JPH0936206A - Device for aligning semiconductor wafer - Google Patents
Device for aligning semiconductor waferInfo
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- JPH0936206A JPH0936206A JP20922895A JP20922895A JPH0936206A JP H0936206 A JPH0936206 A JP H0936206A JP 20922895 A JP20922895 A JP 20922895A JP 20922895 A JP20922895 A JP 20922895A JP H0936206 A JPH0936206 A JP H0936206A
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- JP
- Japan
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- semiconductor wafer
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- orientation flat
- flat portion
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- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハの一
部を切り欠いてなるオリエンテーションフラット部を検
出してその円周方向位置を合わせるための装置に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for detecting an orientation flat portion, which is formed by cutting out a part of a semiconductor wafer, and aligning its position in the circumferential direction.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体ウエハを処理する場合、処理装置
に対してこのウエハを位置合わせする必要があることか
ら、ウエハの周縁の一部を切り欠いてなるオリエンテー
ションフラット部をもって位置合わせを行っている。具
体的には、まずウエハをテーブルに回転可能にセット
し、そのオリエンテーションフラット部の位置を検出
し、オリエンテーションフラット部の位置が予め設定さ
れた目標位置になるように前記ステージを回転駆動する
ようにしている。2. Description of the Related Art When processing a semiconductor wafer, it is necessary to align the wafer with a processing apparatus. Therefore, the alignment is performed by an orientation flat portion which is formed by cutting out a part of the peripheral edge of the wafer. . Specifically, first, the wafer is rotatably set on the table, the position of the orientation flat portion is detected, and the stage is rotationally driven so that the position of the orientation flat portion becomes a preset target position. ing.
【０００３】ここで、一般的に半導体ウエハのオリエン
テーションフラット部の形成位置を検出するには、半導
体ウエハの周縁部を光軸が通過するようにフォトセンサ
を設置し、回転テーブル上に載置された半導体ウエハを
所定の回転速度で回転させて、オリエンテーションフラ
ット部がフォトセンサの光軸上を通過したときのセンサ
信号を基にその位置を検出する方法や、特開平５−８２
６２８号公報に開示されているように、回転するウエハ
を上部から照明してカメラで撮像し、これを画像処理し
てエッジ部を検出し、これによりオリエンテーションフ
ラット部の位置を判断する方法などが知られている。Generally, in order to detect the formation position of the orientation flat portion of the semiconductor wafer, a photosensor is installed so that the optical axis passes through the peripheral portion of the semiconductor wafer, and the semiconductor wafer is placed on a rotary table. And rotating the semiconductor wafer at a predetermined rotation speed to detect its position based on a sensor signal when the orientation flat portion passes on the optical axis of the photosensor, and Japanese Patent Laid-Open No. 5-82.
As disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 628, there is a method of illuminating a rotating wafer from above and picking up an image with a camera, processing the image to detect an edge portion, and thereby determining the position of an orientation flat portion. Are known.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記フ
ォトセンサを用いる方法にあってはこのフォトセンサの
精度が低く、半導体ウエハのオリエンテーションフラッ
ト部の位置を高精度に検出することができないという問
題があった。また、ウエハをカメラで撮像して画像処理
してエッジ検出する方法にあっては、その処理が複雑に
なるという問題があった。更にいずれの方法もウエハを
回転させてそのオリエンテーションフラット部の位置を
検出することから、検出に要する時間が長くなり、スル
ープットが低下するという問題もあった。However, the method using the photosensor has a problem that the accuracy of the photosensor is low and the position of the orientation flat portion of the semiconductor wafer cannot be detected with high accuracy. It was Further, in the method of picking up an image of a wafer with a camera and performing image processing to detect an edge, there is a problem that the processing becomes complicated. Further, in each of the methods, since the wafer is rotated to detect the position of the orientation flat portion, there is a problem that the time required for the detection becomes long and the throughput is lowered.
【０００５】本発明は上記したような従来技術の問題点
に鑑みなされたものであり、その主な目的は、半導体ウ
エハのオリエンテーションフラット部の位置を高速に、
かつ高精度に検出し、半導体ウエハの位置合わせを行う
ことができる半導体ウエハの位置合わせ装置を提供する
ことにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and its main purpose is to speed up the position of the orientation flat portion of the semiconductor wafer at high speed.
