基板位置合わせ方法、基板位置合わせ装置、コンピュータプログラム、及びコンピュータ可読記憶媒体
【課題】周縁部に少なくとも２つの直線部が形成される略円形の基板を精度良く位置合わせすることが可能な基板位置合わせ方法を提供する。
【解決手段】周縁部に少なくとも２つの直線部が形成される概ね円形の基板を位置合わせする基板位置合わせ方法であって、基板を保持して回転する保持回転部により前記基板を自転させながら、前記基板の周縁部に向けて発せられた光を受光した受光部から信号を取得し、取得した信号の強度と前記基板の回転角度とを関連付ける工程と、前記信号の強度の変化に基づいて、前記２つの直線部に対応すべき２つの回転角度区間を検出する工程と、前記信号の強度に関連付けられた前記回転角度に基づいて、前記２つの回転角度区間の角度差を求める工程と、前記角度差が所定の範囲内に収まるか否かを判定する工程と、前記判定する工程において前記角度差が所定の範囲内に収まると判定された場合に、前記２つの回転角度区間が、対応する前記２つの直線部に相当すると決定する工程とを含む基板位置合わせ方法が提供される。
【解決手段】周縁部に少なくとも２つの直線部が形成される概ね円形の基板を位置合わせする基板位置合わせ方法であって、基板を保持して回転する保持回転部により前記基板を自転させながら、前記基板の周縁部に向けて発せられた光を受光した受光部から信号を取得し、取得した信号の強度と前記基板の回転角度とを関連付ける工程と、前記信号の強度の変化に基づいて、前記２つの直線部に対応すべき２つの回転角度区間を検出する工程と、前記信号の強度に関連付けられた前記回転角度に基づいて、前記２つの回転角度区間の角度差を求める工程と、前記角度差が所定の範囲内に収まるか否かを判定する工程と、前記判定する工程において前記角度差が所定の範囲内に収まると判定された場合に、前記２つの回転角度区間が、対応する前記２つの直線部に相当すると決定する工程とを含む基板位置合わせ方法が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周縁部に少なくとも２つの直線部が形成される概ね円形の基板を位置合わせする基板位置合わせ方法、基板位置合わせ装置、基板位置合わせ装置に基板位置合わせ方法を実施させるコンピュータプログラム、及びこのコンピュータプログラムを記憶するコンピュータ可読記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置には、搬送アームによって半導体ウエハなどの基板を精度良く搬送するため、基板位置合わせ装置を備えるものがある。基板位置合わせ装置においては、基板の周縁に設けられる例えばオリエンテーションフラット（以下、ＯＦと記す）を基準として位置合わせが行われる。すなわち、基板のＯＦが検出され、検出されたＯＦが所定の位置に合うように基板の位置が調整される。基板のＯＦを検出する際は、パーティクル低減の観点から、非接触の光学式のセンサが用いられる。光学式センサにより、基板を保持回転部により保持し、基板の中心を回転中心として基板を回転しつつ、基板の周縁の形状を測定し、周縁のうち円弧状ではない平坦な部分がＯＦとして検出される（例えば特許文献１及び２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−７３５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、光学式センサにより基板の周縁の形状を測定する場合、例えば保持回転部の不具合や基板の反りなどによって基板が回転中心に対して偏心すると、基板の周縁の形状を正しく測定することができない事態ともなる。そうすると、例えば円弧状の部分がＯＦと判定されてしまい、基板を正しい位置に合わせることができなくなってしまう。
【０００５】
本発明は、上述の事情に鑑みて為され、周縁部に少なくとも２つの直線部が形成される略円形の基板を精度良く位置合わせすることが可能な基板位置合わせ方法、基板位置合わせ装置、基板位置合わせ装置に基板位置合わせ方法を実施させるコンピュータプログラム、及びこのコンピュータプログラムを記憶するコンピュータ可読記憶媒体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、周縁部に少なくとも２つの直線部が形成される概ね円形の基板を位置合わせする基板位置合わせ方法が提供される。この基板位置合わせ方法は、基板を保持して回転する保持回転部により前記基板を自転させながら、前記基板の周縁部に向けて発せられた光を受光した受光部から信号を取得し、取得した信号の強度と前記基板の回転角度とを関連付ける工程と、前記信号の強度の変化に基づいて、前記２つの直線部に対応すべき２つの回転角度区間を検出する工程と、前記信号の強度に関連付けられた前記回転角度に基づいて、前記２つの回転角度区間の角度差を求める工程と、前記角度差が所定の範囲内に収まるか否かを判定する工程と、前記判定する工程において前記角度差が所定の範囲内に収まると判定された場合に、前記２つの回転角度区間が、対応する前記２つの直線部に相当すると決定する工程とを含む。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、周縁部に少なくとも２つの直線部が形成される概ね円形の基板を位置合わせする基板位置合わせ装置であって、基板を保持して回転する保持回転部と、前記保持回転部により自転する前記基板の周縁部に向けて発せられた光を受光した受光部から信号を出力する光センサ部と、前記光センサ部からの信号の強度と前記基板の回転角度とを関連付け、前記信号の強度の変化に基づいて、前記２つの直線部に対応すべき２つの回転角度区間を検出し、前記信号の強度に関連付けられた前記回転角度に基づいて、前記２つの回転角度区間の角度差を求め、前記角度差が所定の範囲内に収まるか否かを判定した結果、前記角度差が所定の範囲内に収まると判定された場合に、前記２つの回転角度区間が、対応する前記２つの直線部に相当すると決定する制御部とを含む基位置合わせ装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、上述の事情に鑑みて為され、周縁部に少なくとも２つの直線部が形成される略円形の基板を精度良く位置合わせすることが可能な基板位置合わせ方法、基板位置合わせ装置、基板位置合わせ装置に基板位置合わせ方法を実施させるコンピュータプログラム、及びこのコンピュータプログラムを記憶するコンピュータ可読記憶媒体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態による基板位置合わせ装置を示す概略上面図である。
【図２】本発明の実施形態による基板位置合わせ方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態による基板位置合わせ方法における一ステップにおける測定例を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態による基板位置合わせ方法における他のステップにおける光センサの位置を説明する図である。
【図５】本発明の実施形態による基板位置合わせ方法における、また別のステップにおいて取得された信号強度の時間経過の例を示すグラフである。
【図６】図５のグラフに基づいて求められる角度を説明する図である。
【図７】本発明の実施形態による基板位置合わせ方法において取得された信号強度の時間経過の他の例を説明する図である。
【図８】本発明の実施形態による基板位置合わせ方法において取得された信号強度の時間経過のまた別の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一または対応する部材または部品については、同一または対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的とせず、したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定されるべきものである。
【００１１】
まず、図１を参照しながら、本発明の実施形態による基板位置合わせ装置について説明する。この基板位置合わせ装置は種々の半導体製造装置に備えることができる。
