JPS60167009A - 板状物の位置合わせ方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、板状物の位置合わせ方法および装置に係り、
特に切欠部を有する円板状の板状物の前記切欠部を利用
して非接触による位置決めに好適な板状物の位置合わせ
方法および装置ｆに関する。

〔発明の背景〕

一般に、シリコンウェハ等のように円板状の一部Ｉこ切
欠部を有する板状物の位置合わせをする場合、基準とな
る位置に対して、回転方向の位置合わぜ、つ″１．ｖ切
欠部の位置合わせと、板状物が含まれる平面上の位置合
わせ、つますＸ。

Ｙ座標の位置合わせと全正確に行わなければならない。

次に、第１図に切欠部を有する円板状の板状物における
従来の位置合わせ技術を示す。

この第１図に示す位置合わせ技術では、基準用のローラ
１と、駆動用のローラ２Ａ、２Ｂ。

２Ｃと、これら駆動用のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃに回転
會与えるプーリろおよびベル）４と、押し当て用のロー
ラ５と、ピン７を介して回動可能に設けられかつ前記ロ
ーラ５を制御するレバー６と、このレバー６を介してロ
ーラ５を板状物１０の周縁部に対して押し当て方向に伺
勢する弾性体８と、前記ローラ５を板状物１０の周縁部
から引き離すアクチュエータ９とを備えた装置を使用す
るようになっている。

そして、この従来の位置合わせ装置では、切欠部１（］
Ａ’ｉ有する円板状の板状物１０ヲ固定された基準用の
ローラ１および回転駆動用のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃの
いずれかに押し当てる。この段階では、アクチュエータ
９によりレバー６が押されており、押し当て用のロー２
５は第１図中に破線で示すように、板状物１０の周縁部
から離れている。

前述のごとく、板状物１０ヲローラ１，２Ａ。

２Ｂ、２Ｃに押し当てた後、アクチュエータ９の励磁を
解除し、ローラ５を板状物１０の周縁部に押し当てる。

この時のローラ５に働く押し当てる力は弾性体８の付与
力による。

次に、プーリ３を回転させ、ベルト４を走行させて駆動
用のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃを回転させる。

前記ローラ５を板状物１０の周縁部に押し当てた段階で
は、ローラ２Ａ、２Ｂは周縁部に接触しておらず、ロー
ラ２Ｃのみが周縁部に接触している。したがって、ロー
ラ２Ｃの回転により板状物１０は図中矢印方向に回転を
始め、切欠部１０Ａが実線で示す位置から破線で示す位
置に移動した時、ローラ２Ｃは周縁部と接触しなくなり
ローラ２Ａ、２Ｂのみが接触している。

ここで、ローラ２Ａ、２Ｂは、相互に逆向きに回転して
いるので、板状物１０は回転を停止し、切欠部１０Ａの
方向が一定に保たれることになる。

また、板状物１０は、ローラ５により、基準用のローラ
１および駆動用のローラ２Ａ、２Ｂに押し当てられてい
るので、前記平面内でＸ、Ｙ軸方向の位置決めも行われ
ることとなる。

しかし、前記従来の位置合わせ技術では、板状物１０の
周縁部に多数のローラを押し当てて回転させるので、板
状物１０の周縁部を破損し、または板状物全体を割って
しまう欠点がある。また、前記破損１割れに伴い、その
破片が板状物１００表面に付着し、傷を付ける欠点本あ
る。さらに、板状物１０の周縁部の状態により、摩擦力
がり動して回転動作の不安定等の問題があり、また板状
物１０の回転方向の位置出しを、相反する方向に回転す
る２個のローラ２Ａ、２Ｂのバランスによって行うので
、回転方向の位置合わせ精度が悪いという欠点もあった
。

