JPH05347351A - 位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、半導体ウエハを吸着したときの偏心
量を測定する時間を短縮できて半導体ウエハの位置決め
を効率よく簡単な構成で実現する。 【構成】被検査体(1) が回転したとき、この被検査体
(1) の縁部に配置された少なくとも２つの縁部検出手段
(40a,40b) により被検査体(1) の縁位置が検出される。
そして、この縁位置から吸着機構(22)の被検査体(1) に
対する吸着位置の偏心量が位置決めの補正量として補正
演算手段(50)により求められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハの検査装
置等に適用され、半導体ウエハを吸着保持して検査装置
の所定位置に位置決めする位置決め装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハの処理工程には、半導体ウ
エハに対して観察、検査等を行う工程がある。かかる工
程では、半導体ウエハを吸着して保持し、この状態で半
導体ウエハを検査用顕微鏡に対して所定の観察位置に位
置決めしている。

【０００３】ところが、半導体ウエハを吸着する位置
は、半導体ウエハの中心位置から偏心してその位置が不
定であり、又、半導体ウエハのオリエンテーションフラ
ット（以下、オリフラと称する）の位置も不定となる。
このため、吸着位置の偏心量を無くし、かつオリフラの
位置を考慮した位置決めを行う必要がある。

【０００４】かかる半導体ウエハの位置決めは、半導体
ウエハの縁部に接触して移動させることにより、その中
心を所定位置に位置決めすることが行われていた。しか
し、半導体ウエハへの接触により微粒子が発生し、半導
体ウエハ上の集積回路の表面を汚してしまうため、最近
では非接触により半導体ウエハの縁部を検出する方法が
行われている。

【０００５】かかる方法としては、例えば特開平１−２
０９７４０号公報、特開平３−１３６２６４号公報に記
載された技術がある。すなわち、図９に示すように半導
体ウエハ１はウエハチャック２により吸着保持されてい
る。このウエハチャック２は回転機構４に連結されて回
転自在となっている。なお、吸着位置は偏心量Ｃだけず
れている。又、ラインセンサ３がウエハチャック２を通
る方向に配置されている。

【０００６】この状態で回転機構４が回転駆動すると、
ウエハチャック２及び半導体ウエハ１は一体となって例
えば反時計方向に回転する。このとき、ラインセンサ３
は、半導体ウエハ１の回転により遮光される面積が変化
し、その受光量に応じた電気信号を出力する。なお、ラ
インセンサ３は、図１０に示すようにセンサコントロー
ル部５により駆動され、出力される電気信号は増幅部６
を通ってＡ／Ｄ変換部７によりディジタル変換される。

【０００７】図１１はラインセンサ３での受光量変化を
示しており、この受光量は回転角度９０度のときに最小
となり、回転角度２７０度のときに最大となる。又、半
導体ウエハ１のオリフラ１ａの部分での受光量は僅かに
増加するものとなっている。

【０００８】この受光量変化から偏心量は回転角度９０
度及び回転角度２７０度の各受光量の差から求められ、
オリフラ１ａの中央位置はオリフラ１ａ部分に対応する
回転角度から求められる。ところで、このようにして求
めたオリフラ１ａの中心の回転角度をθとすると、図１
２に示す各偏心量Ｄ、Ｅは、 Ｄ＝Ｃ・ cosθ Ｅ＝Ｃ・ sinθ

【０００９】となる。これら偏心量Ｄ、Ｅは、ウエハチ
ャック２及び半導体ウエハ１等を搬送機構８に搭載する
ときの位置の補正量となる。すなわち、搬送機構８はこ
れら偏心量Ｄ、Ｅだけ位置補正され、この後にウエハチ
ャック２及び半導体ウエハ１等が搬送機構８に搭載され
る。そして、搬送機構８の移動により半導体ウエハ１を
規定された位置に搬送し、半導体ウエハ１をウエハチャ
ック９に載置する。