図１（ａ）に示すように、基板位置合わせ装置１０は、多節型の搬送ロボット１２と、ウエハＷの裏面中央部を保持し回転するチャック１４と、光センサ１８と、搬送ロボット１２、チャック１４、及び光センサ１８の動作を制御する制御部２０とを備える。また、基板位置合わせ装置１０は、後述するように、ウエハＷの中心とチャック１４の回転中心との間の中心位置合わせをするために設けられるウエハピンセット１６を有している。ウエハピンセット１６の動作もまた制御部２０により制御される。さらに、位置合わせ装置１０には、複数枚のウエハＷが収容されるウエハキャリアＣが載置されるステージＳが設けられている。
【００１２】
搬送ロボット１２は、馬蹄形の上面形状を有するウエハピック１２ａを先端に有し、ウエハピック１２ａを図中のＸ軸方向及びＹ軸方向に移動することができる。ウエハピック１２ａの上面には、複数の（例えば３つの）吸着孔と、各吸着孔の周囲に設けられた吸着パッド（図示せず）とが設けられている。吸着孔は所定の排気機構（図示せず）に連通する。これにより、いわゆるバキューム機構が構成され、ウエハピック１２ａにより受け取られたウエハＷが吸着により保持される。また、搬送ロボット１２は、図示しない昇降機構によりＺ軸方向に（上下に）移動することができる。このような構成により、搬送ロボット１２は、ステージＳ上のウエハキャリアＣにアクセスしてウエハＷを取り出し、チャック１４の上方にウエハＷを保持することができる。また、チャック１４からウエハＷを受け取って、ウエハキャリアＣ内に戻すことができる。
【００１３】
なお、ウエハＷは、本実施形態においては４インチの直径を有する円形ウエハであり、その周縁には円弧状の部分と２つの直線状の部分とを有し、全体として概ね円形の平面形状を有している。これら２つの直線状の部分は、いわゆるオリエンテーションフラットであり、基板結晶の所定の結晶方位に沿って形成されている。また、２つのオリエンテーションフラットのうち一方が長く、他方が短い。以下の説明において、長いオリエンテーションフラットをプライマリＯＦ１、短いオリエンテーションフラットをセカンダリＯＦ２と記す。
【００１４】
図１（ａ）におけるＩ−Ｉ線に沿った断面図である図１（ｂ）を参照すると、チャック１４は、シャフト１４Ｓを介して駆動機構１４ａに連結されている。駆動機構１４ａにより、チャック１４は、その中心を回転中心として回転することができ、上下に移動することができる。また、チャック１４にも、搬送ロボット１２のウエハピック１２ａと同様に、バキューム機構が設けられている。このような構成により、チャック１４は、搬送ロボット１２によってチャック１４の上方にウエハＷが保持されるときに、上方に移動することによってウエハＷを受け取り、また、ウエハＷを保持したまま上昇し、搬送ロボット１２がウエハＷの下方の空間に進入した後に下方に移動することによってウエハＷを搬送ロボット１２へ渡すことができる。
【００１５】
ウエハピンセット１６にも、搬送ロボット１２やチャック１４と同様に、バキューム機構が設けられており、ウエハピンセット１６の上面でウエハＷを吸着により保持することができる。また、ウエハピンセット１６は、図示しない駆動機構により、図中のＸ軸方向及びＹ軸方向に移動することができ、上下に移動することができる。
【００１６】
光センサ１８は、図１（ｂ）に示すように、発光器１８ｅと、発光器１８ｅに対応する受光器１８ｄとを有している。発光器１８ｅは、本実施形態では、チャック１４に保持されるウエハＷの下側に配置されるアーム部１８ｂの上面に取り付けられ、受光器１８ｄは、チャック１４に保持されるウエハＷの上側に配置されるアーム部１８ａの下面に取り付けられている。発光器１８ｅは、例えば半導体レーザダイオードにより構成されると好ましく、発光ダイオード及び光学系により構成されても良い。また、受光器１８ｄは、例えば、発光器１８ｅからの光に対して感度を有するフォトダイオードであって良い。
また、光センサ１８は、例えばパルスモータを含む駆動機構により、原点位置ＯＰ（点線で図示される光センサ１８の位置）からＸ軸方向に往復運動をすることができる。
【００１７】
制御部２０は、搬送ロボット１２、チャック１４、ウエハピンセット１６、及び光センサ１８に対して電気的に接続され、これらに対して所定の信号を出力することにより、これらを制御する。また、制御部２０は、チャック１４によりウエハＷを回転しつつ、光センサ１８を制御して、光センサ１８の発光器１８ｅに対してウエハＷの周縁部に光を照射させる。さらに、発光器１８ｅからの光を受光した受光器１８ｄから出力される、受光光の強度に応じた信号を入力する。入力された信号は、ウエハＷの回転角度に関連付けられ、例えば制御部２０内のメモリ装置に記憶される。ウエハＷの回転角度に関連付けられた信号により、後述のとおりウエハＷのプライマリＯＦ１及びセカンダリＯＦ２が検出される。
【００１８】
また、制御部２０は、中央演算装置（ＣＰＵ）を含むコンピュータであって良く、ウエハＷのプライマリＯＦ１及びセカンダリＯＦ２を検出するステップを含む基板位置合わせ方法を基板位置合わせ装置１０に実行させる処理プログラムに基づいて、搬送ロボット１２、チャック１４、ウエハピンセット１６、及び光センサ１８を制御することにより、その基板位置合わせ方法を実行させる。処理プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、半導体メモリなどのコンピュータ可読記憶媒体に記憶され、コンピュータ可読記憶媒体から制御部２０のメモリ装置にダウンロードされ、制御部２０により実行される。
【００１９】
次に、図２から図６までを参照しながら、本発明の実施形態による基板位置合わせ方法について説明する。
まず、搬送ロボット１２によりウエハキャリアＣからウエハＷが取り出され、チャック１４の上方に保持される。次に、チャック１４が上方へ移動して、搬送ロボット１２により保持されるウエハＷを受け取る。搬送ロボット１２が退出した後、チャック１４は下方へ移動する。これにより、ウエハＷがチャック１４により保持される（ステップＳ２１）。なお、ステップＳ２１においてカウンタｉがゼロに設定され、これを利用して、一枚のウエハＷに対して行われる、後述するステップの回数がカウントされる。
【００２０】
次に、ウエハＷの中心とチャック１４の回転中心との位置合わせが行われる。具体的には、まず、光センサ１８を原点位置ＯＰからウエハＷの周縁に向けて移動させて、ウエハＷの周縁を検出する。これにより、ウエハＷの周縁が検出された位置ＤＰと原点位置ＯＰとの距離Ｄ（図１（ｂ））が求められる。この距離Ｄは、例えば、光センサ１８を駆動するパルスモータへ入力されたパルス数に基づいて求めることができる。
【００２１】
次いで、チャック１４によりウエハＷを３６°回転し、停止させ、再び、光センサ１８を原点位置ＯＰからウエハＷの周縁に向けて移動させることにより、ウエハＷの周縁を検出される位置ＤＰまでの原点位置ＯＰからの距離Ｄを求める。この後、これを８回繰り返し、ウエハＷの周縁に沿った等角度間隔の１０個の測定点において、光センサ１８の原点位置ＯＰからウエハＷの周縁までの距離Ｄを測定する（ステップＳ２２）。
【００２２】
ここで、ウエハＷの中心とチャック１４の回転中心とが一致していれば、測定点がプライマリＯＦ１及びセカンダリＯＦ２に該当する場合を除いて、光センサ１８の原点位置ＯＰからウエハＷの周縁までの距離Ｄは、各測定点において等しくなる。一方、ウエハＷの中心とチャック１４の回転中心とがずれている場合には、光センサ１８の原点位置ＯＰからウエハＷの周縁までの距離Ｄは、例えば図３に示すように、規則的に変化する。ここで、規則的な変化から大きく逸脱している測定点３は、プライマリＯＦ１及びセカンダリＯＦ２に該当するため、除外される。次いで、上述のようにして求めた、光センサ１８の原点位置ＯＰからウエハＷの周縁までの距離Ｄに基づいて、残りの９つの測定点のうち３つの測定点（例えば測定点４、５、及び６）の位置が求められる。これにより、ウエハＷの円弧状の部分の形状（曲率）が求められ、所定のフィッティングを行うことにより、ウエハＷの中心を推定することができる。次いで、推定されたウエハＷの中心と、予め求められているチャック１４の回転中心との間の偏差の量及び方向が算出される（ステップＳ２３）。
【００２３】
この後、ウエハＷがチャック１４からウエハピンセット１６に受け渡される。ウエハＷを受け取ったウエハピンセット１６は、算出された偏差の量及び方向を相殺するように（ウエハＷの中心とチャック１４の回転中心とが一致するように）水平方向に移動する。この後、ウエハピンセット１６からチャック１４へウエハＷが受け渡される。これにより、ウエハＷの中心とチャック１４の回転中心とが一致することとなる。以上により、ウエハＷの中心とチャック１４の回転中心との位置合わせが終了する（ステップＳ２４）。
