JP4334917B2 - アライメント装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、収納容器に収納されている半導体ウエハなどの対象物を搬送ロボットにより取り出して検査装置などの設備装置に受け渡す際に、半導体ウエハを所定の姿勢にアライメントするアライメント装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体ウエハのアライメント装置としては、例えば特許文献1に開示された技術がある。当該公報は、半導体ウエハを搬送用ロボットによりウエハキャリアから取り出してプリアライメント装置に渡す。プリアライメント装置は、半導体ウエハのフラットに光ビームを照射してその一部を光電変換することにより、フラットとX又はY軸との回転方向の位置関係を検出する。この後、プリアライメント装置は、検出されたフラットとX又はY軸との回転方向の位置関係に基づいて半導体ウエハの回転方向の位置決めを行う。位置決めされた半導体ウエハは、再び搬送用ロボットによりプリアライメント装置から取り出され、加工装置のステージ上に載置される。
【0003】
【特許文献1】
特開平8−215876号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報は、プリアライメント装置と加工装置とを別体に設けている。このため、半導体ウエハは、搬送用ロボットによりウエハキャリアからプリアライメント装置に搬送し、半導体ウエハの位置決めの後にプリアライメント装置から加工装置に搬送しなければならない。このために各搬送を行うために時間を要し、半導体ウエハに対して加工を行うまでに時間がかかる。
【0005】
半導体ウエハの製造分野では、製造・加工のタクトタイムを短縮したい要求がある。このため、半導体ウエハのアライメントに要する時間を短くしたい。
【0006】
又、半導体ウエハは、半導体ウエハの位置決めの後に、搬送用ロボットによりプリアライメント装置から加工装置に搬送されるために、半導体ウエハの位置決めにずれが生じる可能性がある。
【0007】
そこで本発明は、アライメントに要する時間を短縮できるアライメント装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、対象物に対して加工又は検査を行う設備装置に設けられ、搬送ロボットにより渡された対象物を保持し、かつ対象物をXY方向への移動動作と回転方向への回転動作とを行うステージと、ステージの回転動作により回転している対象物の外周縁を検出するセンサと、センサにより検出された外周縁の位置情報に基づいて対象物のアライメント基準位置に対するずれを求め、このずれを補正するようにステージを移動制御して対象物をアライメント基準位置にアライメントするアライメント制御部とを具備し、ステージは、対象物を保持する保持ステージと、保持ステージを互いに直交する各方向にそれぞれ移動させるXYステージとを有し、保持ステージは、昇降可能に設けられ、対象物を吸着保持して回転可能な回転ステージと、回転ステージの外周に設けられ、対象物を全面吸着して保持する吸着保持ステージとを有し、対象物の外周縁をセンサで検出するとき、対象物を吸着保持した回転ステージは、吸着保持ステージよりも上昇して回転するアライメント装置である。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【0010】
図1はアライメント装置を適用したウエハ検査装置の構成図である。ウエハ検査装置は、ローダ装置1と検査装置2とからなる。ローダ装置1は、ウエハキャリア3a、3bと搬送ロボット4とからなる。各ウエハキャリア3a、3bは、複数の半導体ウエハ5を所定のピッチで上下方向に収納する。各半導体ウエハ5のうち未検査の半導体ウエハ5は例えばウエハキャリア3aに収納され、検査済みの半導体ウエハ5はウエハキャリア3bに収納される。
【0011】
搬送ロボット4は、ウエハキャリア3a内に収納されている未検査の半導体ウエハ5を取り出して検査装置2に渡し、検査装置2で検査済みの半導体ウエハ5を受け取ってウエハキャリア3b内に収納する。
【0012】
