primary position data and the secondary position data (step S34).
  • the ratio of the optical magnification at each position is calculated (step S342).
  • the primary position data is corrected to the data in a state without warpage (step S343).
  • Equation 3 shown below corrects each primary edge positions of the primary position data (r i, ⁇ i).
  • correction position data indicating the edge position in a state without warpage is obtained.
  • the data is updated.
  • the correction edge position of the formula 3 is the correction position data shown in FIG.
  • the primary edge position is the primary position data shown in FIG. With the above, the correction of the position data is completed.
  • Corrected edge position (primary edge position x 1 / R) ... (Equation 3)
  • the process returns to the alignment process shown in FIG. Subsequently, the substrate center position is calculated using the corrected position data (step S35). Next, the angle of the reference mark is calculated (step S36). After that, the position of the substrate W is corrected by rotating and sliding the substrate W (step S37). The alignment process is completed by the above steps. By this alignment processing, it is possible to accurately align the center of the substrate W and the angle of the reference mark with respect to the warped substrate W by removing the influence of the warp.
  • the edge of the substrate W is shown as a point cloud, and the amount of warpage is drawn in a 3D format to obtain the direction of warpage (occurrence). Location), the amount of warpage can be easily confirmed visually.
  • a point cloud A displaying the reference height of the edge of the substrate W without warpage and a point cloud group B displaying the edge height of the substrate W with warp are drawn together. For example, when a specified value is set for the warp amount of the substrate W as a product, in the inspection of whether or not the warp amount satisfies the specified value, the drawing color of the point cloud in the range exceeding the specified value is set.