【００２４】
次に、プライマリＯＦ１とセカンダリＯＦ２の検出が行われる。まず、光センサ１８（の発光器１８ｅ）が、ウエハＷの周縁の円弧状の部分から所定の距離だけ内側の位置に配置される。具体的には、発光器１８ｅからの光が、ウエハＷの円弧状の部分により遮られ、プライマリＯＦ１及びセカンダリＯＦ２によっては遮られないように光センサ１８が配置される。より具体的には、内側の位置は、例えばセカンダリＯＦ２の長さに基づいて決定することができる。図４は、セカンダリＯＦ２が形成されていないと仮定した場合の円弧状の部分ＡＲ（図４中に点線で示す）と、現実に形成されたセカンダリＯＦ２との偏差ｄを示す図である。ここで４インチウエハにおいてセカンダリＯＦ２の長さＬが例えば１６．０ｍｍから２０．０ｍｍまでの範囲にあるとすると、円弧状の部分とセカンダリＯＦ２との偏差ｄは、０．６４ｍｍから１．０ｍｍまでの範囲となる。この場合、光センサ１８は、例えば０．１ｍｍから０．６４ｍｍだけ円弧状の部分から内側に配置されることが好ましい。０．１ｍｍより小さい場合には、僅かな誤差によっても円弧状の部分によって光が遮られなくなり、セカンダリＯＦ２と判断されるおそれがある。また、０．６４ｍｍよりも大きい場合には、セカンダリＯＦ２によっても光が遮られてしまい、セカンダリＯＦ２を検出することができなくなる可能性があるためである。本発明の発明者らが４インチウエハについて検討を行ったところ、０．２ｍｍから０．４ｍｍまでの範囲にあることが好ましく、０．２ｍｍであると更に好ましいという結果が得られている。
【００２５】
なお、プライマリＯＦ１の長さは、例えば３３．５ｍｍから３４．５ｍｍまでの範囲にあり、これに基づくと、円弧状の部分とプライマリＯＦ１との偏差は、２．４ｍｍから３．１ｍｍまでの範囲となる。したがって、上述の所定の位置に光センサ１８を配置すれば、プライマリＯＦ１によって、発光器１８ｅからの光が遮られることは殆ど無い。
【００２６】
次に、例えば約１８０°／秒の回転速度でウエハＷをチャック１４により１回転させつつ、光センサ１８の受光器１８ｄからの出力信号が取得される（ステップＳ２５）。ここで、横軸に時間をとり、出力信号の強度を縦軸にとると、例えば図５のグラフが得られる。ここで、出力信号の強度が大きい範囲Ｒ１及びＲ２は、受光器１８ｄに光が入射されている、すなわち、発光器１８ｅからの光がウエハＷに遮られないことから生じており、したがってウエハＷのプライマリＯＦ１及びセカンダリＯＦ２の範囲に対応すると考えられる。
【００２７】
しかしながら、例えば、上述の中心位置合わせの際に誤差が生じたり、ウエハＷを回転し始めた時に例えばチャック１４のバキューム機構（例えば吸着パッド）の不具合によりウエハＷがチャック１４に対して偏心したり、ウエハＷの反りにより吸着不良が発生しウエハＷがチャック１４に対して偏心する可能性がある。このような場合には、ウエハＷの円弧状の部分によって光が遮られない可能性があり、範囲Ｒ１及びＲ２が、プライマリＯＦ１やセカンダリＯＦ２に対応していないおそれがある。そこで、以下のようにして、範囲Ｒ１及びＲ２が、プライマリＯＦ１やセカンダリＯＦ２に対応しているか否かが判定される。
【００２８】
まず、図５のグラフにおいて、範囲Ｒ１の中央の時刻Ｔ１と、範囲Ｒ２の中央の時刻Ｔ２とが求められる。次に、時刻Ｔ１と時刻Ｔ２との間隔Ｔが求められ、この間隔Ｔが、ウエハＷの回転速度（約１８０°／秒）に基づいて回転角度差Ｄθに変換される（ステップＳ２６）。ここで、範囲Ｒ１がプライマリＯＦ１に対応し、範囲Ｒ２がセカンダリＯＦ２に対応していると仮定すると、図６に示すように、回転角度差Ｄθは、プライマリＯＦ１の垂直二等分線Ｌ１と、セカンダリＯＦ２の垂直二等分線Ｌ２とのなす角（ＯＦ間の角度間隔）に相当する。この角度は、例えばウエハＷの仕様等により、所定の範囲（例えば８５°から９５°まで）に収まっていることが決まっている。これに基づいて、回転角度差Ｄθが所定の範囲に収まっているか否かが判定される（ステップＳ２７）。回転角度差Ｄθが所定の範囲に収まっている場合には（ステップＳ２７：ＹＥＳ）、範囲Ｒ１及びＲ２はプライマリＯＦ１及びセカンダリＯＦ２に対応していると判断される（ステップＳ２８）。次いで、範囲Ｒ１及びＲ２の幅（時間幅又は角度に変換された回転角度幅）が求められ、幅が広い範囲Ｒ１がプライマリＯＦ１に対応し、幅が狭い範囲Ｒ２がセカンダリＯＦ２に対応していると判断される（ステップＳ２９）。
【００２９】
次いで、チャック１４を回転することにより、例えば、プライマリＯＦ１がＹ軸（図１参照）に対して平行となり、搬送ロボット１２に面するようにウエハＷが配置される（ステップＳ３０）。この後、ウエハＷは、チャック１４から搬送ロボット１２へ受け渡されて、ウエハキャリアＣに戻される。これにより、ウエハＷは、ウエハキャリアＣにおいてプライマリＯＦ１がウエハキャリアＣの開口Ｃｏと平行となるように収容される（ステップＳ３１）。
【００３０】
一方、回転角度差Ｄθが所定の範囲から逸脱している場合には（ステップＳ２７：ＮＯ）、カウンタｉが１か否かが判定され（ステップＳ３２）、カウンタｉが１でない場合には（ステップＳ３２：ＮＯ）、カウンタｉに１を加えた上で（ステップＳ３３）、そのウエハＷに対して、上述の位置合わせが再度行われ（ステップＳ２２〜Ｓ２４）、プライマリＯＦ１とセカンダリＯＦ２の検出が行われる（ステップＳ２５〜Ｓ２６）。これによっても回転角度差Ｄθが所定の範囲から逸脱している場合には（ステップＳ２７：ＮＯ）、カウンタｉが１となっているため（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、再度の位置合わせ等を行うことなく、基板位置合わせ装置１０又はこの基板位置合わせ装置１０を備える基板処理装置の表示部に、そのウエハＷのウエハ番号と「位置合わせ不能」との警報とが表示される。さらに、そのウエハＷがソフトマーキングされて搬送ロボット１２によりウエハキャリアＣに戻される（ステップＳ３４）。
【００３１】
以上説明したとおり、本発明の実施形態による基板位置合わせにおいては、チャック１４により回転されるウエハＷの周縁部に対して発光器１８ｅから照射された光は、ウエハＷの円弧状の部分により遮られ、プライマリＯＦ１及びセカンダリＯＦ２によっては遮られずに受光器１８ｄにより受光されるため、ウエハＷの周縁の形状を反映した信号が取得される。この信号の強度変化とウエハＷの回転角度とは関連付けられており、信号強度の大きい（受光している）範囲Ｒ１及びＲ２に対応した回転角度区間が検出される。これらの回転角度区間の角度差が所定の範囲に収まるか否かについての判定を行い、収まる場合に、これらがプライマリＯＦ１又はセカンダリＯＦ２に対応していると判断される。
【００３２】
例えば、信号強度の大小や回転角度区間の長さ（範囲Ｒ１及びＲ２の幅）に基づいてプライマリＯＦ１及びセカンダリＯＦ２を検出する場合には、ウエハＷの中心とチャック１４の回転中心との位置合わせ誤差、及びバキューム機構の不具合等により生じるウエハＷのチャック１４に対する偏心により、ウエハＷの周縁の円弧状の部分により発光器１８ｅからの光が遮られない場合には、その円弧状の部分をプライマリＯＦ１又はセカンダリＯＦ２と誤って認識するおそれがある。
【００３３】
一方、本発明の実施形態による基板位置合わせにおいては、範囲Ｒ１及びＲ２に対応した回転角度区間の角度差が所定の範囲に収まるか否かについて判定しているため、例えば図５において、円弧状の部分に対応した、信号強度の大きい範囲が見出されたとしても、その部分をプライマリＯＦ１及びセカンダリＯＦ２と誤って認識する可能性を低減できる。すなわち、本発明の実施形態による基板位置合わせによれば、プライマリＯＦ１及びセカンダリＯＦ２の検出精度を向上することができる。
【００３４】
以上、幾つかの実施形態及び実施例を参照しながら本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態及び実施例に限定されることなく、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変形又は変更が可能である。
【００３５】