搬送ロボット4は、3つの連結アーム(以下、多関節アームと称する)6〜8を連結して多関節アームを構成する。ハンド9は、多関節アーム6〜8の先端側に連結される。複数の吸着孔9aがハンド9に設けられている。ハンド9は、半導体ウエハ5を吸着保持する。ハンド9は、多関節アーム6〜8の伸縮動作により前進、後退する。多関節アーム6〜8の元側は、回転軸10に対して軸方向を中心に矢印A方向に回転可能である。
【0013】
搬送ロボット4は、移動機構11によって矢印B方向に移動可能に設けられている。
【0014】
検査装置2は、顕微鏡61により拡大した半導体ウエハ5の表面の像を取り込み、半導体ウエハ5の表面上の欠陥部の種類や大きさなどを取得する。
【0015】
旋回アーム20及びXYθステージ21が検査装置2の架台22上に設けられている。旋回アーム20は、検査装置2における正面側Fから見た左側に設けられている。XYθステージ21は、検査装置2における正面側Fから見た右側に設けられている。
【0016】
旋回アーム20の設置位置は、搬送ロボット4とXYθステージ21との間の半導体ウエハ5の搬送路上である。旋回アーム20は、半導体ウエハ5を複数枚、例えば2枚保持するバッファ保持部として作用する。
【0017】
旋回アーム20は、回転軸23と、回転軸23に対して等角度(例えば120度)毎に設けられた3本の搬送アーム24〜26とを有する。各搬送アーム24〜26の先端には、それぞれ略L字形状に形成されたハンドを一体に設けている。各搬送アーム24〜26には、それぞれ複数の吸着孔(ウエハチャック)27が形成されている。各吸着孔27は、吸引ポンプ等の吸引装置に連結されている。
【0018】
旋回アーム20は、回転軸23を昇降可能に設けることにより、3本の搬送アーム24〜26を一体的に昇降させる。
【0019】
旋回アーム20は、回転軸23を中心に例えば図面上左回り(矢印H方向)に回転する。これにより、3本の搬送アーム24〜26は、それぞれウエハ受け渡しポジションP1と、マクロ検査ポジションP2と、ミクロ検査受渡しポジションP3とに循環移動する。
【0020】
ウエハ受け渡しポジションP1は、搬送ロボット4と旋回アーム20との間で半導体ウエハ5の受け渡しを行なう。
【0021】
マクロ検査ポジションP2は、半導体ウエハ5に対するマクロ検査を行う。マクロ検査は、半導体ウエハ5を照明してその散乱光を観察して目視により半導体ウエハ5上の膜むら、大きな欠陥部分などを検出する。
【0022】
ミクロ検査受渡しポジションP3は、各搬送アーム24〜26のうちいずれか1つの搬送アームとXYθステージ21との間で半導体ウエハ5の受け渡しを行なう。
【0023】
XYθステージ21は、X軸スライダ30と、X軸ステージ31と、Y軸ステージ32と、保持ステージ33とからなる。X軸ステージ31は、X軸スライダ30上をX軸方向に移動可能に設けられている。Y軸ステージ32は、X軸ステージ31上をY軸方向に移動可能に設けられている。
【0024】
保持ステージ33は、回転ステージ34と吸着保持ステージ35とを有する。回転ステージ34は、昇降可能でかつ回転可能に設けられている。回転ステージ34は、半導体ウエハ5を吸着保持する。
【0025】
吸着保持ステージ35は、回転ステージ34の外周に設けられ、半導体ウエハ5を吸着保持するために環状(いわゆるドーナッツ形状)に形成されている。
【0026】
回転ステージ34と吸着保持ステージ35とは、同心円上に設けられている。回転ステージ34は例えばφ80mm程度に形成され、吸着保持ステージ35は例えばφ300mm程度に形成されている。
【0027】
図2及び図3はXYθステージ21を横方向から見た構成図である。吸着保持ステージ35は、Y軸ステージ32上に支持体36を介して支持されている。回転ステージ34は、モータ37の回転軸に設けられている。回転ステージ34及びモータ37は、一体的にZ方向に昇降可能に設けられている。
【0028】
図4は回転ステージ34及び吸着保持ステージ35の断面図である。土手41が回転ステージ34の外周縁に形成されている。各土手42、43が吸着保持ステージ35の外周縁、内周縁にそれぞれ形成されている。各土手41〜43は、互いに同一高さに形成されている。
【0029】
多数のピン44が回転ステージ34の底面に形成されている。多数のピン45が吸着保持ステージ35の底面に形成されている。各ピン44、45は、各土手41〜43の高さと同一高さに形成されている。