  • the substrate is circular in a plan view, but in the present invention, the plan view shape of the substrate is arbitrary. For example, it may have a shape other than a circular shape in a plan view, such as a rectangle in a plan view.
  • the image sensor includes a rod-shaped light receiving surface, but the shape of the light receiving surface of the image sensor is also arbitrary. The light receiving surface may be rectangular.

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Abstract

光学手段を用いて、ステージ上に載置された基板の全周にわたって基板のエッジ各部分の位置を測定することにより、エッジ各部分の位置を示す１次位置データを取得するステップ（Ｓ３１）と、ステージを所定方向に所定量だけ移動させ、光学手段を用いて、ステージが移動した後の基板の全周にわたって基板のエッジ各部分の位置を測定することにより、移動後のエッジ各部分の位置を示す２次位置データを取得するステップ（Ｓ３３）と、１次位置データと２次位置データを用いて、ステージが移動する前と移動した後でのエッジ各部分の位置の差分量を算出するステップと、差分量それぞれとステージの移動量とからエッジ各部分の光学倍率の比率を算出し、算出されたエッジ各部分の光学倍率の比率をもとに１次位置データのエッジ各部分の位置を補正して、補正位置データを取得するステップ（Ｓ３４）と、を含む。

Description

基板の位置合わせ方法
　本発明は基板の位置合わせ方法に係る。詳細には、本発明は、周縁に反りが生じている基板に対しても、正確な中心位置合わせをすることができ、或いは、正確な角度合わせをすることができる基板の位置合わせ方法に関する。
　従来、半導体ウエハ（以下、基板と記す。）のアライメント工程で用いられるアライナ装置では、基板の正確な位置と向きを設定するため、ステージ上に載置された基板の正確な中心位置合わせが行なわれる。また、オリフラ、ノッチ等の基準マークや基板表面に付された各種のマーク等を利用した角度合わせが行なわれる。
　このようなアライナ装置では、鏡面状、透明、半透明等であったり、レーザーマークが表面に付されたりする基板に対応するため、基板の周縁の一部を撮像するカメラを備えた装置が提案されている（特許文献１）。
　特許文献１に開示されたアライナ装置には、基板周縁を撮像するために、ごく狭い範囲に合焦する固定焦点カメラとハーフミラーとが搭載されている。このアライナ装置は、照明で照らされた基板のエッジと基板外とを撮像し、撮像された画像内の輝度分が顕著な変化率を示す位置を基板のエッジの位置として検出する。
特開２０１６－６３０２８号公報
　アライナ装置は、アライメント工程において、基板を回転させて、所定の角度にある基板のエッジの位置を測定し、その測定結果を用いて、基板の中心位置合わせ、基準マークの角度合わせを行っている。たとえば、測定して得られた角度θと基板回転中心からの距離ｒを用いて、基板の中心位置合わせ、基準マークの角度合わせを行っている。
　ところが、反りがある基板を扱った場合、反りの状態によってカメラのレンズと基板との間の距離が、反りのない平らな基板の場合のレンズと基板のとの距離と異なってしまう。その結果、反りの状態によって撮像時の光学倍率が変化してしまう。これにより、エッジの位置の測定値に差が生じてしまい、基板中心位置、基板エッジの角度の算出精度が低下してしまう。
　また、特許文献１に記載のアライナ装置は、エッジ周辺に反りがある基板を扱った場合に、撮像された画像で輝度分布の変化率が明確に表れる程度まで、基板が載置されたステージを昇降して、基板の高さを補正する。
　しかし、このアライナ装置は、基板の高さを補正してカメラ焦点を基板エッジに合焦させる場合でも、基板を９０°ずつ回転させたときの４点について基板の高さの補正量を求めるだけである。また、このアライナ装置は、所定のアルゴリズムによるスプライン曲線でカーブフィッティングさせることにより、基板の全周にわたる反りを推定するだけである。
　このように、特許文献１に記載のアライナ装置では、基板の中心位置合わせの精度が低下し、さらに、エッジに設けられた基準マークの角度位置合わせの精度が低下する。また、基板の全周にわたる反りの状態を正確に把握することができない。
　そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、周縁に反りが生じている基板に対して正確な中心位置合わせをすることができる基板の位置合わせ方法を提供することにある。或いは、正確な角度合わせをすることができる基板の位置合わせ方法を提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明の基板の位置合わせ方法は、光学手段を用いて、ステージ上に載置された基板の全周にわたって前記基板のエッジ各部分の位置を測定することにより、前記エッジ各部分の位置を示す１次位置データを取得するステップと、
　前記ステージを所定方向に所定量だけ移動させ、前記光学手段を用いて、前記ステージが移動した後の前記基板の全周にわたって前記基板のエッジ各部分の位置を測定することにより、移動後の前記エッジ各部分の位置を示す２次位置データを取得するステップと、
　前記１次位置データと前記２次位置データを用いて、前記ステージが移動する前と移動した後での前記エッジ各部分の位置の差分量を算出するステップと、
　前記差分量それぞれと前記ステージの移動量とから前記エッジ各部分の光学倍率の比率を算出し、算出された前記エッジ各部分の光学倍率の比率をもとに前記１次位置データの前記エッジ各部分の位置を補正して、補正位置データを取得するステップと、
　を含むことを特徴とする。
　さらに、前記補正位置データをもとに、前記基板の中心位置または、前記基板に設けられた基準マークの位置を合わせるステップを含むことが好ましい。
　前記エッジ各部分の位置は、画像センサを備える撮像手段が前記ステージ上に載置された前記基板を撮像したときの、前記画像センサ上の位置で示されることが好ましい。
　前記光学倍率の比率は、反りのない平板状の基板を前記光学手段で結像させたときの光学倍率に対する、反りのある基板を前記光学手段で結像させたときの光学倍率の比であることが好ましい。
　前記光学倍率の比率は、基板に生じた反りの状態に応じて変化し、その光学倍率の比率の逆数が前記１次位置データの前記エッジ各部分の位置を示す座標に乗じられることにより、前記補正位置データの前記エッジ各部分の位置を示す座標を求めることが好ましい。
　本発明の構成によれば、周縁に反りが生じている基板に対して正確な中心位置合わせをすることができる。或いは、正確な角度合わせをすることができる。
本発明の実施形態に係る基板の位置合わせ方法を用いるアライナ装置を模式的に示した正面図。 図１に示したアライナ装置を模式的に示した平面図。 実施形態に係る基板の位置合わせ方法で位置合わせされる偏心した基板の平面図。 基板中心位置を算出する処理のフローチャート。 基準マークの角度を算出する処理のフローチャート。 基板をθ軸周りに１周回転させたときの、各回転角度での基板を模式的に示すと共に、その基板を画像センサで撮像したときの画像センサ上のエッジ位置を連続して模式的に示した展開図。 図６Ａに示すエッジ位置の拡大展開図。 図６Ａに示す基板のエッジの所定箇所に生じた反りの状態を示すために反り量を周方向に展開した展開図。 反ったエッジ部分がある基板を画像センサで撮像したときの、画像センサ上のエッジ位置を周方向に展開した展開図。 反りが生じて曲面状になっている基板の平面図。 図７Ａに示す基板のエッジ位置を周方向に展開した展開図。 反った基板のエッジ位置を撮像する、アライナ装置の光学系の概念図。 基板に生じた反りによる光学倍率の変化を示した概念図。 エッジが上側に反った結果、基板側距離がＤUである基板をＹ方向に所定量だけ移動させた場合の、アライナ装置が備える光学系の概念図。 エッジが下側に反った結果、基板側距離がＤLである基板をＹ方向に所定量だけ移動させた場合の、アライナ装置が備える光学系の概念図。 本発明の実施形態に係るアライメント処理のフローチャート。 本発明の実施形態に係る位置データの補正処理のフローチャート。 基板に生じた反りの状態を３Ｄで視覚的に示したＣＧモデル図。
　以下、本発明の基板の位置合わせ方法の一実施形態について添付図面を参照して説明する。
　図１は、本発明の実施形態に係る基板Ｗの位置合わせ方法によって基板Ｗのアライメントを行うアライナ装置１０の正面図である。図２はその平面図である。なお、図１では、理解を容易にするため、アライナ装置１０の外観のほかに、内部構成の一部を示している。
　アライナ装置１０では、装置本体１３（以下、単に本体１３と記す）に内蔵された駆動装置（図示せず）が本体１３上面から突出したステージ１１上面に基板Ｗを載置し、ステージ１１がその基板Ｗを吸着することにより、基板Ｗを保持する。そして、アライナ装置１０は、保持された基板Ｗのエッジ位置情報を取得し、基板Ｗの中心位置と、基板Ｗのエッジに形成されたノッチ等の基準マークの位置を測定し、角度合わせを行う。
　詳細には、図示しない基板搬送ロボットのアームがアライナ装置１０まで基板Ｗを搬送し、その基板Ｗを平面視で円形状のステージ１１の上に載置する。このとき基板Ｗは、図１、図２に仮想線で示すように、ステージ１１の回転軸（すなわちθ軸１２）にその中心がおおよそ一致するように載置される。そして、基板Ｗは、ステージ１１に組み込まれた公知の真空チャック等（図示せず）によって吸着され、ステージ１１に保持される。