例えば、発光器１８ｅからの出力信号の大きい範囲の回転角度区間の角度差に基づいて、これらの範囲がプライマリＯＦ１及びセカンダリＯＦ２に対応すると判断するだけでなく、プライマリＯＦ１とセカンダリＯＦ２とを区別しても良い。このような方法を図７を参照しながら説明する。この方法においては、チャック１４によりウエハＷを３６０°よりも大きい角度回転させることにより、図７（ａ）に示すように、受光器１８ｄからの出力信号の強度が大きい範囲Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３を得る。ここで、ウエハＷのプライマリＯＦ１とセカンダリＯＦ２が図７（ｂ）に示すように配置され、同図に矢印で示すように回転する場合、範囲Ｒ１と範囲Ｒ２との角度差が例えば８５°から９５°までの範囲に収まり、範囲Ｒ２と範囲Ｒ３との角度差が例えば２６５°から２７５°までの範囲に収まれば、範囲Ｒ１がセカンダリＯＦ２に対応し、範囲Ｒ２がプライマリＯＦ１に対応すると判断することができる。これは、図７（ｂ）のように回転する場合には、プライマリＯＦ１からセカンダリＯＦ２までの角度差θＬが、セカンダリＯＦ２からプライマリＯＦ１までの角度差θＳよりも大きくなるためである。
【００３６】
一方、ウエハＷのプライマリＯＦ１とセカンダリＯＦ２が図８（ａ）に示すように配置され、同図に矢印で示すように回転する場合、出力信号の強度と時間（回転角度）の関係は、図８（ｂ）に示すとおりとなる。この場合、セカンダリＯＦ２からプライマリＯＦ１までの角度差θＬが、プライマリＯＦ１からセカンダリＯＦ２までの角度差θＳよりも大きくなる。したがって、範囲Ｒ１と範囲Ｒ２との角度差が例えば８５°から９５°までの範囲に収まり、範囲Ｒ２と範囲Ｒ３との角度差が例えば２６５°から２７５°までの範囲に収まれば、範囲Ｒ１がプライマリＯＦ１に対応し、範囲Ｒ２がセカンダリＯＦ２に対応すると判断することができる。
【００３７】
また、ウエハＷの中心とチャック１４の回転中心との位置合わせ（ステップＳ２２〜２４）においては、複数の画素が一方向に配列されるＣＣＤラインセンサと、ＣＣＤラインセンサに一様に平行光を照射する発光器１８ｅとを、平行光の一部がウエハＷの周縁で遮られるように配置することにより、ウエハＷの偏差量を測定しても良い。ＣＣＤラインセンサによれば、光が照射される照射領域の画素の数から、照射領域と非照射領域との境界の位置を把握することができ、境界の位置に対応したウエハＷの周縁を検出することができる。
【００３８】
さらに、上述の実施形態においては、ウエハＷの中心とチャック１４の回転中心とを位置合わせする際に（ステップＳ２２〜Ｓ２４）、求めた偏差量に基づきウエハピンセット１６を用いて偏差量を相殺したが、例えばチャック１４を水平方向に（Ｘ軸方向及びＹ軸方向に）移動可能に構成し、プライマリＯＦ１とセカンダリＯＦ２の検出を行う際に、求めた偏差量を相殺するようにチャック１４を水平方向に移動しても良い。求めた偏差量に基づいて、例えばウエハＷの回転角度がθ１のときに、チャック１４の回転中心に対してウエハＷの中心が光センサ１８側にαμｍずれていることが分かった場合、プライマリＯＦ１とセカンダリＯＦ２の検出を行う際に、ウエハＷの回転角度がθ１のときに、チャック１４が光センサ１８からαμｍ遠ざかるようにチャック１４が移動することにより、ウエハＷは、その中心を回転中心として回転することができる。
【００３９】
また、上記の実施形態においては、発光器１８ｅと、これに対してウエハＷの反対側において対向する受光器１８ｄとを有する光センサ１８を利用し、発光器１８ｅからの光がウエハＷの周縁により遮られることによりウエハＷの周縁を検出したが、発光器１８ｅからの光がウエハＷの周縁が反射されたときに、その反射光を受光するように受光器１８ｄを設けても良い。
【００４０】
また、上述の実施形態においては、図５に示すグラフにおいて横軸に時間をとり、時間間隔を回転角度差Ｄθに変換し、回転角度差Ｄθが所定の範囲に収まるか否かを判定したが、予め横軸に回転角度を取り、範囲Ｒ１及びＲ２の中心間の角度差から回転角度差Ｄθを求めても良い。すなわち、受光器１８ｄからの信号の強度と回転角度とは、直接に関連付けられても良く、また、時間を介して関連付けられても良い。
【００４１】
また、ウエハＷの周縁に沿った等角度間隔の１０個の測定点において光センサ１８の原点位置ＯＰからウエハＷの周縁までの距離を測定したが（ステップＳ２２）、測定点の数は、これに限られない。例えば円弧状の部分における測定点と判断される、連続する３つの測定点が見つかった時点で、これらの３つの測定点により、ウエハＷの中心を推定しても良い。
【００４２】
また、ステップＳ２５において受光器１８ｄからの出力信号を取得する場合、その取得開始時におけるウエハＷの配置によっては、例えば図５のグラフにおいて範囲Ｒ１及びＲ２の間の角度差は、約２７０°となる場合がある（プライマリＯＦ１とセカンダリＯＦ２の間であって、両者の角度差が狭い円弧状の部分から、出力信号の取得を開始する場合）。このとき、２つの範囲Ｒ１及びＲ２の角度差が例えば２６５°から２７０°までの範囲に収まるか否かを判定すれば良い。
【００４３】
上記した角度差の範囲は、例示に過ぎず、使用するウエハＷの仕様に応じて決定して良いことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４４】
１０・・・基板位置合わせ装置、１２・・・搬送ロボット、１４・・・チャック、１４ａ・・・駆動機構、１６・・・ウエハピンセット、１８・・・光センサ、１８ｅ・・・発光器、１８ｄ・・・受光器、２０・・・制御部、Ｃ・・・ウエハキャリア、Ｗ・・・ウエハ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周縁部に少なくとも２つの直線部が形成される概ね円形の基板を位置合わせする基板位置合わせ方法、基板位置合わせ装置、基板位置合わせ装置に基板位置合わせ方法を実施させるコンピュータプログラム、及びこのコンピュータプログラムを記憶するコンピュータ可読記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置には、搬送アームによって半導体ウエハなどの基板を精度良く搬送するため、基板位置合わせ装置を備えるものがある。基板位置合わせ装置においては、基板の周縁に設けられる例えばオリエンテーションフラット（以下、ＯＦと記す）を基準として位置合わせが行われる。すなわち、基板のＯＦが検出され、検出されたＯＦが所定の位置に合うように基板の位置が調整される。基板のＯＦを検出する際は、パーティクル低減の観点から、非接触の光学式のセンサが用いられる。光学式センサにより、基板を保持回転部により保持し、基板の中心を回転中心として基板を回転しつつ、基板の周縁の形状を測定し、周縁のうち円弧状ではない平坦な部分がＯＦとして検出される（例えば特許文献１及び２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−７３５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、光学式センサにより基板の周縁の形状を測定する場合、例えば保持回転部の不具合や基板の反りなどによって基板が回転中心に対して偏心すると、基板の周縁の形状を正しく測定することができない事態ともなる。そうすると、例えば円弧状の部分がＯＦと判定されてしまい、基板を正しい位置に合わせることができなくなってしまう。
【０００５】