【0030】
土手42は、300mm径の半導体ウエハ5を吸着保持するために、300mm径の半導体ウエハ5の外周形状と同一形状に形成されている。土手42と内周縁の土手43とにより環状の全面吸着パットが形成されている。
【0031】
円形状の凸状部46が吸着保持ステージ35の各土手42、43との間に形成されている。凸状部46は、200mm径の半導体ウエハ5を吸着保持するために、200mm径の半導体ウエハ5の外周形状と同一形状に形成されている。凸状部46も各土手42、43と同一高さに形成されている。凸状部46と内周縁の土手43とにより環状の全面吸着パットが形成されている。
【0032】
多数の吸着孔が回転ステージ34及び吸着保持ステージ35に形成されている。各吸着孔は、それぞれ吸引装置に連通する。
【0033】
半導体ウエハ5の検査時、300mm径の半導体ウエハ5が吸着保持ステージ35上に載置されると、半導体ウエハ5と各土手42、43、46とによって吸着保持ステージ35上に密閉空間が形成される。密閉空間は、吸引装置の吸引動作により負圧になる。これにより、半導体ウエハ5は、吸着保持ステージ35上に確実に全面吸着保持される。半導体ウエハ5は、各土手42、43、46及び多数のピン45により水平に保持される。
【0034】
半導体ウエハ5の検査時、200mm径の半導体ウエハ5が吸着保持ステージ35上に載置されると、半導体ウエハ5と土手43及び凸状部46とによって吸着保持ステージ35上に密閉空間が形成される。密閉空間は、吸引装置の吸引動作により負圧になる。これにより、半導体ウエハ5は、吸着保持ステージ35上に確実に全面吸着保持される。半導体ウエハ5は、土手43、凸状部46及び多数のピン45により水平に保持される。
【0035】
切欠き部47が吸着保持ステージ35の外周部に形成されている。切欠き部47は、300mm径の半導体ウエハ5のウエハエッジを検出するために形成されている。
【0036】
孔48が吸着保持ステージ35における200mm径の半導体ウエハ5のウエハエッジ位置に対応する位置に形成されている。孔48は、200mm径の半導体ウエハ5のウエハエッジを検出するために形成されている。
【0037】
切欠き部47及び孔48は、回転ステージ34及び吸着保持ステージ35の半径方向上に形成されている。なお、各土手49、50が切欠き部47及び孔48の外周にそれぞれ形成されている。各土手49、50は、他の例えば土手43と同一高さに形成されている。
【0038】
センサ51が図2及び図3に示すように検査装置2上のアライメント位置に設けられている。センサ51は、投光素子52と受光素子53とを対向して固定している。投光素子52は、例えば一定の光量の光52aを投光する。投光素子52は、例えば発光タイオードである。受光素子53は、投光素子52から投光され、半導体ウエハ5のウエハエッジによって遮られずに入射した光量に応じた検出信号を出力する。受光素子53は、例えばフォトタイオードである。
【0039】
図2は回転ステージ34上に300mm径の半導体ウエハ5を吸着する。半導体ウエハ5のアライメント時、回転ステージ34は、吸着保持ステージ35の高さ位置よりも所定高さだけ上昇する。切欠き部47は、X軸ステージ31及びY軸ステージ32によるXY軸方向への移動によって投光素子52と受光素子53との検出領域に位置決めされる。投光素子52と受光素子53との検出領域は、投光素子52から投光される光52aの通過領域である。
【0040】
図3は回転ステージ34上に200mm径の半導体ウエハ5を吸着する。半導体ウエハ5のアライメント時、回転ステージ34は、吸着保持ステージ35の高さ位置よりも所定高さだけ上昇する。孔48は、X軸ステージ31及びY軸ステージ32によるXY軸方向への移動によって投光素子52と受光素子53との検出領域に位置決めされる。
【0041】
図5はセンサ51から出力される検出信号の一例を示す。検出信号は、投光素子52から投光された光52aのうち半導体ウエハ5のウエハエッジによって遮られずに受光素子53に入射した光量に応じた信号レベル変化を示す。
【0042】