　ステージ１１は、本体１３内に組み込まれた、上記とは別の図示しない駆動装置によって図２に示すＸ，Ｙ方向に水平スライドし、さらに、回転軸（θ軸１２）によって正逆方向に回転する。ステージ１１は、図示しない制御部からの指令によって、駆動装置が動作することにより、ステージ１１上面に吸着保持された基板Ｗに所定の並行移動、回転を付与する。
［アライナ装置の構成］
　図１に示すように、アライナ装置１０は、ステージ１１上の基板Ｗのエッジ位置情報を取得するために、基板Ｗのエッジを撮像するカメラ２０と、撮像時の光量を確保するための照明３０とを備えている。
　カメラ２０は、ステージ１１上に保持された基板Ｗのエッジを撮像するため、所定距離を確保するように本体１３から起立して設けられたボックス２１内に収容されている。カメラ２０には、レンズ２３の焦点が固定された固定焦点カメラが用いられている。そのレンズ２３は、開放されたボックス２１の下面に位置する。また、レンズ２３は、基板上面が被写界深度内のほぼ中央に位置する程度の焦点距離を有する。さらに、レンズ２３を収容する鏡筒の結像面位置には画像センサ２４が配置され、その画像センサ２４には、基板側に所定のワークディスタンス（ＷＤ）が設定されている。本実施形態では、画像センサ２４としてＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）リニアイメージセンサ（以下、ＣＭＯＳリニアイメージセンサを単にメージセンサと記す）が用いられている。
　なお、カメラ２０と上述した駆動装置は、ボックス２１内の制御部２５からの指令により、基板Ｗの撮像タイミング、撮像タイミングの間隔と、撮像時の基板Ｗの回転量とを同期させることができる。また、基板Ｗの撮像タイミングを、基板Ｗがステージ１１によって所定の回転量だけ回転したときに同期させることができる。さらに、撮像の時間的間隔を基板Ｗの回転量に応じた間隔にすることができる。
　また、カメラ２０は、本明細書、請求の範囲でいうところの撮像手段の一例である。レンズ２３は、光学手段の一例である。
　一方、照明３０は、レンズ２３と本体１３上面の間かつ、ステージ１１に保持された基板Ｗのエッジの下側に配置されている。本実施形態では、照明３０に、面光源として機能するＬＥＤ照明が用いられている。これにより、カメラ２０は、図２の拡大図部分に示すように、下方にある照明３０によって照射された基板Ｗの裏面（基板上面）側を撮像することになる。そして、イメージセンサは棒状をなす受光面を備えるところ、その受光面には基板Ｗが遮光した暗部と照明３０からの入射光で照らされた明部とで区切られた像が結像する。
［エッジ位置情報の取得方法］
　ここで、基板Ｗの中心位置合わせと基準マークの角度合わせを行うための基本情報となる基板Ｗのエッジ位置情報を取得する取得方法と、基板Ｗの中心位置の算出及び、基準マークの角度算出の手順とについて、図３～図５を参照して説明する。
　基板Ｗのエッジ位置情報を用いた中心位置の算出手順について、図３，図４を参照して説明する。基板Ｗは通常、基板搬送ロボットのアームを用いてアライナ装置１０のステージ１１上に仮載置されるが、このときステージ１１の回転軸（θ軸１２）と基板Ｗの中心位置とがわずかに偏心している場合がある。
　図３は実施形態に係る基板Ｗの位置合わせ方法で位置合わせされる偏心した基板Ｗの平面図である。なお、図３では、基板Ｗのエッジ位置情報の取得のための位置情報を基板Ｗ上に模式的に示している。
　図３に示すように、基板Ｗの中心位置（ＸW，ＹW）は、基板Ｗの回転中心（ＸR，ＹR）、すなわちステージ１１の回転軸（θ軸１２）に対してずれている。その結果、基板Ｗは、回転軸（θ軸１２）から偏心量（ａ，ｂ）だけ偏心した状態にある。
　この状態で、図４のフローチャートに示すように、基板Ｗをθ軸１２周りに３６０°回転させ、その基板Ｗが回転しているときに、カメラ２０で基板Ｗを撮像する。そして、撮像された画像を用いて、エッジの位置を測定する。詳細には、所定のサンプリング数ｓ（たとえばｓ＝２０，０００）で、基板Ｗを撮像する。そして、撮像された画像を用いて、極座標データで示されるエッジ位置（ｒi，θi）を取得する（ステップＳ１１）。
　次に、基板Ｗが円形であることを前提として、基準マーク位置としてのノッチｎの範囲（たとえばｒn，θnの前後）を判別する。これにより、基準マーク位置（ｒｎ，θｎ）を取得する（ステップＳ１２）。
　続いて、これらの基準マーク位置を除いたエッジ位置（ｒi，θi）から基板半径Ｒを算出し、その算出で用いたエッジ位置（ｒi，θi）と算出された基板半径Ｒとから偏心量（ａ，ｂ）を求める。そして、求めた偏心量（ａ，ｂ）から最終的に基板Ｗの中心位置（ＸW，ＹW）を算出する（ステップＳ１３）。
　なお、対象体の回転中心から対象物の中心座標を求める公知の方法は各種知られているので、本方法以外の算出方法を適宜採用できることは言うまでもない。
