JPH04290455A - ウエハのプリアライメント方式 - Google Patents
ウエハのプリアライメント方式Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
いて、検査ステージに載置する前に、予め被検査のウエ
ハを位置決めするプリアライメント方式に関する。
、表面に異物が付着すると品質が劣化するので光学式の
異物検査装置により検査される。検査は自動化されたラ
インにより流れ作業により行われている。
のウエハ1は円周の一部を切り欠いてオリエンティシ
ョン・フラット(OF)を設けたもので、O′は円の中
心を示す。場合によっては、OFの直角方向に第2のO
F′が設けられる。このようなOF、OF′は切り取ら
れた部分がロスとなり、また切り欠きによりウエハにス
トレスが生じて特性に影響するなどの欠点があるので、
最近では(b) のように円周にV字形の小さい溝(V
ノッチ)を設けることが行われている。図5(a),(
b) は検査装置におけるウエハの搬送を示すもので、
(a) においてウエハカセット2に収納された被検査
のウエハ1は、ハンドリングアーム3により検査ステー
ジ4に搬送されて載置される。ハンドリングアーム3は
(b) の詳細図のように等しい長さlの2個のアーム
32,33 が連結され、アーム32の一端が回転軸3
1に軸支され、アーム33の先端がウエハ1を吸着する
。コンピュータの指令の下に制御機構により矢印Cの方
向に回転し、アーム33の先端が所定の方向に停止する
。また、制御機構により両アーム32,33 のなす屈
曲角αを変化することにより、先端が矢印Dの方向に直
線移動するものである。以上において、ウエハカセット
2に収納された各ウエハは、中心O′の位置がまちまち
であり、またOFやVノッチの角度方向もランダムであ
って検査ステージ4にそのままの状態で載置される。こ
れに対して、ウエハの中心O′を検査ステージの基準点
O″に位置合わせするとともに、OFまたはVノッチを
一定の角度方向に角度合わせすることが必要である。
度合わせは、検査ステージ4にウエハのエッジ検出器を
設けて中心O′の位置ズレと、OFまたVノッチの角度
方向を検出し、ハンドリングアーム3と回転機構により
行うことが可能である。しかし、この作業はかなりの長
時間を必要とし、流れ作業により多量のウエハを迅速に
検査するためには効率的でない。そこで、ウエハの検査
中に、次位のウエハに対して予め上記の位置合わせと角
度合わせ、すなわちプリアライメントを行えば、検査装
置の稼働率を向上することができる。ただし、検査ステ
ージにおいてウエハが、その中心O′を基準点O″に位
置合わせするとともに、OFまたはVノッチを所定の方
向として載置されるためには、これに適合するようにプ
リアライメントすることが当然必要である。この一方法
としてハンドリング機構のみにより行う考えがあるが、
このためにはやや複雑な機構のものが必要で、従ってそ
の制御もかなり複雑となる欠点がある。これを上記のよ
うな簡易なハンドリングアームの単純な動作で正確に行
うためには工夫を要する。この発明は以上に鑑みてなさ
れたもので、検査ステージの前の段階で、ウエハを簡易
なハンドリングアームにより単純な動作で正確にプリア
ライメントして検査装置の稼働率を向上する方式を提供
することを目的とする。
グアームによりウエハカセットに収納された被検査のウ
エハを検査ステージに搬送するウエハ搬送機構における
、ウエハのプリアライメント方式であって、検査ステー
ジに載置する前に、検査ステージに適合するようにウエ
ハの中心の位置合わせと、OFの中点またはVノッチの
角度方向の角度合わせとを行うプリアライメント・ステ
ージを設けたものである。上記のハンドリングアームは
2個の等長のアームが連結され、一端が中心軸に軸支さ
れ、他端が中心軸の回りに回転して所定の方向に停止し
、2個のアームのなす屈曲角の制御により他端が一定方