Another object of the present invention is to provide a semiconductor wafer alignment apparatus capable of detecting with high accuracy and aligning the semiconductor wafer.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記した目的は本発明に
よれば、円板状をなす半導体ウエハの一部を切り欠いて
なるオリエンテーションフラット部を検出してその円周
方向位置を合わせるための装置であって、前記半導体ウ
エハを回転可能に支持するステージと、前記ステージに
支持された半導体ウエハを照明する手段と、前記照明さ
れた半導体ウエハの像を該ウエハの周囲をも含むように
撮像素子上に結像させる光学系と、前記光学系と前記撮
像素子との間に配置され、前記結像した半導体ウエハの
像よりも小さく、かつ該像に於ける中心からオリエンテ
ーションフラット部までの距離よりも大きい径の円形開
口が前記半導体ウエハの像と同心をなすように設けられ
たマスクと、前記撮像素子により取り込まれた半導体ウ
エハの像の明部の位置から前記オリエンテーションフラ
ット部の位置を検出する手段と、前記オリエンテーショ
ンフラット部の位置が予め設定された目標位置になるよ
うに前記ステージを駆動して前記半導体ウエハを回転さ
せる手段とを有することを特徴とする半導体ウエハの位
置合わせ装置を提供することにより達成される。According to the present invention, the above-described object is to detect an orientation flat portion which is a notch in a disk-shaped semiconductor wafer and to align the circumferential position thereof. An apparatus, comprising: a stage for rotatably supporting the semiconductor wafer; means for illuminating the semiconductor wafer supported by the stage; and an image of the illuminated semiconductor wafer including the periphery of the wafer. An optical system for forming an image on an element, and a distance between the center of the image and the orientation flat portion which is arranged between the optical system and the image pickup device and is smaller than the image of the formed semiconductor wafer. A circular aperture having a diameter larger than that of the semiconductor wafer image and a bright portion of the image of the semiconductor wafer captured by the image sensor. And a means for detecting the position of the orientation flat portion from a position, and a means for rotating the semiconductor wafer by driving the stage so that the position of the orientation flat portion becomes a preset target position. It is achieved by providing a semiconductor wafer alignment apparatus.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】ステージに回転可能に支持した半
導体ウエハを照明し、その像を、該像の円周に一致する
円形開口を有するマスクを介して撮像素子上に結像させ
る。すると高精度な撮像素子上に取り込まれた光学像
は、半導体ウエハのオリエンテーションフラット部のエ
ッジの外側のみが弓形の明部となる。その明部の位置、
特にエッジの位置からオリエンテーションフラット部の
位置を検出し、これに応じてオリエンテーションフラッ
ト部の位置が予め設定された目標位置になるようにステ
ージを駆動して半導体ウエハを回転させることで、半導
体ウエハを高精度に、かつ高速に位置合わせ可能とな
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A semiconductor wafer rotatably supported on a stage is illuminated, and an image thereof is formed on an image pickup element through a mask having a circular opening matching the circumference of the image. Then, the optical image captured on the high-accuracy image sensor has a bow-shaped bright portion only outside the edge of the orientation flat portion of the semiconductor wafer. The position of the bright part,
In particular, by detecting the position of the orientation flat portion from the position of the edge and accordingly rotating the semiconductor wafer by driving the stage so that the position of the orientation flat portion becomes the preset target position, Positioning can be performed with high accuracy and at high speed.
【０００８】[0008]
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付の図面につい
て詳しく説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
【０００９】図１は、図示されない半導体ウエハの処理
装置に付設された半導体ウエハの位置合わせ装置の構成
を示す図である。この装置は、半導体ウエハＷを例えば
真空吸着によって保持、固定可能であり、かつ回転可能
なステージ１と、このステージ１を回転駆動するための
例えばパルスモータからなるアクチュエータ２と、ステ
ージ１に保持された半導体ウエハＷを下方から照明する
ための例えばハロゲンランプからなる光源３及びミラー
４と、半導体ウエハＷの像を取り込むための撮像素子５
と、半導体ウエハＷの像を撮像素子５上に縮小して結像
するための光学系６と、半導体ウエハ１の光学像の直径
よりも小さく、この光学像に於ける半導体ウエハの中心
からオリエンテーションフラット部に下ろした垂線の長
さ（距離）よりも大きな径の絞り（開口）７ａが設けら
れたマスク７と、撮像素子５で取り込まれた半導体ウエ
ハＷの像からそのオリエンテーションフラット部Ｆの形
成位置及び予め設定された位置にオリエンテーションフ
ラット部が一致するように半導体ウエハＷの回転量を算
出するための演算処理部８と、この演算処理部８による
算出結果を受けてアクチュエータ２にステージ１の回転
量の信号を送るステージコントローラ１０とから構成さ
れている。FIG. 1 is a view showing the arrangement of a semiconductor wafer alignment apparatus attached to a semiconductor wafer processing apparatus (not shown). In this apparatus, a semiconductor wafer W can be held and fixed by, for example, vacuum suction, and is rotatable, and a rotatable stage 1, an actuator 2 for rotating the stage 1, such as a pulse motor, and a stage 1 are held. And a mirror 4 for illuminating the semiconductor wafer W from below, such as a halogen lamp, and an image sensor 5 for capturing an image of the semiconductor wafer W.