　さらに、基準マークの角度算出は、図３に示す基準マーク位置（ｒn，θn）と基板中心位置（ＸW，ＹW）とのなす角度θnwを算出すればよい（図５に示すステップＳ２１）。なお、基板中心位置、基準マークの角度の算出過程において、各座標値は、演算に好適な座標系に変換して扱うことが好ましい。
　図６Ａは、基板Ｗをθ軸１２周りに１周回転させたときの、各回転角度での基板Ｗを模式的に示すと共に、その基板Ｗを画像センサ２４で撮像したときの画像センサ２４上のエッジ位置を連続して模式的に示した展開図である。図６Ｂは、図６Ａに示すエッジ位置の拡大展開図である。
　図６Ａに示す状態では、基板Ｗは、中心位置が回転中心から偏心してステージ１１上に載置されている。このため、画像センサ２４上のエッジ位置は、基板Ｗのθ軸１２周りの回転角度に対する位置をプロットすると、図６Ｂに示すように滑らかな曲線を描く。この曲線は基準マーク（ノッチ）位置において不連続な状態となるので、エッジ位置情報を取得する場合には、上述したようにこの基準マーク位置を判別して除外することが必要である。
［基板の反りの影響］
　ところで、アライナ装置１０では、使用に支障のない程度の反りがある基板Ｗのアライメントを行う場合がある。図７Ａは、反りが生じて曲面状になっている基板Ｗの平面図である。図７Ｂは、図７Ａに示す基板Ｗのエッジ位置を周方向に展開した展開図である。なお、図７Ａには、理解を容易にするため、平面視した基板Ｗのほか、側面視した基板Ｗも示している。
　図７Ａに示す反りがある基板Ｗのエッジ位置は、図７Ｂに示すように、反りのない位置を基準位置とすると、その基準位置から上側あるいは下側に滑らかに変化する。なお、図７Ａ及び図７Ｂでは、基板Ｗの反りは角度９０°、２７０°の位置で上側に最大となっている。また、図７Ｂと同様に、図６Ｃは、図６Ａに示す基板Ｗのエッジの所定箇所に生じた反りの状態を示すために反り量を周方向に展開した展開図である。
　図８は、反った基板Ｗのエッジ位置を撮像する、アライナ装置１０の光学系の概念図である。なお、図８では、反りのある基板Ｗのほか、説明のために、反りのない平板状の基板Ｗを示している。また、反りのある基板Ｗについても、説明のため、上に反った基板Ｗに加えて、下に反った基板Ｗも示している。その結果、図８では、３状態の基板Ｗが重ねて描かれている。
　図８に示すように、反りがある基板Ｗでは、そのエッジからレンズ２３までの距離（以下、基板側距離と記す。）ＤL又はＤUが、反りのない平板状の基板Ｗの基板側距離Ｄ0と異なっている。アライナ装置１０には固定焦点式の光学系が採用されているため、基板側距離ＤL、ＤUが基板側距離Ｄ0と異なると、図８に示すように、レンズ２３の中心から画像センサ２４の基板Ｗのエッジが結像する位置までの距離（以下、センサ側距離と記す。）も、上記反りのない平板状の基板Ｗのセンサ側距離と異なってしまう。これにより、反りの有無と反りの程度に応じて、画像センサ２４上に結像するエッジ位置が変化してしまう。その結果、光学倍率が変動してしまう。なお、図８では、説明を容易にするため、基板側距離はレンズ２３の厚み方向の中心（すなわち主点）でなく、レンズ２３の基板側（物体側）表面から基板Ｗまでの距離としている。
　この光学倍率の変動を別の図面を参照して説明する。図６Ｄは、反った部分がある基板Ｗ（図６Ａ及び図６Ｃ参照）を画像センサ２４で撮像したときの、画像センサ２４上のエッジ位置を周方向に展開した展開図である。なお、図６Ｄでは、反った部分がある基板Ｗのエッジ位置を破線で示している。
　図６Ｄに示すように、画像センサ２４上では、反った部分がある基板Ｗのエッジの位置は、反りのない基板Ｗのエッジの位置とずれている。その結果、反った部分がある基板Ｗのエッジは、画像センサ２４上、反りのない基板Ｗのエッジと異なる位置に投影されることになる。
　図９は、基板Ｗに生じた反りによる光学倍率の変化を示した概念図である。なお、図９では、光学倍率の変化を示すため、スケールを表示している。
　図９に示すように、上側に反って上側にエッジがある基板Ｗの場合、光学倍率は平板状の基板Ｗのそれよりも大きくなる。また、下側に反って下側にエッジがある基板Ｗの場合、光学倍率は平板状の基板Ｗのそれよりも小さくなる。このため、反りのある基板Ｗのエッジの位置情報を取得するときに、光学系の光学倍率が一定であるとすると、取得した位置情報の精度が明らかに低下してしまう。
［反りの影響の除去］
（分解能の定義）
　本実施形態では、図９に示す基板側距離の変化によって光学倍率が変化する点に着目する。そして、本実施形態では、基準となる位置（高さ）で基板Ｗを、たとえば水平方向に移動させたときの、基板Ｗの実際の移動量と、そのときの画像センサ２４上に投影されるセンサ上の移動量と、を測定し、得られた実際の移動量に対するセンサ上の移動量の対応関係を用いて、画像センサ２４上に投影されたエッジの位置情報から反りのある基板Ｗの基板側距離を推定する（図１０Ａ及び図１０Ｂ参照）。
（基準距離での分解能）