信号レベル変化について説明する。回転ステージ34上に吸着されている半導体ウエハ5は、アライメントの基準位置に対してずれることが多い。アライメントの基準位置は、半導体ウエハ5の中心位置とノッチ(又はオリフラ)の方向とである。半導体ウエハ5がアライメントの基準位置からずれた状態で回転すると、半導体ウエハ5は偏心した状態で回転する。
【0043】
そうすると、投光素子52と受光素子53との検出領域において半導体ウエハ5のウエハエッジ位置は、半導体ウエハ5の偏心量に応じて振れる。これによって受光素子53への入射光量は変化する。なお、半導体ウエハ5のノッチの部分では、受光素子53への入射光量が増え、検出信号の信号レベルは高くなる。
【0044】
アライメント制御部54は、センサ51から出力された検出信号を入力し、検出信号の信号レベル及び回転ステージ34の回転角度に基づいて半導体ウエハ5のウエハエッジの位置情報を求める。ウエハエッジ位置情報は、半導体ウエハ5の中心位置とノッチの方向とである。
【0045】
アライメント制御部54は、半導体ウエハ5のアライメント基準位置とウエハエッジ位置情報とを比較し、半導体ウエハ5のアライメント基準位置に対する位置ずれを例えばX方向に何mm、Y方向に何mmで演算する。半導体ウエハ5のアライメント基準位置は、オペレータによってアライメント制御部54に設定される。
【0046】
アライメント制御部54は、半導体ウエハ5のアライメント基準位置に対する位置ずれデータに従ってXYθステージ21のX軸ステージ31、Y軸ステージ32をそれぞれX軸、Y軸方向に移動制御し、回転ステージ34をθ方向に回転制御する。
【0047】
図2及び図3に示すように検査部60がXYθステージ21の上方に設けられている。検査部60は、顕微鏡61を有する。顕微鏡61は、対物レンズ62及び接眼レンズ63を有する。顕微鏡61には、CCD等の撮像装置が取付け可能である。撮像装置は、顕微鏡61により拡大された半導体ウエハ5の像を撮像する。半導体ウエハ5の拡大画像は、モニタ装置64に表示される。
【0048】
操作部65が検査装置2の正面側Fに設けられている。操作部65は、半導体ウエハ5に対する検査の操作と、半導体ウエハ5の検査結果をインプットする操作と、検査装置2全体の動作に関するデータなどの各種データをインプットする操作とを行う。
【0049】
次に、上記の如く構成された装置の動作について説明する。
【0050】
搬送ロボット4は、多関節アーム6〜8及びハンド9を矢印C方向に伸ばしてウエハキャリア3a内の未検査の半導体ウエハ5を吸着保持し、多関節アーム6〜8及びハンド9を縮めながらウエハ受け渡しポジションP1に移動して停止する。
【0051】
次に、搬送ロボット4は、多関節アーム6〜8及びハンド9を矢印D方向に伸ばして吸着保持している半導体ウエハ5を搬送アーム24の上方に移動する。
【0052】
次に、旋回アーム20は、回転軸23の上昇により3本の搬送アーム24〜26を一体的に昇降させる。これにより、搬送アーム24は、ハンド9上に保持されている半導体ウエハ5を受け取る。これと共に搬送アーム24は、各吸着孔27の吸着の開始により半導体ウエハ5を吸着保持する。
【0053】
このとき、既に何枚かの半導体ウエハ5が旋回アーム20上に保持されていれば、マクロ検査ポジションP2において半導体ウエハ5は、搬送アーム25上に吸着保持されてマクロ検査される。
【0054】
ミクロ検査受渡しポジションP3において半導体ウエハ5は、搬送アーム26から保持ステージ33上に渡される。半導体ウエハ5は、検査部60においてミクロ検査される。ミクロ検査の終了した半導体ウエハ5は、保持ステージ33上から搬送アーム26上に渡される。
【0055】
マクロ検査及びミクロ検査が終了すると、旋回アーム20は、回転軸23を中心に例えば図面上左回り(矢印H方向)に回転する。これにより、3本の搬送アーム24〜26は、それぞれウエハ受け渡しポジションP1と、マクロ検査ポジションP2と、ミクロ検査受渡しポジションP3とに循環移動する。搬送アーム24はマクロ検査ポジションP2に移動する。搬送アーム25はミクロ検査受渡しポジションP3に移動する。搬送アーム26はウエハ受け渡しポジションP1に移動する。
【0056】
ミクロ検査受渡しポジションP3おける半導体ウエハ5の受渡し、及び半導体ウエハ5のアライメント動作について説明する。
【0057】