したがって、位置出し後、最終的に顕微鏡を使用して板
状物の再位置合わせをする作業も必要な場合があるなど
、煩雑で非能率的で、また信頼性も充分ではなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前記従来技術の欠点をなくし、板状物
の表面および周縁部に接触することなく、正確に位置ず
れ量を検出し、高精度にかつ能率的に位置合わせを行い
得る板状物の位置合わせ方法を提供するにあり、他の目
的は前記方法を確実に実施し得る板状物の位置合わせ装
置を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明方法は、切欠部を有する円板状の板状物を、その
中心近傍を軸として回転させながら、その周縁部ｌこ関
する一次元撮像画像信号に基づいて画像処理を行うこと
により、前記切欠部を検出した後、再び前記板状物の周
縁部について、前記平面内の直交方向のうち、一方向の
画像処理および演算処理を行うことにより、前記板状物
が含まれている平面内の基準位置からの位置ずれ量を算
出し、これらの位置ずれ量に基づいて前記回転方向およ
び平面内の直交方向に前記板状物を各々移動させて、位
置合わせを行うようにしたところに特徴を有するもので
、この構成により板状物の表面および周縁部に接触する
ことなく、正確に位置ずれ量を検出し、高精度Ｆこかつ
能率的に位置合わせすることができたものである。

本発明装置は、切欠部を有する円板状の板状物を保持し
、前記板状物が含まれている平面内で交互に直交方向に
移動させるＸ、Ｘステージと、このＸ、Ｘステージを回
転させる回転ステージと、前記板状物の周縁部を撮像す
る一次元撮像装置と、この−次元撮像装置からの一次元
撮像画像信号に基づいて前記板状物の回転方向のずれ量
および前記平面内の基準位置に関して直交方向の各位置
ずれｔ’ｔ−算出するとともに、算出結果に基づいて前
記Ｘ、Ｙステージおよび回転ステージを移動させるべく
制御するコントローラと全備えて構成したところに特徴
を有するもので、この構成により前記方法を確実に実施
することができたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第２図〜第８図について説明
する。

第２図は本発明方法を実施するための位置合わせ装置の
一実施例を示すもので、例えばシリコンウェハ等、切欠
部１０Ａｔ”有する板状物１ｏの前記切欠部１０Ａｆｔ
利用して位置合わせするようになっている。

また、前記位置合わせ装置は、平面内を相互に直交する
方向に移動するＸステージ１１およびＸステージ１２と
、平面内で回転するθステージ１３と、−次元撮像装置
ｔ（以下ＣＯＤという）１５゜１５′と、コントローラ
１６とを備えている。

前記θステージ１３は、台盤１４上に定置された駆動用
モータ１３Ａにより回転駆動されるようになっている。

前記Ｘステージ１２は、θステージ１３上に搭載されて
いる。また、このＸステージ１２けθステージ１３に取
り付けられた駆動用モータ１２Ａが順方向または逆方向
に回転するに伴い、スクリューシャフト（図示せず）を
介して第３図に示す＋Ｙまたは−Ｙ方向に移動するよう
に構成されている。

前記Ｘステージ１１は、Ｘステージ１２上に搭載されて
いる。そして、このＸステージ１１はＸステージ１２に
取り付けられた駆動用モータ１１Ａが順方向または逆方
向に回転することによって、スクリューシャフトｌＩＢ
’！ｉ介して第５図に示す−Ｘまだは＋Ｘ方向に移動す
るように表っている。また、このＸステージ１１には板
状物１０の裏面を載置し、真空吸着により保持し得るよ
うになっている。

前記ＣＣＤ１５．１５’には、ラインセンサ等が使用さ
れている。そして、ＣＣＤ１５．１５’は相互に直交す
る方向のうちの、一方向にθステージ１３の中心軸Ｏか
ら等距離りをおいて一直線上に設置されている。また、
Ｃ０Ｄ１５．１５’は板状物１００周縁部により遮光さ
れると、その遮光部分Ｓを撮像し、この−次元撮像画像
信号をコントローラ１６に送り込むようになっている。

前記コントローラ１６ハ、ＣＣＤ１５，１５′かラー次
元撮像画像信号を取り込み、画像処理および演算処理を
行ってθステージ１３の中心軸０と板状物１０の中心Ｏ
ｗとのずれ量と、ｘ、ｙ方向のずれ量とをそれぞれ算出
するとともに、Ｘ。