向に移動/停止してウエハの中心を吸着するように構成
される。またプリアライメント・ステージは回転機構と
エッジ検出器を備え、ハンドリングアームにより載置さ
れたウエハを、回転機構により回転してエッジ検出器に
よりウエハの第1のエッジ曲線を求める。この曲線より
ウエハの中心O′の、回転機構の回転中心Oを原点とす
るXY座標系に対する座標(X0,Y0)を計算し、ウ
エハを回転して座標(X0)が零となる角度方向に停止
した後、ハンドリングアームによりウエハをY方向に移
動して座標(Y0)を零として、ウエハの中心O′を回
転機構の回転中心Oに位置合わせする。さらに、ウエハ
を回転してエッジ検出器により第2のエッジ曲線を求め
、この曲線よりOFの中点またはVノッチの角度を求め
、これを予め計算されメモリに記憶されている定数の角
度εとなるようにウエハを回転するものである。上記の
角度εは、プリアライメント・ステージの回転機構の回
転中心Oと検査ステージの基準点O″のそれぞれに対す
るハンドリングアームの屈曲角、およびウエハを吸着し
たハンドリングアームと、OFの中点またはVノッチと
のなす角度とにより計算され、定数としてメモリに記憶
される。
アライメント・ステージにより、ウエハの検査中に、次
位のウエハが検査ステージに適合するように、ウエハの
中心の位置合わせとOFの中心点またはVノッチの角度
合わせ、すなわちプリアライメントが行われるので検査
装置の稼働率が向上する。プリアライメント・ステージ
においては、載置されたウエハを回転してエッジ検出器
によりウエハの第1のエッジ曲線が求められ、これより
ウエハの中心O′の、回転機構の回転中心Oを原点とす
るXY座標系に対する座標(X0,Y0)が計算され、
回転機構とハンドリングアームにより、座標(X0,Y
0)が零となるようにウエハを回転/移動してウエハの
中心O′が回転中心Oに位置合わせされる。さらに、ウ
エハを回転してエッジ検出器により第2のエッジ曲線を
求め、これよりOFの中点またはVノッチの角度を求め
、これがメモリに記憶されている定数の角度εとなるよ
うにウエハを回転する。角度εの計算においては、回転
機構の回転中心Oと検査ステージの基準点O″に対して
、ハンドリングアームの屈曲角が各ステージの位置関係
からそれぞれ決まっていることと、ウエハを吸着したハ
ンドリングアームと、OFの中点またはVノッチとの角
度が搬送移動により変化しないこととにより、これらの
角度の間には簡単な関係式が成立して容易に計算するこ
とができ、各ステージの位置関係に対してハンドリング
アームに固有の定数であるので、メモリに記憶してプリ
アライメントの都度、読出して回転機構に与えられる。 以上によりプリアライメントされたウエハは、前位のウ
エハの検査が終了するとハンドリングアームにより検査
ステージに搬送されて検査が行われる。
ント方式の一実施例を示す。ウエハカセット2と検査ス
テージ4に対して、回転機構(図示省略)およびCCD
によるエッジ検出器6を有するプリアライメント・ステ
ージ5と、前記した図5のハンドリングアーム3とが図
示の位置関係に設けられる。この場合、ハンドリングア
ーム3の両アーム32,33 のなす屈曲角αは、ウエ
ハカセット2と各ステージ4,5に対してそれぞれ一定
値である。ウエハカセット2に収納されたウエハ1はそ
の中心O′がハンドリングアーム3に吸着され、プリア
ライメント・ステージ5に搬送されてアームの吸着が解
放され、ステージに吸着される。ここでウエハ1は次に
述べる方法によりプリアライメントされ、ついでハンド
リングアーム3により検査ステージ4に搬送され、OF
の中点cまたはVノッチ(図では単にVで示す)をy軸
に平行なy1 軸上として載置される。図2,3により
上記のプリアライメントの方法を説明する。図2の(a
) において、プリアライメント・ステージ5の回転機
構に吸着されたウエハ1はθ方向に回転し、エッジ検出