An optical system 6 for reducing and forming an image of the semiconductor wafer W on the image pickup element 5, and a diameter smaller than the diameter of the optical image of the semiconductor wafer 1, and the orientation from the center of the semiconductor wafer in this optical image. A mask 7 provided with a diaphragm (aperture) 7a having a diameter larger than the length (distance) of a perpendicular drawn to the flat portion, and an orientation flat portion F formed from an image of the semiconductor wafer W captured by the image sensor 5. An arithmetic processing unit 8 for calculating the rotation amount of the semiconductor wafer W so that the orientation flat portion coincides with the position and the preset position, and the actuator 2 of the stage 1 receives the calculation result by the arithmetic processing unit 8. The stage controller 10 sends a rotation amount signal.
【００１０】次に、上記構成の半導体ウエハの位置合わ
せ装置の作動要領について説明する。最初に、半導体ウ
エハＷのオリエンテーションフラット部Ｆの検出する。
そのために、まず光源３によりミラー４を介して半導体
ウエハＷを下方から照明し、その光学像を光学系６を介
して撮像素子５上に縮小して結像させる。このとき、撮
像素子５上に結像する半導体ウエハＷの光学像は、該半
導体ウエハのオリエンテーションフラット部として切り
欠かれた部分のうちの絞り７ａの内側部分のみが弓形の
明部となる。この撮像素子５は微小な光感受素子１１を
規則的に配列したものであり、撮像素子５上に光学像を
結像した場合、実像と光学像との位置関係を明確にする
ことが可能となっており、微小な光感受素子の置かれて
いる座標を用いて実像の位置を表すことができるように
なっている。Next, an operation procedure of the semiconductor wafer alignment apparatus having the above-described structure will be described. First, the orientation flat portion F of the semiconductor wafer W is detected.
For this purpose, first, the semiconductor wafer W is illuminated from below by the light source 3 via the mirror 4, and its optical image is reduced and imaged on the image sensor 5 via the optical system 6. At this time, in the optical image of the semiconductor wafer W formed on the image pickup element 5, only the inner portion of the diaphragm 7a of the portion cut out as the orientation flat portion of the semiconductor wafer becomes a bow-shaped bright portion. This image pickup device 5 is one in which minute light receiving elements 11 are regularly arranged, and when an optical image is formed on the image pickup device 5, it is possible to clarify the positional relationship between the real image and the optical image. Therefore, the position of the real image can be represented by using the coordinates where the minute photosensitive element is placed.
【００１１】図２に、撮像素子５上に取り込まれた半導
体ウエハＷの像の一例を示す。図中、像のオリエンテー
ションフラット部の位置は撮像素子５の明部Ａのうち最
も距離が離れている光感受素子１１ａと光感受素子１１
ｂとを結ぶ直線に対応する。従って、光感受素子１１ａ
と光感受素子１１ｂとの位置、またはこれらを結ぶ直線
の傾きなどからオリエンテーションフラット部の基準位
置に対する回転角度θを検出することができる。FIG. 2 shows an example of an image of the semiconductor wafer W captured on the image pickup device 5. In the figure, the position of the orientation flat portion of the image is the light-sensitive element 11a and the light-sensitive element 11 which are the most distant from the bright portion A of the image sensor 5.
Corresponds to the straight line connecting with b. Therefore, the light-sensitive element 11a
The rotation angle θ with respect to the reference position of the orientation flat portion can be detected from the positions of the light receiving element 11b and the light receiving element 11b, or the inclination of the straight line connecting them.