XYθテーブル21は、回転ステージ34を吸着保持ステージ35の高さ位置よりも上昇させる。
【0058】
次に、XYθテーブル21は、回転ステージ34を上昇させた状態で、X軸ステージ31及びY軸ステージ32を移動動作し、回転ステージ34をミクロ検査受渡しポジションP3に移動させて待機する。
【0059】
旋回アーム20は、3本の搬送アーム24〜26を循環移動させることにより、マクロ検査の終了した半導体ウエハ5を保持する搬送アーム25をミクロ検査受渡しポジションP3に停止させる。これにより、搬送アーム25の略L字形状内の受渡し位置(ミクロ検査受渡しポジションP3)に回転ステージ34が位置するようになる。
【0060】
この後、旋回アーム20は、3本の搬送アーム24〜26を下降させる。これにより、搬送アーム25上の半導体ウエハ5は、回転ステージ34の中心部分上に受け渡される。このとき搬送アーム25の吸着動作が解除され、回転ステージ34の吸着動作が開始される。
【0061】
次に、XYθテーブル21は、半導体ウエハ5を吸着保持している回転ステージ34を上昇させた状態で、X軸ステージ31及びY軸ステージ32を移動動作する。この移動によりXYθテーブル21は、半導体ウエハ5を吸着保持している回転ステージ34をアライメント位置に移動する。
【0062】
アライメント位置において、300mm径の半導体ウエハ5の場合、図2に示すように回転ステージ34は、切欠き部47を投光素子52及び受光素子53の光軸上に一致させる位置に移動する。切欠き部47を通る投光素子52及び受光素子53の光軸上には、300mm径の半導体ウエハ5のウエハエッジが配置される。
【0063】
この配置状態で回転ステージ34が等速度で回転すると、投光素子52から投光された光52aは、回転する半導体ウエハ5のウエハエッジで一部が遮光され、切欠き部47を通って受光素子53に入射する。受光素子53は、図5に示すように受光した光52aの受光量に応じたレベル変化の検出信号を出力する。
【0064】
一方、200mm径の半導体ウエハ5の場合、図3に示すように回転ステージ34は、孔48を投光素子52及び受光素子53の光軸上に一致させる位置に移動する。孔48を通る投光素子52及び受光素子53の光軸上には、200mm径の半導体ウエハ5のウエハエッジが配置される。
【0065】
以下、上記同様に、半導体ウエハ5が所定の姿勢に対してずれて偏心した状態で回転すると、受光素子53は、図5に示すように受光した光52aの受光量に応じたレベル変化の検出信号を出力する。
【0066】
アライメント制御部54は、センサ51から出力された検出信号の信号レベル及び回転ステージ34の回転角度に基づいて半導体ウエハ5のアライメント基準位置に対する位置ずれを求め、この位置ずれに従ってXYθステージ21を移動制御する。
【0067】
この結果、半導体ウエハ5は、アライメント基準位置に位置決めされる。
【0068】
次に、半導体ウエハ5を吸着保持している回転ステージ34は、吸着保持ステージ35の高さ位置よりも下降し、半導体ウエハ5に対する吸着動作を解除する。
【0069】
これと共に吸着保持ステージ35は、半導体ウエハ5に対する吸着動作を開始する。これにより、半導体ウエハ5は、吸着保持ステージ35上に全面吸着される。
【0070】
次に、撮像装置は、顕微鏡61を通して拡大された半導体ウエハ5の像を撮像する。半導体ウエハ5の画像は、モニタ装置64に表示される。これにより、半導体ウエハ5に対するミクロ検査が行われる。なお、顕微鏡61の対物レンズ62の半導体ウエハ5に対するフォーカスは、吸着保持ステージ35を上下動させることによって調整される。
【0071】
ミクロ検査が終了すると、吸着保持ステージ35は半導体ウエハ5に対する吸着動作を停止する。これと共に、回転ステージ34は、上昇して吸着動作を開始し、半導体ウエハ5を吸着保持する。
【0072】
次に、XYθステージ21は、X軸ステージ31及びY軸ステージ32を移動動作して半導体ウエハ5をミクロ検査受渡しポジションP3に移動させる。
【0073】
このとき、搬送アーム25は、回転ステージ34上の半導体ウエハ5の高さ位置よりも下方にある。旋回アーム20は、上昇して半導体ウエハ5を搬送アーム25上に載せる。
【0074】