器6により(b) に示すウエハの第1のエッジ曲線が
求められる。ウエハの中心O′と回転中心Oが一般には
ズレているため、このエッジ曲線は正弦波をなす。ただ
し、OF,OF′に対応する部分は図示のように凹んで
いる。またVノッチの場合は狭い範囲が低下する。(a
)において、回転機構の回転中心Oで直交する2直線を
とり、ウエハの円周との交点をp,q,r,sとする。 ただし、各点はOF,OF′またはVの位置を避けてと
るものとする。 ここで、プリアライメント・ステージ5に対しては、そ
の回転中心Oを原点O(0,0)するXY座標系が設定
されているものとし、また直線prをu軸、直線qsを
をv軸とするuv座標系を考える。uv座標系に対する
ウエハの中心O′の座標は、両直線の中心値であること
に注意すると、uv座標系におけるウエハの中心O′の
座標(u0,v0)は次式で表される。 u0 =(p−r)/2
………
(1) v0 =(q−s)/2
………(2) ただし、上式のp,q,r,sは第1のエッジ曲線にお
ける各点の値とする。ここで、uv座標系とXY座標系
のなす角をΘとすると、Θは既知であるから座標(u0
,v0)は次式によりXY座標系の座標(X0,Y0)
に変換できる。 X0 =u0 cosΘ−v0 si
nΘ ………(3)
Y0 =u0 sinΘ+v0 co
sΘ ………(4) さらに、座標(X0,Y0)より直線OO′とY軸のな
す角φが次式で計算できる。 φ=arctan(X0/Y0)
………(5
) いま、ウエハを角度(−φ)回転すると中心O′がY軸
上にきて図の(c)の点線で示す状態となる。ついでハ
ンドリングアーム3により、ウエハを(−Y0)移動す
ると図示の一点鎖線の状態となり、中心O′と回転中心
Oとが位置合わせされる。このように2段階ではあるが
、ハンドリングアームの直線移動機能に着眼し、単純な
動作で正確な位置合わせができることがこの発明の特徴
である。ついでウエハを回転して図の(d) に示す第
2のエッジ曲線を求める。この曲線では正弦波は消失し
て直線となるが、OF,OF′またはVの部分は凹んで
おり、OFの凹みはOF′より大きいので、OFの中点
cのθ角度を求めることができる。Vのθ角度も同様で
ある。ここで、ウエハをさらに回転し、OFの中点cま
たはVとY軸とが角度εとなる位置に停止すると、プリ
アライメントが終了する。この角度εが次に述べる検査
ステージ4に適合する値である。
。ハンドリングアーム3の回転軸31をxy座標の原点
とする。プリアライメント・ステージ5は回転機構の回
転中心Oがy軸上にあり、検査ステージ4の基準点O″
はy1軸上にある。ただし、x軸に対しては一般性のた
めに任意の角度γの方向にあるものとする。また、OF
の中点cまたはVは、図1の場合と同様にy1軸上に角
度合わせするものとする。プリアライメント・ステージ
5においてはハンドリングアーム3の先端が、ウエハ1
の中心O′を正確に吸着するものとし、それぞれにおけ
る両アーム32と33のなす屈曲角をα1 およびα2
とする。α1 とα2 は前記したように構造寸法に
より決まる定数である。ここで便宜上、アーム32とy
軸のなす角をλとし、また、回転軸31と検査ステージ
の中心O″を結ぶ直線とアーム33のなす角をδとする
と、λとδは次式により求められる。 λ=(π−α1 )/2
………(6
) δ=(π−α2 )/2
………(
7) 次にプリアライメント・ステージ5においてハンド
リングアーム3に吸着されたウエハ1の、OFの中点c
またはVの角度方向とアーム33のなす角をβとする。 この角βはハンドリングアーム3が検査ステージ4まで
回転しても変化しないことに注意すると、角λ,γおよ
びδにを用いて次式により角度εが計算される。なお、
この角βは未知の任意数で、次式の誘導に利用されるが
式中には現れない。 ε=π/2+λ+γ−δ
………(8
) ここで、上式の各角は、基準点より時計回り(負方向)