　基板Ｗの反りの影響を除去する前提として、まず分解能Ｒｅを定義する。すなわち、レンズ２３と被写体との間の基準となる距離（以下、基準距離と記す。）からの被写体端部の移動量と、画像センサ２４上の撮像面（すなわち上述した受光面）に投影される被写体端部の移動量との比を分解能Ｒｅとして定義する。
　より詳細には、被写体端部の移動量（ステージの移動量）をＡ（単位はｍｍ）、画像センサの撮像面に投影される被写体端部の移動量をＢ（単位はｐｉｘｅｌ）とする場合に、分解能Ｒｅは、
　Ｒｅ＝Ｂ／Ａ（ｐｉｘｅｌ／ｍｍ）・・・（式１）
と表される。
　よって、被写体端部をΔ（ｍｍ）移動（スライド）したときの画像センサ２４上での被写体端部の移動量δ（ｐｉｘｅｌ）は、
　δ＝Ｒｅ×Δ（ｐｉｘｅｌ）・・・（式２）
となる。
（光学倍率比率の設定）
　図９に示すＢ状態は、レンズ２３から基準距離にある被写体端部が所定量Δだけ移動した際の画像センサ２４上の撮像面に投影された被写体端部の移動量δ0を示している。そして、図９では、この移動量δ0を基準値とし、移動量δ0をスケールで表示している。このとき、基準距離での光学倍率Ｒ0は、Ｒ0＝δ0／Δである。そして、レンズ２３と被写体端部との距離（被写体側距離）が未知であり、被写体端部がΔｉ（ｍｍ）だけ移動したときの、画像センサ２４の撮像面での被写体端部の移動量がδｉ（ｐｉｘｅｌ）であるとき、測定値δｉ（ｐｉｘｅｌ）と基準値δ0（ｐｉｘｅｌ）には、次の関係が成り立つ。
　δｉ／δ0＞１…被写体は基準距離より近くにある（図９に示すＡ状態）
　δｉ／δ0＝１…被写体は基準距離にある（図９に示すＢ状態）
　δｉ／δ0＜１…被写体は基準距離より遠くにある（図９に示すＣ状態）
（位置データの補正）
　図１０Ａは、エッジが上側に反った結果、基板側距離がＤUである基板ＷをＹ方向に所定量ΔＹだけ移動させた場合の、アライナ装置１０が備える光学系の概念図である。図１０Ｂは、エッジが下側に反った結果、基板側距離がＤLである基板ＷをＹ方向に所定量ΔＹだけ移動させた場合の、光学系の概念図である。なお、図１０Ａ及び図１０Ｂでは、理解を容易にするため、平板状の基板ＷをＹ方向に所定量ΔＹだけ移動させた場合の光学系もあわせて示している。
　図１０Ａに示すように、エッジが上側に反った基板Ｗの場合、画像センサ２４の撮像面での移動量δUは、平板状の基板Ｗの場合の移動量δ0よりも大きい。また、図１０Ｂに示すように、エッジが下側に反った基板Ｗの場合、画像センサ２４の撮像面での移動量δLは、平板状の基板Ｗの場合の移動量δ0よりも小さい。このときに、基準距離Ｄ0であるときの光学倍率と、基準距離Ｄ0から所定距離だけ離れた距離ＤU（あるいは距離ＤL）であるときの光学倍率とから求められるこれらの比率Ｒが分かれば、その逆数（１／Ｒ）を移動前の位置データに乗ずることにより、移動前の位置データを補正して、反りのない状態での位置データに変換することができる。
［本実施形態によるアライメントの手順］
　図１１は、アライメント処理のフローチャートであり、図１２は、位置データの補正処理のフローチャートである。図１１及び図１２に示すように、アライメント処理では、上述した光学倍率の比率Ｒの関係を利用して周縁に反りのある基板Ｗの全周にわたって位置データを補正する。さらに補正後の位置データを用いて基板中心位置の算出、基準マークの角度算出を行う。以下、図１１及び図１２を参照して詳細に説明する。
　まず、図示しないが、反りのある基板Ｗをアライナ装置１０のステージ１１上に載置し、ステージ１１に保持させる。続いて、ステージ１１の回転軸（θ軸１２）を回転させることにより、基板Ｗを回転軸（θ軸１２）の周りに回転させ、その基板Ｗの回転中に、カメラ２０で基板Ｗのエッジを撮像する。そして、撮像した画像それぞれで、基板Ｗのエッジが撮像されているエッジ画像部分の画像内座標を測る。これにより、図１１に示すように、基板Ｗの全周にわたり１次エッジ位置（ｒi，θi）を取得する（ステップＳ３１）。そして、取得した位置データ（１次位置データ）を記憶部に保存する。
　１次エッジ位置を取得した後、基板Ｗを保持したステージ１１の回転軸（θ軸１２）をＹ方向に所定量（ΔＹ）だけスライドさせる（ステップＳ３２、図２，図１０Ａ及び図１０Ｂ参照）。本実施の形態ではΔＹ＝２ｍｍとする。
　続いて、ステップＳ３１と同様に、基板Ｗを移動後のステージ１１の回転軸（θ軸１２）周りに回転させ、その回転する基板Ｗのエッジをカメラ２０で撮像する。そして、撮像した画像それぞれで、エッジ画像部分の画像内座標を測る。これにより、基板Ｗの全周にわたって２次エッジ位置（ｒj，θj）を取得する（ステップＳ３３）。その位置データ（２次位置データ）を記憶部に保存する。
　次に、１次位置データと２次位置データに基づいて位置データ補正を行う（ステップＳ３４）。
　その位置データ補正の処理では、図１２に示すように、記憶部から１次位置データと２次位置データを読み出し、読み出された１次位置データと２次位置データの各エッジ位置（ｒi，θi）、（ｒj，θj）の差分量δi=jを全周にわたって算出する（ステップＳ３４１）。