Ｙ、θステージ１１．１２．１３の駆動用モータ１１Ａ
。

１２Ａ、　１５ＡＪこ制御信号を送って制御するように
構成されている。

次に、前記実施例の位置合わせ装置の作用とともに本発
明方法の一実施例を詳述する。

一般に、板状物１ｏを前記Ｘステージ１１上に載せた場
合、板状物１ｏの中心Ｏｗとθステージ１３の中心０と
は必ずしも合致しない。

そこで、回転方向の位置ずれ検出について説明する。

いま、板状物１０の切欠部１０Ａは説明の都合上、第３
図において上方にあるものとする。さらに、板状物１０
の中心Ｏｗは、θステージ１５の中心軸０からは、第６
図に示すようにΔＸ、Δｙだけずれているものとする。

前述の状態において、ＣＣＤ１５はＸステージ１１上に
載置された板状物１０の周縁部におけるＣＣＤ１５と重
なる箇所１５Ａ’ｉ撮像し、その−次元撮像画像信号を
コントローラ１６に送り込む。

前記コントローラ１６は、板状物１００周縁部の前記筒
所１５Ａの一次元撮像画像信号を取り込み、その画像処
理を行い、θステージ１３を回転させ、切欠部１０Ａを
検出する。

すなわち、板状物１０の周縁部データ第３図において遮
光される部分Ｓは、第４図に示すような曲線となり、切
欠部１０Ａの箇所のデータは、曲線の傾斜が変わり急激
な曲線となる。２、そのデータ群の中で、曲線の傾斜が
急激に変化する点のデータ８１　＋　８２のうち、小さ
い方のデータ（第４図に示す場合はＳ２）と、Ｓｔから
Ｓ２までのデータ群の中の最小値Ｓｍ１ｎとの中間の値
ｓ　ｔｙｐと同じ値の箇所の回転角度θ１と０２の中間
θＸが請求めるべき回転方向の位置ずれ量となる。

次に、板状物１０が含まれている平面内の位置ずれ検出
について説明ｆる。

ここで、第５図に示すように、ＣＣＤ１５および１５′
岐、θステージ１５の中心軸０から等距離りの位置に設
置されている。また、ＣＣＤ１５および１５′が、切欠
部１０Ａの画像を取り込まないようにする必要があるた
め、前述した回転方向の位置ずれ量算出結果を基に、例
えば第６図に示りまたような位置に切欠部１０Ａがある
場合は、第５図１こ示すように、θステージ１３を第５
図に矢印で示す方向に９０度回転さ、せる。したがって
第５図１こおいては横方向がＹ軸、縦方向がＹ軸となる
。

まず、平面内の位置ずれ量のうち、Ｘ軸方向の位置ずれ
量ΔＸの算出方法について説明する＾第５図に示すよう
に、ＣＣＤ１５の画像取り込み箇所１５Ａのうち、遮光
される部分’ｉ＝Ｓ＋、同様に０ＣＴ）１５’の画像取
り込み箇所１５Ｂの遮光される部分′ｆｔ５２とすると
、Ｘ軸方向の位青ずれ量ΔＸは、 ２　Ｓｔ Δｘ＝− となる。

その算出結果を基に、第６南に示すように、矢印方向へ
ΔＸだけＸステージ１１ヲ移動させることにより、平面
内の位置ずれのうちＸ軸方向の位置ずれを修正すること
ができる。

次に、第７図に示すように、５ＩＸＳ２の値が最も大き
くなるような位置にＹステージ１２を移動させることに
より、Ｙ軸方向の位置ずれ全修正することができる。

以上説明したところにより、平面内の位置すれを検出し
、板状物１０の中心Ｏｖと、θステージ１５の中心軸Ｏ
とを合致させることができる。

次に、前述した回転方向の位置ずれ量の算出結果を基に
、例えば第８図に示すよう力位量に板状物１０の切欠部
１０Ａを位置決めするために、θステージ１３を目的の
位Ｍ４で回転させることにより、板状物１０の回転方向
の位置ずれ、並びに平面内の位置ずれを検出し、適正な
位置に位置決めすることが可能である。