本発明は、上述の事情に鑑みて為され、周縁部に少なくとも２つの直線部が形成される略円形の基板を精度良く位置合わせすることが可能な基板位置合わせ方法、基板位置合わせ装置、基板位置合わせ装置に基板位置合わせ方法を実施させるコンピュータプログラム、及びこのコンピュータプログラムを記憶するコンピュータ可読記憶媒体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、周縁部に少なくとも２つの直線部が形成される概ね円形の基板を位置合わせする基板位置合わせ方法が提供される。この基板位置合わせ方法は、基板を保持して回転する保持回転部により前記基板を自転させながら、前記基板の周縁部に向けて発せられた光を受光した受光部から信号を取得し、取得した信号の強度と前記基板の回転角度とを関連付ける工程と、前記信号の強度の変化に基づいて、前記２つの直線部に対応すべき２つの回転角度区間を検出する工程と、前記信号の強度に関連付けられた前記回転角度に基づいて、前記２つの回転角度区間の角度差を求める工程と、前記角度差が所定の範囲内に収まるか否かを判定する工程と、前記判定する工程において前記角度差が所定の範囲内に収まると判定された場合に、前記２つの回転角度区間が、対応する前記２つの直線部に相当すると決定する工程とを含む。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、周縁部に少なくとも２つの直線部が形成される概ね円形の基板を位置合わせする基板位置合わせ装置であって、基板を保持して回転する保持回転部と、前記保持回転部により自転する前記基板の周縁部に向けて発せられた光を受光した受光部から信号を出力する光センサ部と、前記光センサ部からの信号の強度と前記基板の回転角度とを関連付け、前記信号の強度の変化に基づいて、前記２つの直線部に対応すべき２つの回転角度区間を検出し、前記信号の強度に関連付けられた前記回転角度に基づいて、前記２つの回転角度区間の角度差を求め、前記角度差が所定の範囲内に収まるか否かを判定した結果、前記角度差が所定の範囲内に収まると判定された場合に、前記２つの回転角度区間が、対応する前記２つの直線部に相当すると決定する制御部とを含む基位置合わせ装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、上述の事情に鑑みて為され、周縁部に少なくとも２つの直線部が形成される略円形の基板を精度良く位置合わせすることが可能な基板位置合わせ方法、基板位置合わせ装置、基板位置合わせ装置に基板位置合わせ方法を実施させるコンピュータプログラム、及びこのコンピュータプログラムを記憶するコンピュータ可読記憶媒体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態による基板位置合わせ装置を示す概略上面図である。
【図２】本発明の実施形態による基板位置合わせ方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態による基板位置合わせ方法における一ステップにおける測定例を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態による基板位置合わせ方法における他のステップにおける光センサの位置を説明する図である。
【図５】本発明の実施形態による基板位置合わせ方法における、また別のステップにおいて取得された信号強度の時間経過の例を示すグラフである。
【図６】図５のグラフに基づいて求められる角度を説明する図である。
【図７】本発明の実施形態による基板位置合わせ方法において取得された信号強度の時間経過の他の例を説明する図である。
【図８】本発明の実施形態による基板位置合わせ方法において取得された信号強度の時間経過のまた別の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一または対応する部材または部品については、同一または対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的とせず、したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定されるべきものである。
【００１１】
まず、図１を参照しながら、本発明の実施形態による基板位置合わせ装置について説明する。この基板位置合わせ装置は種々の半導体製造装置に備えることができる。
図１（ａ）に示すように、基板位置合わせ装置１０は、多節型の搬送ロボット１２と、ウエハＷの裏面中央部を保持し回転するチャック１４と、光センサ１８と、搬送ロボット１２、チャック１４、及び光センサ１８の動作を制御する制御部２０とを備える。また、基板位置合わせ装置１０は、後述するように、ウエハＷの中心とチャック１４の回転中心との間の中心位置合わせをするために設けられるウエハピンセット１６を有している。ウエハピンセット１６の動作もまた制御部２０により制御される。さらに、位置合わせ装置１０には、複数枚のウエハＷが収容されるウエハキャリアＣが載置されるステージＳが設けられている。
【００１２】
搬送ロボット１２は、馬蹄形の上面形状を有するウエハピック１２ａを先端に有し、ウエハピック１２ａを図中のＸ軸方向及びＹ軸方向に移動することができる。ウエハピック１２ａの上面には、複数の（例えば３つの）吸着孔と、各吸着孔の周囲に設けられた吸着パッド（図示せず）とが設けられている。吸着孔は所定の排気機構（図示せず）に連通する。これにより、いわゆるバキューム機構が構成され、ウエハピック１２ａにより受け取られたウエハＷが吸着により保持される。また、搬送ロボット１２は、図示しない昇降機構によりＺ軸方向に（上下に）移動することができる。このような構成により、搬送ロボット１２は、ステージＳ上のウエハキャリアＣにアクセスしてウエハＷを取り出し、チャック１４の上方にウエハＷを保持することができる。また、チャック１４からウエハＷを受け取って、ウエハキャリアＣ内に戻すことができる。
【００１３】
なお、ウエハＷは、本実施形態においては４インチの直径を有する円形ウエハであり、その周縁には円弧状の部分と２つの直線状の部分とを有し、全体として概ね円形の平面形状を有している。これら２つの直線状の部分は、いわゆるオリエンテーションフラットであり、基板結晶の所定の結晶方位に沿って形成されている。また、２つのオリエンテーションフラットのうち一方が長く、他方が短い。以下の説明において、長いオリエンテーションフラットをプライマリＯＦ１、短いオリエンテーションフラットをセカンダリＯＦ２と記す。
【００１４】
図１（ａ）におけるＩ−Ｉ線に沿った断面図である図１（ｂ）を参照すると、チャック１４は、シャフト１４Ｓを介して駆動機構１４ａに連結されている。駆動機構１４ａにより、チャック１４は、その中心を回転中心として回転することができ、上下に移動することができる。また、チャック１４にも、搬送ロボット１２のウエハピック１２ａと同様に、バキューム機構が設けられている。このような構成により、チャック１４は、搬送ロボット１２によってチャック１４の上方にウエハＷが保持されるときに、上方に移動することによってウエハＷを受け取り、また、ウエハＷを保持したまま上昇し、搬送ロボット１２がウエハＷの下方の空間に進入した後に下方に移動することによってウエハＷを搬送ロボット１２へ渡すことができる。
【００１５】
ウエハピンセット１６にも、搬送ロボット１２やチャック１４と同様に、バキューム機構が設けられており、ウエハピンセット１６の上面でウエハＷを吸着により保持することができる。また、ウエハピンセット１６は、図示しない駆動機構により、図中のＸ軸方向及びＹ軸方向に移動することができ、上下に移動することができる。
【００１６】
光センサ１８は、図１（ｂ）に示すように、発光器１８ｅと、発光器１８ｅに対応する受光器１８ｄとを有している。発光器１８ｅは、本実施形態では、チャック１４に保持されるウエハＷの下側に配置されるアーム部１８ｂの上面に取り付けられ、受光器１８ｄは、チャック１４に保持されるウエハＷの上側に配置されるアーム部１８ａの下面に取り付けられている。発光器１８ｅは、例えば半導体レーザダイオードにより構成されると好ましく、発光ダイオード及び光学系により構成されても良い。また、受光器１８ｄは、例えば、発光器１８ｅからの光に対して感度を有するフォトダイオードであって良い。
また、光センサ１８は、例えばパルスモータを含む駆動機構により、原点位置ＯＰ（点線で図示される光センサ１８の位置）からＸ軸方向に往復運動をすることができる。
【００１７】
制御部２０は、搬送ロボット１２、チャック１４、ウエハピンセット１６、及び光センサ１８に対して電気的に接続され、これらに対して所定の信号を出力することにより、これらを制御する。また、制御部２０は、チャック１４によりウエハＷを回転しつつ、光センサ１８を制御して、光センサ１８の発光器１８ｅに対してウエハＷの周縁部に光を照射させる。さらに、発光器１８ｅからの光を受光した受光器１８ｄから出力される、受光光の強度に応じた信号を入力する。入力された信号は、ウエハＷの回転角度に関連付けられ、例えば制御部２０内のメモリ装置に記憶される。ウエハＷの回転角度に関連付けられた信号により、後述のとおりウエハＷのプライマリＯＦ１及びセカンダリＯＦ２が検出される。
【００１８】