　次いで、各位置での光学倍率の比率を算出する（ステップＳ３４２）。ここで、比率Ｒは、Ｒi=j＝（δi=j／ΔＹ）である。
　続いて、算出したこの比率Ｒを用いて、１次位置データを反りのない状態のデータに補正する（ステップＳ３４３）。詳細には、以下に示す式３を用いて、１次位置データの各１次エッジ位置（ｒi，θi）を補正する。これにより、反りのない状態のエッジ位置を示す補正位置データを得る。その結果、データを更新する。ここで、式３の補正エッジ位置とは、図１２に記載の補正位置データのことである。１次エッジ位置とは、図１２に記載の１次位置データのことである。以上により、位置データの補正が完了する。
　補正エッジ位置＝（１次エッジ位置×１／Ｒ）・・・（式３）
　位置データ補正が完了すると、図１１のアライメント処理に戻る。続いて、補正後の位置データを用いて基板中心位置の算出を行う（ステップＳ３５）。次いで、基準マークの角度の算出を行う（ステップＳ３６）。その後、基板Ｗを回転させ、スライドさせることにより、基板Ｗの位置を修正する（ステップＳ３７）。以上のステップにより、アライメント処理が終了する。このアライメント処理により、反りがある基板Ｗに対して、反りの影響を除去した基板Ｗの中心位置合わせと基準マークの角度合わせを高精度に行うことができる。
　また、図１３に示すように、パーソナルコンピュータを用いたＣＧ（computer graphics）モデルで、基板Ｗのエッジを点群で示して、反りの量を３Ｄ形式で描画することにより、反りの向き（発生箇所）、反り量を視覚的に容易に確認することができる。図１３では、反りのない基板Ｗのエッジの基準高さを表示した点群Ａと、反りのある基板Ｗのエッジの高さを表示した点群Ｂとが合わせて描画されている。たとえば、製品としての基板Ｗの反り量に規定値が設定されている場合の、反り量が規定値を満たしているか否かの検査において、規定値を超えた範囲の点群の描画色を、たとえば反り量に応じて黄色（許容範囲内）→赤色（許容範囲以上）に区分して表示させることで、反りの状態に対する検査結果を視覚的に容易に確認、把握することができる。これにより、基板Ｗの品質管理の効率化、高精度化を図ることができる。
　以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、基板は平面視円形であるが、本発明では、基板の平面視形状は任意である。例えば、平面視矩形のように、平面視円形以外の形状であってもよい。また、上述した実施形態では、イメージセンサが棒状をなす受光面を備えるが、イメージセンサの受光面の形状も任意である。受光面は矩形状であってもよい。
　本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
　本出願は、２０１９年８月２２日に出願された日本国特許出願特願２０１９－１５２２３９号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０１９－１５２２３９号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
１０　アライナ装置
１１　ステージ
１２　回転軸（θ軸）
２０　カメラ
２３　レンズ
２４　画像センサ
３０　照明
Ｗ　基板

Claims (5)

  1. 　光学手段を用いて、ステージ上に載置された基板の全周にわたって前記基板のエッジ各部分の位置を測定することにより、前記エッジ各部分の位置を示す１次位置データを取得するステップと、
    　前記ステージを所定方向に所定量だけ移動させ、前記光学手段を用いて、前記ステージが移動した後の前記基板の全周にわたって前記基板のエッジ各部分の位置を測定することにより、移動後の前記エッジ各部分の位置を示す２次位置データを取得するステップと、
    　前記１次位置データと前記２次位置データを用いて、前記ステージが移動する前と移動した後での前記エッジ各部分の位置の差分量を算出するステップと、
    　前記差分量それぞれと前記ステージの移動量とから前記エッジ各部分の光学倍率の比率を算出し、算出された前記エッジ各部分の光学倍率の比率をもとに前記１次位置データの前記エッジ各部分の位置を補正して、補正位置データを取得するステップと、
    　を含むことを特徴とする基板の位置合わせ方法。
  2. 　さらに、前記補正位置データをもとに、前記基板の中心位置または、前記基板に設けられた基準マークの位置を合わせるステップを含む請求項１に記載の基板の位置合わせ方法。
  3. 　前記エッジ各部分の位置は、画像センサを備える撮像手段が前記ステージ上に載置された前記基板を撮像したときの、前記画像センサ上の位置で示される請求項１に記載の基板の位置合わせ方法。
  4. 　前記光学倍率の比率は、反りのない平板状の基板を前記光学手段で結像させたときの光学倍率に対する、反りのある基板を前記光学手段で結像させたときの光学倍率の比である請求項１に記載の基板の位置合わせ方法。