【００１０】このようにラインセンサ３の受光量に応じ
てウエハチャック２を回転してオリフラ１ａの方向を確
定し、偏心量Ｄ、Ｅを補正した位置で搬送機構８に半導
体ウエハ１を載置するので、ウエハチャック２の任意の
位置に搭載した半導体ウエハ１の偏心量の補正と、オリ
フラ１ａの位置決めとを短時間で同時に行うことができ
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、各偏心
量Ｄ、Ｅは、半導体ウエハ１を１回転させたときの縁部
の受光量変化をラインセンサ３により検出し、この受光
量変化から測定しているので、どうしても半導体ウエハ
１を１回転させる必要がある。このため、半導体ウエハ
１を１回転させる期間だけ時間がかかる。又、ラインセ
ンサ３を使用することにより高価となり、このラインセ
ンサ３をコントロールするために複雑な構成のタイミン
グ処理回路等が必要となる。

【００１２】そこで本発明は、半導体ウエハを吸着した
ときの偏心量を測定する時間を短縮できて半導体ウエハ
の位置決めを効率よく簡単な構成でできる位置決め装置
を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、回転自在の吸
着機構により被検査体を吸着保持し、この状態でこれら
吸着機構及び被検査体を一体的に移動して被検査体を所
定位置に位置決めする位置決め装置において、

【００１４】被検査体の縁部に配置された少なくとも２
つの縁部検出手段と、被検査体が回転したときの各縁部
検出手段により検出された被検査体の縁位置から吸着機
構の被検査体に対する吸着位置の偏心量を位置決めの補
正量として求める補正演算手段とを備えて上記目的を達
成しようとする位置決め装置である。

【００１５】

【作用】このような手段を備えたことにより、被検査体
が回転したとき、この被検査体の縁部に配置された少な
くとも２つの縁部検出器により被検査体の縁位置が検出
される。そして、この縁位置から吸着機構の被検査体に
対する吸着位置の偏心量が位置決めの補正量として補正
演算手段により求められる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。

【００１７】図１は半導体ウエハ検査装置に適用した位
置決め装置の全体構成図である。半導体ウエハローダ１
０にはウエハカセット１１が設けられ、このウエハカセ
ット１１に複数の半導体ウエハ１が収納されている。
又、ローダ用アーム１２が備えられ、このローダ用アー
ム１２は、ウエハカセット１１に収納された半導体ウエ
ハ１をウエハ位置決め機構２０に搬送し、かつ観察・検
査後の半導体ウエハ１をウエハ位置決め機構２０からウ
エハカセット１１内に戻す機能を有している。

【００１８】ウエハ位置決め機構２０は、半導体ウエハ
１を吸着保持して検査用顕微鏡３０に対して所定位置に
位置決めする機能を有するものである。具体的には、図
２の外観図に示すようにＸＹ移動用ステージ２１が設け
られ、このＸＹ移動用ステージ２１上にウエハ保持回転
機構２２が設けられている。このウエハ保持回転機構２
２は、回転用モータ２３と、この回転用モータ２３の回
転軸に連結されたウエハ吸着保持部２４とから構成され
ている。

【００１９】半導体ウエハ１の縁部にはウエハ縁部位置
検出部４０ａ、４０ｂ、…が少なくとも２つ配置されて
いる。この場合、ウエハ縁部位置検出部４０ａと４０ｂ
とが、半導体ウエハ１を介して対向配置されている。こ
れらウエハ縁部位置検出部４０ａ、４０ｂは、半導体ウ
エハ１の縁の位置を検出するもので、図３に示すように
半導体ウエハ１を挟んで検出用光源４１と受光素子４２
とを対向配置している。