また、制御部２０は、中央演算装置（ＣＰＵ）を含むコンピュータであって良く、ウエハＷのプライマリＯＦ１及びセカンダリＯＦ２を検出するステップを含む基板位置合わせ方法を基板位置合わせ装置１０に実行させる処理プログラムに基づいて、搬送ロボット１２、チャック１４、ウエハピンセット１６、及び光センサ１８を制御することにより、その基板位置合わせ方法を実行させる。処理プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、半導体メモリなどのコンピュータ可読記憶媒体に記憶され、コンピュータ可読記憶媒体から制御部２０のメモリ装置にダウンロードされ、制御部２０により実行される。
【００１９】
次に、図２から図６までを参照しながら、本発明の実施形態による基板位置合わせ方法について説明する。
まず、搬送ロボット１２によりウエハキャリアＣからウエハＷが取り出され、チャック１４の上方に保持される。次に、チャック１４が上方へ移動して、搬送ロボット１２により保持されるウエハＷを受け取る。搬送ロボット１２が退出した後、チャック１４は下方へ移動する。これにより、ウエハＷがチャック１４により保持される（ステップＳ２１）。なお、ステップＳ２１においてカウンタｉがゼロに設定され、これを利用して、一枚のウエハＷに対して行われる、後述するステップの回数がカウントされる。
【００２０】
次に、ウエハＷの中心とチャック１４の回転中心との位置合わせが行われる。具体的には、まず、光センサ１８を原点位置ＯＰからウエハＷの周縁に向けて移動させて、ウエハＷの周縁を検出する。これにより、ウエハＷの周縁が検出された位置ＤＰと原点位置ＯＰとの距離Ｄ（図１（ｂ））が求められる。この距離Ｄは、例えば、光センサ１８を駆動するパルスモータへ入力されたパルス数に基づいて求めることができる。
【００２１】
次いで、チャック１４によりウエハＷを３６°回転し、停止させ、再び、光センサ１８を原点位置ＯＰからウエハＷの周縁に向けて移動させることにより、ウエハＷの周縁を検出される位置ＤＰまでの原点位置ＯＰからの距離Ｄを求める。この後、これを８回繰り返し、ウエハＷの周縁に沿った等角度間隔の１０個の測定点において、光センサ１８の原点位置ＯＰからウエハＷの周縁までの距離Ｄを測定する（ステップＳ２２）。
【００２２】
ここで、ウエハＷの中心とチャック１４の回転中心とが一致していれば、測定点がプライマリＯＦ１及びセカンダリＯＦ２に該当する場合を除いて、光センサ１８の原点位置ＯＰからウエハＷの周縁までの距離Ｄは、各測定点において等しくなる。一方、ウエハＷの中心とチャック１４の回転中心とがずれている場合には、光センサ１８の原点位置ＯＰからウエハＷの周縁までの距離Ｄは、例えば図３に示すように、規則的に変化する。ここで、規則的な変化から大きく逸脱している測定点３は、プライマリＯＦ１及びセカンダリＯＦ２に該当するため、除外される。次いで、上述のようにして求めた、光センサ１８の原点位置ＯＰからウエハＷの周縁までの距離Ｄに基づいて、残りの９つの測定点のうち３つの測定点（例えば測定点４、５、及び６）の位置が求められる。これにより、ウエハＷの円弧状の部分の形状（曲率）が求められ、所定のフィッティングを行うことにより、ウエハＷの中心を推定することができる。次いで、推定されたウエハＷの中心と、予め求められているチャック１４の回転中心との間の偏差の量及び方向が算出される（ステップＳ２３）。
【００２３】
この後、ウエハＷがチャック１４からウエハピンセット１６に受け渡される。ウエハＷを受け取ったウエハピンセット１６は、算出された偏差の量及び方向を相殺するように（ウエハＷの中心とチャック１４の回転中心とが一致するように）水平方向に移動する。この後、ウエハピンセット１６からチャック１４へウエハＷが受け渡される。これにより、ウエハＷの中心とチャック１４の回転中心とが一致することとなる。以上により、ウエハＷの中心とチャック１４の回転中心との位置合わせが終了する（ステップＳ２４）。
【００２４】
次に、プライマリＯＦ１とセカンダリＯＦ２の検出が行われる。まず、光センサ１８（の発光器１８ｅ）が、ウエハＷの周縁の円弧状の部分から所定の距離だけ内側の位置に配置される。具体的には、発光器１８ｅからの光が、ウエハＷの円弧状の部分により遮られ、プライマリＯＦ１及びセカンダリＯＦ２によっては遮られないように光センサ１８が配置される。より具体的には、内側の位置は、例えばセカンダリＯＦ２の長さに基づいて決定することができる。図４は、セカンダリＯＦ２が形成されていないと仮定した場合の円弧状の部分ＡＲ（図４中に点線で示す）と、現実に形成されたセカンダリＯＦ２との偏差ｄを示す図である。ここで４インチウエハにおいてセカンダリＯＦ２の長さＬが例えば１６．０ｍｍから２０．０ｍｍまでの範囲にあるとすると、円弧状の部分とセカンダリＯＦ２との偏差ｄは、０．６４ｍｍから１．０ｍｍまでの範囲となる。この場合、光センサ１８は、例えば０．１ｍｍから０．６４ｍｍだけ円弧状の部分から内側に配置されることが好ましい。０．１ｍｍより小さい場合には、僅かな誤差によっても円弧状の部分によって光が遮られなくなり、セカンダリＯＦ２と判断されるおそれがある。また、０．６４ｍｍよりも大きい場合には、セカンダリＯＦ２によっても光が遮られてしまい、セカンダリＯＦ２を検出することができなくなる可能性があるためである。本発明の発明者らが４インチウエハについて検討を行ったところ、０．２ｍｍから０．４ｍｍまでの範囲にあることが好ましく、０．２ｍｍであると更に好ましいという結果が得られている。
【００２５】
なお、プライマリＯＦ１の長さは、例えば３３．５ｍｍから３４．５ｍｍまでの範囲にあり、これに基づくと、円弧状の部分とプライマリＯＦ１との偏差は、２．４ｍｍから３．１ｍｍまでの範囲となる。したがって、上述の所定の位置に光センサ１８を配置すれば、プライマリＯＦ１によって、発光器１８ｅからの光が遮られることは殆ど無い。
【００２６】
次に、例えば約１８０°／秒の回転速度でウエハＷをチャック１４により１回転させつつ、光センサ１８の受光器１８ｄからの出力信号が取得される（ステップＳ２５）。ここで、横軸に時間をとり、出力信号の強度を縦軸にとると、例えば図５のグラフが得られる。ここで、出力信号の強度が大きい範囲Ｒ１及びＲ２は、受光器１８ｄに光が入射されている、すなわち、発光器１８ｅからの光がウエハＷに遮られないことから生じており、したがってウエハＷのプライマリＯＦ１及びセカンダリＯＦ２の範囲に対応すると考えられる。
【００２７】
しかしながら、例えば、上述の中心位置合わせの際に誤差が生じたり、ウエハＷを回転し始めた時に例えばチャック１４のバキューム機構（例えば吸着パッド）の不具合によりウエハＷがチャック１４に対して偏心したり、ウエハＷの反りにより吸着不良が発生しウエハＷがチャック１４に対して偏心する可能性がある。このような場合には、ウエハＷの円弧状の部分によって光が遮られない可能性があり、範囲Ｒ１及びＲ２が、プライマリＯＦ１やセカンダリＯＦ２に対応していないおそれがある。そこで、以下のようにして、範囲Ｒ１及びＲ２が、プライマリＯＦ１やセカンダリＯＦ２に対応しているか否かが判定される。
【００２８】
まず、図５のグラフにおいて、範囲Ｒ１の中央の時刻Ｔ１と、範囲Ｒ２の中央の時刻Ｔ２とが求められる。次に、時刻Ｔ１と時刻Ｔ２との間隔Ｔが求められ、この間隔Ｔが、ウエハＷの回転速度（約１８０°／秒）に基づいて回転角度差Ｄθに変換される（ステップＳ２６）。ここで、範囲Ｒ１がプライマリＯＦ１に対応し、範囲Ｒ２がセカンダリＯＦ２に対応していると仮定すると、図６に示すように、回転角度差Ｄθは、プライマリＯＦ１の垂直二等分線Ｌ１と、セカンダリＯＦ２の垂直二等分線Ｌ２とのなす角（ＯＦ間の角度間隔）に相当する。この角度は、例えばウエハＷの仕様等により、所定の範囲（例えば８５°から９５°まで）に収まっていることが決まっている。これに基づいて、回転角度差Ｄθが所定の範囲に収まっているか否かが判定される（ステップＳ２７）。回転角度差Ｄθが所定の範囲に収まっている場合には（ステップＳ２７：ＹＥＳ）、範囲Ｒ１及びＲ２はプライマリＯＦ１及びセカンダリＯＦ２に対応していると判断される（ステップＳ２８）。次いで、範囲Ｒ１及びＲ２の幅（時間幅又は角度に変換された回転角度幅）が求められ、幅が広い範囲Ｒ１がプライマリＯＦ１に対応し、幅が狭い範囲Ｒ２がセカンダリＯＦ２に対応していると判断される（ステップＳ２９）。
【００２９】