  5. 　前記光学倍率の比率は、基板に生じた反りの状態に応じて変化し、その光学倍率の比率の逆数が前記１次位置データの前記エッジ各部分の位置を示す座標に乗じられることにより、前記補正位置データの前記エッジ各部分の位置を示す座標を求める請求項１に記載の基板の位置合わせ方法。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003185419A (ja) * 2001-12-20 2003-07-03 Sumitomo Metal Ind Ltd 反り形状計測方法及び装置
JP2008196855A (ja) * 2007-02-08 2008-08-28 Yamatake Corp ウェハの位置決め方法および位置決め装置
JP2008203182A (ja) * 2007-02-22 2008-09-04 Yamatake Corp エッジ検出装置
US20170329241A1 (en) * 2016-05-11 2017-11-16 Semiconductor Manufacturing International (Shanghai) Corporation Alignment method and alignment system thereof

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3634487B2 (ja) * 1996-02-09 2005-03-30 キヤノン株式会社 位置合せ方法、位置合せ装置、および露光装置
JP4615114B2 (ja) * 2000-11-13 2011-01-19 株式会社ダイヘン ウェハアライナ装置
US20070258085A1 (en) * 2006-05-02 2007-11-08 Robbins Michael D Substrate illumination and inspection system
US7557910B2 (en) * 2004-12-19 2009-07-07 Kla-Tencor Corporation System and method for controlling a beam source in a workpiece surface inspection system
JP4309874B2 (ja) * 2005-08-05 2009-08-05 株式会社ブイ・テクノロジー 露光装置
US7508504B2 (en) * 2006-05-02 2009-03-24 Accretech Usa, Inc. Automatic wafer edge inspection and review system
WO2012029142A1 (ja) * 2010-09-01 2012-03-08 三菱電機株式会社 レーザ加工装置および基板位置検出方法
CN107742613B (zh) * 2012-04-25 2021-03-09 应用材料公司 晶片边缘的测量和控制
JP6394220B2 (ja) 2014-09-17 2018-09-26 東京エレクトロン株式会社 アライメント装置及び基板処理装置
US10056224B2 (en) * 2015-08-10 2018-08-21 Kla-Tencor Corporation Method and system for edge-of-wafer inspection and review
NL2017860B1 (en) * 2015-12-07 2017-07-27 Ultratech Inc Systems and methods of characterizing process-induced wafer shape for process control using cgs interferometry

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003185419A (ja) * 2001-12-20 2003-07-03 Sumitomo Metal Ind Ltd 反り形状計測方法及び装置
JP2008196855A (ja) * 2007-02-08 2008-08-28 Yamatake Corp ウェハの位置決め方法および位置決め装置
JP2008203182A (ja) * 2007-02-22 2008-09-04 Yamatake Corp エッジ検出装置
US20170329241A1 (en) * 2016-05-11 2017-11-16 Semiconductor Manufacturing International (Shanghai) Corporation Alignment method and alignment system thereof

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