【００１２】例えば、撮像素子５の中心を原点Ｏとし、
光感受素子１１ａの座標を（ｘ1，ｙ1）、光感受素子１
１ｂの座標を（ｘ2，ｙ2）とし、半導体ウエハＷの像の
半径（または絞り７ａの半径）をｒとすると、回転角度
θを、For example, the center of the image sensor 5 is the origin O,
The coordinates of the photosensitive element 11a are (x 1 , y 1 ) and the photosensitive element 1 is
When the coordinate of 1b is (x 2 , y 2 ) and the radius of the image of the semiconductor wafer W (or the radius of the diaphragm 7a) is r, the rotation angle θ is
【００１３】[0013]
【数１】θ＝（ｓｉｎ-1（ｙ1／ｒ）＋ｓｉｎ-1（ｙ2／
ｒ））／２ として求めることができる。## EQU1 ## θ = (sin -1 (y 1 / r) + sin -1 (y 2 /
r)) / 2.
【００１４】これ以外にも撮像素子５上に取り込まれた
半導体ウエハＷの像のオリエンテーションフラット部の
中点を求め、これと原点Ｏとを結ぶ線の角度を適宜な方
法で求めたり、光感受素子１１ａと光感受素子１１ｂ、
即ち撮像素子５上に取り込まれた半導体ウエハＷの像の
オリエンテーションフラット部の始端と終端とを結ぶ座
標同士を結ぶ線を求め、その角度を求めるなど、演算処
理部８にて計算により容易にオリエンテーションフラッ
ト部の基準位置に対する回転角度θを検出することがで
きる。In addition to this, the midpoint of the orientation flat portion of the image of the semiconductor wafer W captured on the image pickup device 5 is obtained, and the angle of the line connecting this with the origin O is obtained by an appropriate method, or the light sensitivity is obtained. Element 11a and light-sensitive element 11b,
That is, the orientation of the image of the semiconductor wafer W captured on the image sensor 5 is obtained by calculating the line connecting the coordinates connecting the start end and the end of the orientation flat portion, and obtaining the angle thereof. The rotation angle θ of the flat portion with respect to the reference position can be detected.
【００１５】次に、上記検出結果に基づきステージコン
トローラ１０からアクチュエータ２にステージ１の回転
量の信号が送られ、実際にステージ１を回転させ、半導
体ウエハＷを位置合わせすることとなる。Next, based on the above detection result, a signal indicating the rotation amount of the stage 1 is sent from the stage controller 10 to the actuator 2, and the stage 1 is actually rotated to align the semiconductor wafer W.
【００１６】尚、本実施例では照明光源としてハロゲン
ランプを用いたが、撮像素子が感受できる波長の光を発
する光源であれば他の光源を用いても良いことは云うま
でもない。また、照明及び光学系の位置関係は照明が半
導体ウエハの直下で光学系が直上である必要はなく、逆
でも良く、撮像素子に取り込まれた光学像と実像の関係
が明確であれば斜めから半導体ウエハ像を取り込んでも
同様な結果が得られる。Although a halogen lamp is used as the illumination light source in this embodiment, it goes without saying that any other light source may be used as long as it is a light source that emits light having a wavelength that can be sensed by the image pickup device. Further, the positional relationship between the illumination and the optical system need not be such that the illumination is directly under the semiconductor wafer and the optical system is directly above, and may be the opposite. If the relationship between the optical image captured by the image sensor and the real image is clear, it is oblique Similar results can be obtained by capturing a semiconductor wafer image.
【００１７】[0017]
【発明の効果】上記した説明により明らかなように、本
発明による半導体ウエハの位置合わせ装置によれば、ス
テージに回転可能に支持した半導体ウエハを照明し、そ
の像を、該像の円周に一致する円形開口を有するマスク
を介して撮像素子上に結像させる。すると高精度な撮像
素子上に取り込まれた光学像は、半導体ウエハのオリエ
ンテーションフラット部のエッジの外側のみが弓形の明
部となる。その明部の位置、特にエッジの位置からオリ
エンテーションフラット部の位置を非接触で検出し、こ
れに応じてオリエンテーションフラット部の位置が予め
設定された目標位置になるようにステージを駆動して半
導体ウエハを回転させることで、半導体ウエハを高精度
に、かつ高速に位置合わせ可能となる。しかも、その構
成部品としてのステージ、照明手段、光学系、制御回
路、アクチュエータなどが汎用の部品を流用可能である
ことから、装置の構築が容易、かつ安価に可能である。As is apparent from the above description, according to the semiconductor wafer alignment apparatus of the present invention, the semiconductor wafer rotatably supported on the stage is illuminated, and its image is displayed on the circumference of the image. The image is formed on the image sensor through a mask having matching circular openings. Then, in the optical image captured on the high-accuracy image pickup element, only the outside of the edge of the orientation flat portion of the semiconductor wafer becomes the arc-shaped bright portion. The position of the orientation flat part is detected in a non-contact manner from the position of the bright part, especially the position of the edge, and the stage is driven accordingly so that the position of the orientation flat part becomes the preset target position. By rotating, the semiconductor wafer can be aligned with high precision and at high speed. Moreover, the stage, the illumination means, the optical system, the control circuit, the actuator, and the like as the constituent parts thereof can use general-purpose parts, so that the apparatus can be constructed easily and at low cost.