再び、旋回アーム20は、3本の搬送アーム24〜26をそれぞれミクロ検査受渡しポジションP3と、ウエハ受け渡しポジションP1と、マクロ検査ポジションP2とに循環移動する。
【0075】
このように上記一実施の形態によれば、搬送用ロボットによりプリアライメント装置と検査装置との間に半導体ウエハ5をそれぞれ搬送する必要がなくなるので、これら搬送に要する時間分だけ半導体ウエハ5に対するミクロ検査の時間を短縮できる。これにより、半導体ウエハ5の製造分野において要求される製造のタクトタイムの短縮、これに伴う半導体ウエハ5の欠陥検査時間の短縮の要求を満足できる。
【0076】
又、プリアライメント装置を別途設けることがないので、ウエハ検査装置は、プリアライメント装置を設けるスペース分だけ小型化を図れる。
【0077】
半導体ウエハ5のアライメントは、検査装置2の回転ステージ34を兼用するので、アライメントの直後に検査装置2において半導体ウエハ5に対するミクロ検査ができる。従って、アライメント後に半導体ウエハ5を搬送することがないので、高精度にアライメントした半導体ウエハ5の姿勢を保った状態でミクロ検査ができる。
【0078】
ウエハキャリア3a内において複数の半導体ウエハ5は、それぞれ位置決めされずにばらばらな位置に収納されている。ウエハキャリア3a内から取り出した半導体ウエハ5を各搬送アーム24〜26によりミクロ検査受渡しポジションP3に循環移動すれば、各半導体ウエハ5は、アライメント基準位置に対して位置ずれし、位置ずれ量も大きくなる。
【0079】
このような場合、投光素子52と受光素子53とによる半導体ウエハ5のウエハエッジの検出領域を広くすれば、半導体ウエハ5の位置ずれ量が大きくなってもセンサ51は、半導体ウエハ5のウエハエッジの振れを検出できる。これにより、半導体ウエハ5のアライメント基準位置に対する中心位置のずれ、ノッチの方向のずれを正確に求めることができる。これにより、半導体ウエハ5の高精度なアライメントができる。
【0080】
半導体ウエハ5の位置ずれが大きい場合、例えば搬送ロボット4又は旋回アーム20で半導体ウエハ5のプリアライメントを行って回転ステージ34に渡す方法がある。この方法を採らなくても、投光素子52と受光素子53とによる検出領域を広げれば、プリアライメントを行わずに半導体ウエハ5のアライメントができる。
【0081】
旋回アーム20は、3本の搬送アーム24〜26をウエハ受け渡しポジションP1と、マクロ検査ポジションP2と、ミクロ検査受渡しポジションP3とに循環移動するので、検査装置2から循環移動の上流側において1枚の半導体ウエハ5を保持するバッファ保持部として機能させることができる。これにより、検査装置2は、半導体ウエハ5に対するミクロ検査を終了すると、次の半導体ウエハ5を1本の搬送アーム24、25又は26から直ぐに受け取ることができ、各半導体ウエハ5のミクロ検査の時間間隔を短縮できる。
【0082】
旋回アーム20は、複数枚の半導体ウエハ5をバッファ保持するだけでなく、ミクロ検査の前にマクロ検査ポジションP2において各半導体ウエハ5を順次マクロ検査できる。
【0083】
切欠き部47及び孔48を吸着保持ステージ35に形成したので、300mm径と200mm径との各半導体ウエハ5のアライメントに対応できる。なお、孔48を複数形成すれば、複数の径サイズの半導体ウエハ5のアライメントを行うことができる。
【0084】
なお、本発明は、上記一実施の形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
【0085】
例えば、図6に示すように切欠き部47及び孔48から保持ステージ33の中心を介して対向する位置に切欠き部60及び孔61を形成する。切欠き部60及び孔61には、半導体ウエハ5のウエハエッジを検出するセンサ51を別途設ける。
【0086】
このように2組のセンサ51を設ければ、アライメント時に回転ステージ34は、180度だけ回転すればよい。これにより、半導体ウエハ5の検査時間をさらに短縮できる。なお、センサ51を2組だけでなく、複数組設ければ、アライメント時の回転ステージ34の回転角度を小さくでき、半導体ウエハ5の検査時間をさらに短くできる。
【0087】