次いで、チャック１４を回転することにより、例えば、プライマリＯＦ１がＹ軸（図１参照）に対して平行となり、搬送ロボット１２に面するようにウエハＷが配置される（ステップＳ３０）。この後、ウエハＷは、チャック１４から搬送ロボット１２へ受け渡されて、ウエハキャリアＣに戻される。これにより、ウエハＷは、ウエハキャリアＣにおいてプライマリＯＦ１がウエハキャリアＣの開口Ｃｏと平行となるように収容される（ステップＳ３１）。
【００３０】
一方、回転角度差Ｄθが所定の範囲から逸脱している場合には（ステップＳ２７：ＮＯ）、カウンタｉが１か否かが判定され（ステップＳ３２）、カウンタｉが１でない場合には（ステップＳ３２：ＮＯ）、カウンタｉに１を加えた上で（ステップＳ３３）、そのウエハＷに対して、上述の位置合わせが再度行われ（ステップＳ２２〜Ｓ２４）、プライマリＯＦ１とセカンダリＯＦ２の検出が行われる（ステップＳ２５〜Ｓ２６）。これによっても回転角度差Ｄθが所定の範囲から逸脱している場合には（ステップＳ２７：ＮＯ）、カウンタｉが１となっているため（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、再度の位置合わせ等を行うことなく、基板位置合わせ装置１０又はこの基板位置合わせ装置１０を備える基板処理装置の表示部に、そのウエハＷのウエハ番号と「位置合わせ不能」との警報とが表示される。さらに、そのウエハＷがソフトマーキングされて搬送ロボット１２によりウエハキャリアＣに戻される（ステップＳ３４）。
【００３１】
以上説明したとおり、本発明の実施形態による基板位置合わせにおいては、チャック１４により回転されるウエハＷの周縁部に対して発光器１８ｅから照射された光は、ウエハＷの円弧状の部分により遮られ、プライマリＯＦ１及びセカンダリＯＦ２によっては遮られずに受光器１８ｄにより受光されるため、ウエハＷの周縁の形状を反映した信号が取得される。この信号の強度変化とウエハＷの回転角度とは関連付けられており、信号強度の大きい（受光している）範囲Ｒ１及びＲ２に対応した回転角度区間が検出される。これらの回転角度区間の角度差が所定の範囲に収まるか否かについての判定を行い、収まる場合に、これらがプライマリＯＦ１又はセカンダリＯＦ２に対応していると判断される。
【００３２】
例えば、信号強度の大小や回転角度区間の長さ（範囲Ｒ１及びＲ２の幅）に基づいてプライマリＯＦ１及びセカンダリＯＦ２を検出する場合には、ウエハＷの中心とチャック１４の回転中心との位置合わせ誤差、及びバキューム機構の不具合等により生じるウエハＷのチャック１４に対する偏心により、ウエハＷの周縁の円弧状の部分により発光器１８ｅからの光が遮られない場合には、その円弧状の部分をプライマリＯＦ１又はセカンダリＯＦ２と誤って認識するおそれがある。
【００３３】
一方、本発明の実施形態による基板位置合わせにおいては、範囲Ｒ１及びＲ２に対応した回転角度区間の角度差が所定の範囲に収まるか否かについて判定しているため、例えば図５において、円弧状の部分に対応した、信号強度の大きい範囲が見出されたとしても、その部分をプライマリＯＦ１及びセカンダリＯＦ２と誤って認識する可能性を低減できる。すなわち、本発明の実施形態による基板位置合わせによれば、プライマリＯＦ１及びセカンダリＯＦ２の検出精度を向上することができる。
【００３４】
以上、幾つかの実施形態及び実施例を参照しながら本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態及び実施例に限定されることなく、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変形又は変更が可能である。
【００３５】
例えば、発光器１８ｅからの出力信号の大きい範囲の回転角度区間の角度差に基づいて、これらの範囲がプライマリＯＦ１及びセカンダリＯＦ２に対応すると判断するだけでなく、プライマリＯＦ１とセカンダリＯＦ２とを区別しても良い。このような方法を図７を参照しながら説明する。この方法においては、チャック１４によりウエハＷを３６０°よりも大きい角度回転させることにより、図７（ａ）に示すように、受光器１８ｄからの出力信号の強度が大きい範囲Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３を得る。ここで、ウエハＷのプライマリＯＦ１とセカンダリＯＦ２が図７（ｂ）に示すように配置され、同図に矢印で示すように回転する場合、範囲Ｒ１と範囲Ｒ２との角度差が例えば８５°から９５°までの範囲に収まり、範囲Ｒ２と範囲Ｒ３との角度差が例えば２６５°から２７５°までの範囲に収まれば、範囲Ｒ１がセカンダリＯＦ２に対応し、範囲Ｒ２がプライマリＯＦ１に対応すると判断することができる。これは、図７（ｂ）のように回転する場合には、プライマリＯＦ１からセカンダリＯＦ２までの角度差θＬが、セカンダリＯＦ２からプライマリＯＦ１までの角度差θＳよりも大きくなるためである。
【００３６】
一方、ウエハＷのプライマリＯＦ１とセカンダリＯＦ２が図８（ａ）に示すように配置され、同図に矢印で示すように回転する場合、出力信号の強度と時間（回転角度）の関係は、図８（ｂ）に示すとおりとなる。この場合、セカンダリＯＦ２からプライマリＯＦ１までの角度差θＬが、プライマリＯＦ１からセカンダリＯＦ２までの角度差θＳよりも大きくなる。したがって、範囲Ｒ１と範囲Ｒ２との角度差が例えば８５°から９５°までの範囲に収まり、範囲Ｒ２と範囲Ｒ３との角度差が例えば２６５°から２７５°までの範囲に収まれば、範囲Ｒ１がプライマリＯＦ１に対応し、範囲Ｒ２がセカンダリＯＦ２に対応すると判断することができる。
【００３７】
また、ウエハＷの中心とチャック１４の回転中心との位置合わせ（ステップＳ２２〜２４）においては、複数の画素が一方向に配列されるＣＣＤラインセンサと、ＣＣＤラインセンサに一様に平行光を照射する発光器１８ｅとを、平行光の一部がウエハＷの周縁で遮られるように配置することにより、ウエハＷの偏差量を測定しても良い。ＣＣＤラインセンサによれば、光が照射される照射領域の画素の数から、照射領域と非照射領域との境界の位置を把握することができ、境界の位置に対応したウエハＷの周縁を検出することができる。
【００３８】
さらに、上述の実施形態においては、ウエハＷの中心とチャック１４の回転中心とを位置合わせする際に（ステップＳ２２〜Ｓ２４）、求めた偏差量に基づきウエハピンセット１６を用いて偏差量を相殺したが、例えばチャック１４を水平方向に（Ｘ軸方向及びＹ軸方向に）移動可能に構成し、プライマリＯＦ１とセカンダリＯＦ２の検出を行う際に、求めた偏差量を相殺するようにチャック１４を水平方向に移動しても良い。求めた偏差量に基づいて、例えばウエハＷの回転角度がθ１のときに、チャック１４の回転中心に対してウエハＷの中心が光センサ１８側にαμｍずれていることが分かった場合、プライマリＯＦ１とセカンダリＯＦ２の検出を行う際に、ウエハＷの回転角度がθ１のときに、チャック１４が光センサ１８からαμｍ遠ざかるようにチャック１４が移動することにより、ウエハＷは、その中心を回転中心として回転することができる。
【００３９】
また、上記の実施形態においては、発光器１８ｅと、これに対してウエハＷの反対側において対向する受光器１８ｄとを有する光センサ１８を利用し、発光器１８ｅからの光がウエハＷの周縁により遮られることによりウエハＷの周縁を検出したが、発光器１８ｅからの光がウエハＷの周縁が反射されたときに、その反射光を受光するように受光器１８ｄを設けても良い。
【００４０】
また、上述の実施形態においては、図５に示すグラフにおいて横軸に時間をとり、時間間隔を回転角度差Ｄθに変換し、回転角度差Ｄθが所定の範囲に収まるか否かを判定したが、予め横軸に回転角度を取り、範囲Ｒ１及びＲ２の中心間の角度差から回転角度差Ｄθを求めても良い。すなわち、受光器１８ｄからの信号の強度と回転角度とは、直接に関連付けられても良く、また、時間を介して関連付けられても良い。
【００４１】
また、ウエハＷの周縁に沿った等角度間隔の１０個の測定点において光センサ１８の原点位置ＯＰからウエハＷの周縁までの距離を測定したが（ステップＳ２２）、測定点の数は、これに限られない。例えば円弧状の部分における測定点と判断される、連続する３つの測定点が見つかった時点で、これらの３つの測定点により、ウエハＷの中心を推定しても良い。
【００４２】