【００２０】又、これらウエハ縁部位置検出部４０ａ、
４０ｂの回路構成は、受光素子４２として各フォトダイ
オード４２ａ、４２ｂを用いた場合、図４に示すように
各オートパワーコントロール部４３、４４には発光素子
としての各ＬＥＤ４１ａ、４１ｂが接続される。一方、
各フォトダイオード４２ａ、４２ｂには各増幅器４３
ａ、４３ｂ及び各Ａ／Ｄ変換器４４ａ、４４ｂを介して
セレクタ４５が接続されている。なお、図５には受光素
子４２としてＰＳＤ（位置検出素子）４６ａ、４６ｂを
用いた場合のウエハ縁部位置検出部４０ａ、４０ｂの回
路構成を示す。

【００２１】ホストＣＰＵ５０は、図６の機能ブロック
図に示すように半導体ウエハローダ１０、ウエハ位置決
め機構２０、検査用顕微鏡３０及び各ウエハ縁部位置検
出部４０ａ、４０ｂの各ＣＰＵとの間で通信を行って全
体制御を実行する機能を有している。

【００２２】又、このホストＣＰＵ５０は、半導体ウエ
ハ１を回転させ、この状態に各ウエハ縁部位置検出部４
０ａ、４０ｂにより検出された半導体ウエハ１の縁位置
からウエハ吸着用保持部２４の半導体ウエハ１に対する
吸着位置の偏心量を位置決めの補正量として求める補正
演算手段としての機能を有している。そして、この補正
量が、ウエハ位置決め機構２０の位置制御部２５に送ら
れるようになっている。次に上記の如く構成された装置
の作用について説明する。

【００２３】ローダ用アーム１２は、ウエハカセット１
１に収納された半導体ウエハ１を１枚づつ取り出してウ
エハ位置決め機構２０に搬送する。この搬送された半導
体ウエハ１は、ウエハ吸着保持部２４により吸着保持さ
れる。

【００２４】この状態にホストＣＰＵ５０は、回転用モ
ータ２３に対して回転指令を発し、かつ各ウエハ縁部位
置検出部４０ａ、４０ｂに対して測定指令を発する。こ
れにより、回転用モータ２３はステップ回転し、これに
伴って半導体ウエハ１は反時計方向つまり矢印方向に回
転する。これとともに各ウエハ縁部位置検出部４０ａ、
４０ｂの各オートパワーコントロール部４３、４４は各
ＬＥＤ４１ａ、４１ｂを発光させる。この光は半導体ウ
エハ１の縁部で遮光又は遮光されずに各フォトダイオー
ド４２ａ、４２ｂに入射する。これらフォトダイオード
４２ａ、４２ｂは、受光量に応じた各電気信号を出力す
る。これら電気信号は、各増幅器４３ａ、４３ｂで増幅
され、各Ａ／Ｄ変換器４４ａ、４４ｂでディジタル変換
され、セレクタ４５を通ってホストＣＰＵ５０に送られ
る。このような動作は回転用モータ２３が１ステップ回
転する毎に行われる。

【００２５】従って、ホストＣＰＵ５０は、半導体ウエ
ハ１を１／２回転させることにより半導体ウエハ１の縁
部全周に渡っての受光量変化のデータを収集することに
なる。図７はかかる受光量変化データを示しており、回
転角度０度〜１８０度の範囲がウエハ縁部位置検出部４
０ａにより測定された受光量、回転角度１８０度〜３６
０度の範囲がウエハ縁部位置検出部４０ｂにより測定さ
れた受光量となっている。このうち、オリフラ１ａの部
分の受光量は多くなっている。

【００２６】次にホストＣＰＵ５０は、この受光量変化
データから偏心量を求める。すなわち、図８に示す半導
体ウエハ１の中心位置Ｏと吸着位置Ｑとのずれ角θは、
受光量の最小値ｍｉｎとオリフラ１ａ部分の中心位置と
の間の角度差となる。又、ずれ距離ｄは、受光量の最小
値ｍｉｎと最大値ｍａｘとの差が２ｄに対応しており、
この差２ｄから求める。そして、ホストＣＰＵ５０は、
ずれ距離ｄを実際の距離に換算し、ずれ角θ及びずれ距
離ｄに基づいて半導体ウエハ１のＸ方向及びＹ方向の各
偏心量を補正量として求める。これら補正量は位置制御
部２５に送られ、この位置制御部２５は、ＸＹ移動用ス
テージ２１を移動して半導体ウエハ１を検査用顕微鏡３
０に対して所定位置に位置決めするときの補正量として
用いる。この結果、検査用顕微鏡３０に対して各半導体
ウエハ１が精度高く位置決めされ、各半導体ウエハ１の
同一部分の観察像が得られる。