センサ51は、スリット光を出射する光源と、ラインセンサとを組み合わせてもよい。この場合、スリット光は、半導体ウエハ5のウエハエッジに対して垂直方向に照射する。ラインセンサは、半導体ウエハ5の偏心により振れるウエハエッジ位置に応じたスリット光の入射位置の変化を検出する。アライメント制御部54は、センサ51から出力されたスリット光の入射位置に応じた検出信号を入力し、この検出信号及び回転ステージ34の回転角度に基づいて半導体ウエハ5のアライメント基準位置に対する中心位置のずれ、ノッチ又はオリフラの方向のずれを演算して求める。
【0088】
センサ51は、光を半導体ウエハ5のウエハエッジに投光し、ウエハエッジからの反射光を受光する反射型を用いてもよい。
【0089】
センサ51の取付け位置は、基板移動範囲E内であればどこでもよい。センサ51の取付け位置は、検査装置2において例えばアライメント位置からミクロ検査位置への最短距離になるところがよい。
【0090】
又、センサ51の取付け位置は、Y軸ステージ32上に設けてもよい。この場合、Y軸ステージ32の移動によって半導体ウエハ5をマクロ検査ポジションP2から検査装置2に移動するまでの間に回転ステージ34を回転させる。この間に半導体ウエハ5のウエハエッジ位置の位置情報を得ることができる。半導体ウエハ5の検査時間がさらに短くできる。
【0091】
旋回アーム20は、2本の搬送アームにしてもよい。
【0092】
旋回アーム20をなくし、半導体ウエハ5を搬送ロボット4からダイレクトに回転ステージ34上に受け渡してもよい。この場合、搬送ロボット4のハンド9は、例えばL字形状又はコ字形状のものを使用すれば、回転ステージ34との間で半導体ウエハ5の受け渡しが可能である。
【0093】
半導体ウエハ5をダイレクトに回転ステージ34上に受け渡しすれば、XYθステージ21の移動距離を短くでき、この分だけ半導体ウエハ5の検査時間を短くできる。
【0094】
保持ステージ33は、回転ステージ34のみの構成にしてもよい。この場合、回転ステージ34は、例えばφ80mmのものを使用する。センサ51の取付け位置は、基板移動範囲E内であればどこでもよい。半導体ウエハ5が例えば300mm径又は200mm径であれば、回転ステージ34を移動して半導体ウエハ5のウエハエッジをセンサ51の検出領域に移動させればよい。
【0095】
本発明装置は、半導体ウエハ5を線幅等の計測装置、パターン検査装置、ステッパなどの各種設備装置において、半導体ウエハ5をアライメントする場合に適用することができる。本発明装置は、半導体ウエハ5に限らず、各種対象物をアライメントする場合に適用できる。
【0096】
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【0097】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、アライメントに要する時間を短縮できるアライメント装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係わるアライメント装置の一実施の形態を適用したウエハ検査装置の構成図。
【図2】 本発明に係わるアライメント装置の一実施の形態における300mm径の半導体ウエハに対する投光素子及び受光素子の位置関係を示す図。
【図3】 本発明に係わるアライメント装置の一実施の形態における200mm径の半導体ウエハに対する投光素子及び受光素子の位置関係を示す図。
【図4】 本発明に係わるアライメント装置の一実施の形態における回転ステージ及び吸着保持の断面図。
【図5】 本発明に係わるアライメント装置の一実施の形態におけるセンサから出力される検出信号の一例を示す図。
【図6】 本発明に係わるアライメント装置のセンサ配置の変形例を示す図。
【符号の説明】
1:ローダ装置、2:検査装置、3a,3b:ウエハキャリア、4:搬送ロボット、5:半導体ウエハ、6〜8:連結アーム(多関節アーム)、9:ハンド、9a:吸着孔、10:回転軸、11:移動機構、20:旋回アーム、21:XYθステージ、22:架台、23:回転軸、24〜26:搬送アーム、27:吸着孔(ウエハチャック)、30:X軸スライダ、31:X軸ステージ、33:保持ステージ、34:回転ステージ、35:吸着保持ステージ、36:支持体、37:モータ、41,42,43,49,50:土手、44,45:ピン、46:凸状部、47:切欠き部、48:孔、51:センサ、52:投光素子、53:受光素子、54:アライメント制御部、60:検査部、61:顕微鏡、62:対物レンズ、63:接眼レンズ、64:モニタ装置、65:操作部。