以上の説明から明らかなように、本実施例の位置合わせ
方法および装置では、板状物１ｏの裏面以外の箇所には
全く接触することなく位置合わせすることができる。ま
た、板状物１ｏｔ−高精度で位置決めができるので、顕
微鏡等−こよる再位置合わせ作業を省くことができ、し
たがって能率良く位置合わせすることができる外、板状
物１０への回路焼き付けや検査等の品質安定化・高信頼
化を図ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明方法によれば、切欠部を有する円板
状の板状物を、その中心近傍を軸として回転させながら
、その周縁部に関する一次元撮像画像信号に基づいて画
像処理を行うことにより、前記切欠部を検出した後、再
び前記板状物の周縁部について、前記平面内の直交方向
のうち、一方向の画像処理および演算処理を行うことに
より、前記板状物が含まれている平面内の基準位置から
の位置ずれｉを算出し、これらの位置ずれ量に基づいて
前記回転方向および平面内の直交方向に前記板状物を各
々移動させて、位置合わせを行うようにしたことにより
、板状物の表面および周縁部に接触することなく位置合
わせを行うことができるので、板状物の周縁部の破損ま
たは板状物の割れ等を防止し得る効果があり、前記破損
または割れに伴う破片による板状物の表面の汚染を防止
し得る効果がある。

さらに、本発明方法によれば、前述のごとく構成したこ
とにより、正確に位置ずれ素を検出し、高精度に位置合
わせすることができるので、−２口位置合わせした後、
顕微鏡を使用して再度位置合わせする等の煩わしい作業
を省略できる効果があり、ひいては能率良く位置合わせ
金行い得る効果がある。

また、本発明装置によれば、切欠部を有する円板状の板
状物全保持し、前記板状物が含まれている平面内で交互
に直交方向に移動させるＸ。

Ｙステージと、このＸ、Ｙステージを回転させる回転ス
テージと、前記板状物の周縁部を撮像する一次元撮像装
置と、この−次元撮像装置からの一次元撮像画像信号に
基づいて前記板状物の回転方向のずれ量および前記平面
内の基準位置に関して直交方向の各位置ずれ量を算出す
るとともに、算出結果に基づいて前記Ｘ、Ｙステージお
よび回転ステージを移動させるべく制御するコントロー
ラとを備えて構成しているので、前記方法を確実に実施
し得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の板状物の位置合わせ技術の一例の説明図
、第２図は本発明方法を実施する位置合わせ装置の一実
施例を示す図、第３図および第４図は前記位置合わせ装
置を使用して行う板状物の回転方向の位置ずれ検出方法
の説明喝、第５図、第６図および第７図は同じく平面内
の位置ずれ検出および位置合わせ方法の説明図、第８図
は同じく回転方向の位置合わせ方法の説明図である。 １０・・・板状物　１０Ａ・・・板状物の切欠部・１１
・・・Ｘステージ　１２・・・Ｙステージ１３　・・・
θ：ｘ、　ｆ　−シ１５．１５’　・＝　ＣＣＤ１６・
・・コントローラ 〒１図 ４２図 １６ 〒ｊ図 デ５図 拓７図 牙δ図 ゴ ＋Ｙ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　切欠部を有する円板状の板状物を、その中心近傍
   を軸として回転させながら、その周縁部に関する一次元
   撮像画像信号に基づいて画像処理を行うことにより、前
   記切欠部を検出した後、再び前記板状物の周縁部につい
   て、前記平面内の直交方向のうち、一方向の画像処理お
   よび演算処理を行うことにより、前記板状物が含まれて
   いる平面内の基準位置からの位置ずれ楡ヲ算出し、これ
   らの位置ずれ量に基づいて前記回転方法および平面内の
   直交方向に前記板状物全各々移動させて、位置合わせを
   行うようにしたことを％像とする板状物の位置合わせ方
   法。 ２　切欠部を有する円板状の板状物を保持し、前記板状
   物が含まれている平面内で交互に直交方向に移動させる
   Ｘ、Ｙステージと、このＸ、Ｙステージを回転させる回
   転ステージと、前記板状物の周縁部を撮像する一次元撮
   像装置と、この−次元撮像装置からの一次元撮像画像信
   号に基づいて前記板状物の回転方向のずれ量および前記
   平面内の基準位置に関して直交方向の各位置ずれ量を算
   出するとともに、算出結果に基づいて前記ｘ、Ｙステー
   ジおよび回転ステージを移動させるべく制御するコント
   ローラとを備えて構成したことを特徴とする板状物の位
   置合わせ装置。