また、ステップＳ２５において受光器１８ｄからの出力信号を取得する場合、その取得開始時におけるウエハＷの配置によっては、例えば図５のグラフにおいて範囲Ｒ１及びＲ２の間の角度差は、約２７０°となる場合がある（プライマリＯＦ１とセカンダリＯＦ２の間であって、両者の角度差が狭い円弧状の部分から、出力信号の取得を開始する場合）。このとき、２つの範囲Ｒ１及びＲ２の角度差が例えば２６５°から２７０°までの範囲に収まるか否かを判定すれば良い。
【００４３】
上記した角度差の範囲は、例示に過ぎず、使用するウエハＷの仕様に応じて決定して良いことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４４】
１０・・・基板位置合わせ装置、１２・・・搬送ロボット、１４・・・チャック、１４ａ・・・駆動機構、１６・・・ウエハピンセット、１８・・・光センサ、１８ｅ・・・発光器、１８ｄ・・・受光器、２０・・・制御部、Ｃ・・・ウエハキャリア、Ｗ・・・ウエハ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周縁部に少なくとも２つの直線部が形成される概ね円形の基板を位置合わせする基板位置合わせ方法であって、
基板を保持して回転する保持回転部により前記基板を自転させながら、前記基板の周縁部に向けて発せられた光を受光した受光部から信号を取得し、取得した信号の強度と前記基板の回転角度とを関連付ける工程と、
前記信号の強度の変化に基づいて、前記２つの直線部に対応すべき２つの回転角度区間を検出する工程と、
前記信号の強度に関連付けられた前記回転角度に基づいて、前記２つの回転角度区間の角度差を求める工程と、
前記角度差が所定の範囲内に収まるか否かを判定する工程と、
前記判定する工程において前記角度差が所定の範囲内に収まると判定された場合に、前記２つの回転角度区間が、対応する前記２つの直線部に相当すると決定する工程と
を含む基板位置合わせ方法。
【請求項２】
前記決定する工程において決定された前記２つの直線部が、所定の位置に位置するように前記基板を回転する工程を更に含む、請求項１に記載の基板位置合わせ方法。
【請求項３】
前記関連付ける工程に先立ち、前記基板の中心と前記保持回転部の回転中心とを一致させる工程を更に含む、請求項１又は２に記載の基板位置合わせ方法。
【請求項４】
前記決定する工程において決定された前記２つの直線部を、前記２つの回転角度区間の長さに基づいて区別する工程を更に含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の基板位置合わせ方法。
【請求項５】
前記所定の範囲が８５°から９５°までである、請求項１から４のいずれか一項に記載の基板位置合わせ方法。
【請求項６】
周縁部に少なくとも２つの直線部が形成される概ね円形の基板を位置合わせする基板位置合わせ装置であって、
基板を保持して回転する保持回転部と、
前記保持回転部により自転する前記基板の周縁部に向けて発せられた光を受光した受光部から信号を出力する光センサ部と、
前記光センサ部からの信号の強度と前記基板の回転角度とを関連付け、
前記信号の強度の変化に基づいて、前記２つの直線部に対応すべき２つの回転角度区間を検出し、
前記信号の強度に関連付けられた前記回転角度に基づいて、前記２つの回転角度区間の角度差を求め、
前記角度差が所定の範囲内に収まるか否かを判定した結果、前記角度差が所定の範囲内に収まると判定された場合に、前記２つの回転角度区間が、対応する前記２つの直線部に相当すると決定する制御部と
を含む基位置合わせ装置。
【請求項７】
前記保持回転部は、前記制御部により決定された前記２つの直線部が、所定の位置に位置するように前記基板を回転する、請求項６に記載の基板位置合わせ装置。
【請求項８】
前記制御部が、決定された前記２つの直線部を、前記２つの回転角度区間の長さに基づいて区別する、請求項６又は７に記載の基板位置合わせ装置。
【請求項９】
前記所定の範囲が８５°から９５°までである、請求項６から８のいずれか一項に記載の基板位置合わせ装置。
【請求項１０】
請求項１から５のいずれか一項に記載の基板位置合わせ方法を請求項６から１０のいずれか一項に記載の基板位置合わせ装置に実行させるプログラム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプログラムを記憶するコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１】
周縁部に少なくとも２つの直線部が形成される概ね円形の基板を位置合わせする基板位置合わせ方法であって、
基板を保持して回転する保持回転部により前記基板を自転させながら、前記基板の周縁部に向けて発せられた光を受光した受光部から信号を取得し、取得した信号の強度と前記基板の回転角度とを関連付ける工程と、
前記信号の強度の変化に基づいて、前記２つの直線部に対応すべき２つの回転角度区間を検出する工程と、
前記信号の強度に関連付けられた前記回転角度に基づいて、前記２つの回転角度区間の角度差を求める工程と、
前記角度差が所定の範囲内に収まるか否かを判定する工程と、
前記判定する工程において前記角度差が所定の範囲内に収まると判定された場合に、前記２つの回転角度区間が、対応する前記２つの直線部に相当すると決定する工程と
を含む基板位置合わせ方法。
【請求項２】
前記決定する工程において決定された前記２つの直線部が、所定の位置に位置するように前記基板を回転する工程を更に含む、請求項１に記載の基板位置合わせ方法。
【請求項３】
前記関連付ける工程に先立ち、前記基板の中心と前記保持回転部の回転中心とを一致させる工程を更に含む、請求項１又は２に記載の基板位置合わせ方法。
【請求項４】
前記決定する工程において決定された前記２つの直線部を、前記２つの回転角度区間の長さに基づいて区別する工程を更に含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の基板位置合わせ方法。
【請求項５】
前記所定の範囲が８５°から９５°までである、請求項１から４のいずれか一項に記載の基板位置合わせ方法。
【請求項６】
周縁部に少なくとも２つの直線部が形成される概ね円形の基板を位置合わせする基板位置合わせ装置であって、
基板を保持して回転する保持回転部と、
前記保持回転部により自転する前記基板の周縁部に向けて発せられた光を受光した受光部から信号を出力する光センサ部と、
前記光センサ部からの信号の強度と前記基板の回転角度とを関連付け、
前記信号の強度の変化に基づいて、前記２つの直線部に対応すべき２つの回転角度区間を検出し、
前記信号の強度に関連付けられた前記回転角度に基づいて、前記２つの回転角度区間の角度差を求め、
前記角度差が所定の範囲内に収まるか否かを判定した結果、前記角度差が所定の範囲内に収まると判定された場合に、前記２つの回転角度区間が、対応する前記２つの直線部に相当すると決定する制御部と
を含む基位置合わせ装置。
【請求項７】
前記保持回転部は、前記制御部により決定された前記２つの直線部が、所定の位置に位置するように前記基板を回転する、請求項６に記載の基板位置合わせ装置。
【請求項８】
前記制御部が、決定された前記２つの直線部を、前記２つの回転角度区間の長さに基づいて区別する、請求項６又は７に記載の基板位置合わせ装置。
【請求項９】
前記所定の範囲が８５°から９５°までである、請求項６から８のいずれか一項に記載の基板位置合わせ装置。
【請求項１０】
請求項１から５のいずれか一項に記載の基板位置合わせ方法を請求項６から１０のいずれか一項に記載の基板位置合わせ装置に実行させるプログラム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプログラムを記憶するコンピュータ可読記憶媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１６７４７（Ｐ２０１３−１６７４７Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５０４３４（Ｐ２０１１−１５０４３４）
【出願日】平成２３年７月６日（２０１１．７．６）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月６日（２０１１．７．６）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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