Claims (14)
- 対象物に対して加工又は検査を行う設備装置に設けられ、搬送ロボットにより渡された前記対象物を保持し、かつ前記対象物をXY方向への移動動作と回転方向への回転動作とを行うステージと、
前記ステージの回転動作により回転している前記対象物の外周縁を検出するセンサと、
前記センサにより検出された前記外周縁の位置情報に基づいて前記対象物のアライメント基準位置に対するずれを求め、このずれを補正するように前記ステージを移動制御して前記対象物を前記アライメント基準位置にアライメントするアライメント制御部と、
を具備し、
前記ステージは、前記対象物を保持する保持ステージと、前記保持ステージを互いに直交する各方向にそれぞれ移動させるXYステージと、
を有し、
前記保持ステージは、昇降可能に設けられ、前記対象物を吸着保持して回転可能な回転ステージと、前記回転ステージの外周に設けられ、前記対象物を全面吸着して保持する吸着保持ステージと、
を有し、
前記対象物の外周縁を前記センサで検出するとき、前記対象物を吸着保持した前記回転ステージは、前記吸着保持ステージよりも上昇して回転する、
ことを特徴とするアライメント装置。 - 前記対象物に対して前記加工又は前記検査を行うときには、前記吸着保持ステージは、前記対象物を全面吸着して保持することを特徴とする請求項1記載のアライメント装置。
- 前記保持ステージは、前記センサにより前記対象物のサイズに応じた外周縁を検出するための切欠き部、又は前記切欠き部と孔部とを形成することを特徴とする請求項1記載のアライメント装置。
- 前記センサは、光を投光する投光素子と、
前記投光素子から投光され、前記対象物の前記外周縁によって遮られずに入射した光量に応じたレベルの信号を出力する受光素子と、
を有することを特徴とする請求項1記載のアライメント装置。 - 前記センサは、前記対象物のサイズに応じて複数設けたことを特徴とする請求項1記載のアライメント装置。
- 前記ステージは、前記対象物を回転可能に保持する保持ステージと、前記保持ステージを互いに直交する各方向にそれぞれ移動させるXYステージとを有し、
前記センサは、前記XYステージ上に設けられ、前記保持ステージにより回転する前記対象物の外周縁を検出する、
ことを特徴とする請求項1記載のアライメント装置。 - 前記ステージは、前記対象物の受渡しポジションと前記設備装置中の前記加工又は前記検査を行う所定のポジションとの間に移動可能であり、
前記センサは、前記ステージが前記受渡しポジションで前記対象物を受け取ってから前記所定のポジションに移動する間に前記対象物の外周縁を検出する、
ことを特徴とする請求項6記載のアライメント装置。 - 前記アライメント制御部は、前記センサにより検出された前記外周縁の位置情報に基づいて前記対象物の中心位置及び配置方向を求め、アライメント基準位置に対する前記対象物の中心位置すれ量及び配置方向のずれ量を求め、前記ずれ量に従って前記ステージをXY方向及び回転方向に駆動制御することを特徴とする請求項1記載のアライメント装置。
- 前記搬送ロボットと前記ステージとの間の前記対象物の搬送路上に設けられ、前記対象物を複数保持するバッファ保持部を備えたことを特徴とする請求項1記載のアライメント装置。
- 前記バッファ保持部は、少なくとも2本の搬送アームを有する旋回アームであることを特徴とする請求項9記載のアライメント装置。
- 前記バッファ保持部は、回転軸と、前記回転軸に対して等角度毎に設けられた3本の搬送アームとを有する旋回アームであることを特徴とする請求項9記載のアライメント装置。
- 前記旋回アームは、前記各搬送アームをそれぞれ対象物受け渡しポジションと、マクロ検査ポジションと、ミクロ検査受渡しポジションとに循環移動することを特徴とする請求項11記載のアライメント装置。
- 前記設備装置は、半導体ウエハの検査装置であることを特徴とする請求項1記載のアライメント装置。
- 前記対象物は、半導体ウエハであることを特徴とする請求項1記載のアライメント装置。
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