【図１】半導体ウエハの処理装置に付設された半導体ウ
エハの位置合わせ装置の構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a semiconductor wafer alignment apparatus attached to a semiconductor wafer processing apparatus.
【図２】図１の撮像素子の平面図。FIG. 2 is a plan view of the image sensor of FIG.
１ ステージ ２ アクチュエータ ３ 光源 ４ ミラー ５ 撮像素子 ６ 光学系 ７ マスク ７ａ 絞り（開口） ８ 演算処理部 １０ ステージコントローラ １１、１１ａ、１１ｂ 光感受素子 Ｗ 半導体ウエハ Ｆ オリエンテーションフラット部 1 Stage 2 Actuator 3 Light Source 4 Mirror 5 Imaging Device 6 Optical System 7 Mask 7a Aperture (Aperture) 8 Arithmetic Processing Unit 10 Stage Controller 11, 11a, 11b Photosensitive Device W Semiconductor Wafer F Orientation Flat Unit
Claims (1)
り欠いてなるオリエンテーションフラット部を検出して
その円周方向位置を合わせるための装置であって、 前記半導体ウエハを回転可能に支持するステージと、 前記ステージに支持された半導体ウエハを照明する手段
と、 前記照明された半導体ウエハの像を撮像素子上に結像さ
せる光学系と、 前記光学系と前記撮像素子との間に配置され、前記結像
した半導体ウエハの像よりも小さく、かつ該像に於ける
中心からオリエンテーションフラット部までの距離より
も大きい径の円形開口が前記半導体ウエハの像と同心を
なすように設けられたマスクと、 前記撮像素子により取り込まれた半導体ウエハの像の明
部の位置から前記オリエンテーションフラット部の位置
を検出する手段と、 前記オリエンテーションフラット部の位置が予め設定さ
れた目標位置になるように前記ステージを駆動して前記
半導体ウエハを回転させる手段とを有することを特徴と
する半導体ウエハの位置合わせ装置。1. A device for detecting an orientation flat portion, which is formed by cutting out a part of a disk-shaped semiconductor wafer, and aligning the position in the circumferential direction, and rotatably supporting the semiconductor wafer. A stage, means for illuminating the semiconductor wafer supported by the stage, an optical system for forming an image of the illuminated semiconductor wafer on an image sensor, and an optical system arranged between the optical system and the image sensor. A mask provided with a circular opening having a diameter smaller than the image of the formed semiconductor wafer and larger than the distance from the center to the orientation flat portion in the image so as to be concentric with the image of the semiconductor wafer Means for detecting the position of the orientation flat portion from the position of the bright portion of the image of the semiconductor wafer captured by the image pickup device; An apparatus for aligning a semiconductor wafer, comprising means for driving the stage to rotate the semiconductor wafer so that the position of the re-entry flat portion becomes a preset target position.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20922895A JPH0936206A (en) | 1995-07-25 | 1995-07-25 | Device for aligning semiconductor wafer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20922895A JPH0936206A (en) | 1995-07-25 | 1995-07-25 | Device for aligning semiconductor wafer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0936206A true JPH0936206A (en) | 1997-02-07 |
Family
ID=16569480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20922895A Pending JPH0936206A (en) | 1995-07-25 | 1995-07-25 | Device for aligning semiconductor wafer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0936206A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011238649A (en) * | 2010-05-06 | 2011-11-24 | Lintec Corp | Position detector and alignment device using it |
-
1995
- 1995-07-25 JP JP20922895A patent/JPH0936206A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011238649A (en) * | 2010-05-06 | 2011-11-24 | Lintec Corp | Position detector and alignment device using it |
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