にとるか、反時計回り(正方向)にとるかによりそれぞ
れの符号が変わるので、例えば角γとδを正方向とし、
εとλを負方向とすると式(8) は次式となる。 ε=λ−γ+δ−π/2
………(9
) なお、検査ステージ4がx軸上にあるときはγ=0であ
るから式(9) は ε=λ+δ−π/2
………
(10) となる。以上により、角εはハンドリングアーム3の構
造寸法と各ステージの位置関係により決まるので、定数
としてメモリに記憶し、プリアライメントごとに読み出
して使用される。
のプリアライメント方式においては、プリアライメント
・ステージを設け、その回転機構によるウエハの回転と
、簡易な機構のハンドリングアームの単純な動作により
、ウエハが検査ステージに適合するように正確にプリア
ライメントされるもので、流れ作業によるウエハの検査
中に、次位のウエハに対してこのプリアライメントを行
うことにより、検査装置の稼働率が向上する効果には大
きいものがある。
、角度合わせの原理の説明図である。
である。
Vノッチを有するウエハの形状を示す図である。
である。
ーム、31…回転軸、32,33 …アーム、4…検査
ステージ、5…プリアライメント・ステージ、6…エッ
ジ検出器、OF,OF′…オリエンティション・フラッ
ト、c…OFの中点、V…Vノッチ、O…プリアライメ
ント・ステージの回転機構の回転中心、O′…ウエハの
中心、O″…検査ステージの基準点、α,β,δ, γ
,ε,…角または角度、θ…回転角度、Θ…座標系間の
角度、p,q,r,s…ウエハの円周上の点、またはそ
の値。
Claims (3)
- 【請求項1】 ハンドリングアームによりウエハカセ
ットに収納された被検査のウエハを検査ステージに搬送
するウエハ搬送機構において、該検査ステージに載置す
る前に、該検査ステージに適合するように該ウエハの中
心の位置合わせと、該ウエハのOFまたはVノッチの角
度合わせとを行うプリアライメント・ステージを設けた
ことを特徴とする、ウエハのプリアライメント方式。 - 【請求項2】 請求項1記載のハンドリングアームは
、2個の等長のアームが連結され、一端が中心軸に軸支
され、他端が該中心軸の回りに回転して所定の位置に停
止し、該2個のアームのなす屈曲角の制御により該他端
が一定方向に直線移動/停止してウエハの中心を吸着す
る構成とし、前記プリアライメント・ステージは回転機
構とエッジ検出器を備え、前記ハンドリングアームによ
り載置された前記ウエハを、該回転機構により回転して
該エッジ検出器により該ウエハの第1のエッジ曲線を求
め、該曲線より該ウエハの中心O′の、前記回転機構の
回転中心Oを原点とするXY座標系に対する座標(X0
,Y0)を計算し、前記回転機構により該ウエハを回転
して該座標(X0)が零となる角度方向に停止した後、
前記ハンドリングアームにより該ウエハをY方向に移動
して該座標(Y0)を零として該ウエハの中心O′を前
記回転機構の回転中心Oに位置合わせし、さらに、該ウ
エハを回転して前記エッジ検出器により第2のエッジ曲
線を求め、該曲線より前記OFの中点またはVノッチの
角度を検出し、該中点またはVノッチを予め計算してメ
モリに記憶された定数の角度εとなるように該ウエハを
回転することを特徴とする、請求項1記載のウエハのプ
リアライメント方式。 - 【請求項3】 請求項2記載の角度εは、前記回転機
構の回転中心Oと前記検査ステージの基準点O″に対す
る前記ハンドリングアームの屈曲角、および前記ウエハ
を吸着したハンドリングアームと、前記OFの中点また
はVノッチとのなす角度とにより計算し、定数としてメ
モリに記憶する、請求項2記載のウエハのプリアライメ
ント方式。
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Family
ID=13657017
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