【００２７】このように上記一実施例においては、半導
体ウエハ１を１／２回転させて半導体ウエハ１の縁部に
配置された各ウエハ縁部位置検出部４０ａ、４０ｂによ
りその縁位置に応じた受光量データを求め、この受光量
データから半導体ウエハ１に対する偏心量を求めるよう
にしたので、半導体ウエハ１を吸着したときの偏心量を
測定する時間を短縮でき、半導体ウエハ１の位置決めを
効率よく簡単な構成でできる。これにより、半導体ウエ
ハ１を搬送する際の偏心量及びオリフラ１ａ位置の不定
に影響されずに高精度な位置決めができ、かつ安価で簡
単な構成の装置により位置ずれの観察像を得ることがで
きる。

【００２８】なお、本発明は上記一実施例に限定される
ものでなくその要旨を変更しない範囲で変形してもよ
い。例えば、ウエハ縁部位置検出部４０ａ、４０ｂは２
つ配置したが、これらは２つ以上してもよく、これによ
り偏心量を測定する時間をさらに短縮できる。又、半導
体ウエハ検査装置に適用した場合について説明したが、
各種被検査体を位置決めする場合にも適用できる。

【００２９】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、半
導体ウエハを吸着したときの偏心量を測定する時間を短
縮できて半導体ウエハの位置決めを効率よく簡単な構成
でできる位置決め装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる位置決め装置を半導体ウエハ検
査装置に適用した場合の一実施例を示す全体構成図。

【図２】同装置におけるウエハ位置決め機構の構成図。

【図３】同装置におけるウエハ縁部位置検出部の構成
図。

【図４】同装置におけるウエハ縁部位置検出部の回路構
成図。

【図５】同装置におけるウエハ縁部位置検出部の回路構
成図。

【図６】同装置における機能ブロック図。

【図７】同装置により測定された受光量変化を示す図。

【図８】同装置により求められるずれ角及びずれ距離を
示す模式図。

【図９】従来装置の構成図。

【図１０】同装置におけるラインセンサのタイミング発
生回路の構成図。

【図１１】同装置により測定された受光量変化を示す
図。

【図１２】同装置により求める偏心量を示す模式図。

【符号の説明】

１…半導体ウエハ、１０…半導体ウエハローダ、１１…
ウエハカセット、１２…ローダ用アーム、２０…ウエハ
位置決め機構、２１…ＸＹ移動用ステージ、２２…ウエ
ハ保持回転機構、２３…回転用モータ、２４…ウエハ吸
着保持部、３０…検査用顕微鏡、４０ａ，４０ｂ…ウエ
ハ縁部位置検出部、４１…検出用光源、４２…受光素
子、４３，４４…オートパワーコントロール部、４５…
セレクタ、４６ａ，４６ｂ…ＰＳＤ（位置検出素子）、
５０…ホストＣＰＵ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転自在の吸着機構により被検査体を吸
   着保持し、この状態でこれら吸着機構及び被検査体を一
   体的に移動して前記被検査体を所定位置に位置決めする
   位置決め装置において、 前記被検査体の縁部に配置された少なくとも２つの縁部
   検出手段と、前記被検査体が回転したときの前記各縁部
   検出手段により検出された前記被検査体の縁位置から前
   記吸着機構の前記被検査体に対する吸着位置の偏心量を
   位置決めの補正量として求める補正演算手段とを具備し
   たことを特徴とする位置決め装置。