(57)【要約】【課題】回転するテーブルにウェハを支持させた時のウェハの位置を精度よくかつ低コストで決定することができるアライメント方法及びアライメント装置を提供する。【解決手段】本発明に係るアライメント方法は、ウェハ４０の端部４５におけるウェハ４０の側面４８に形成されたノッチ４９の内面４９ａを照明した照明光が、内面４９ａによって反射された反射光を用いてウェハ４０の位置決めを行う。また、反射光が内面４９ａによって集光された集光像の画像を撮像した端部４５の位置に基づいて、ウェハ４０を回転させることにより、ウェハ４０の位置決めを行う。【選択図】図１
2018137270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハの端部に形成されたノッチの内面であって、前記ウェハの周縁に沿った方向において前記ウェハの側面に挟まれた前記内面を照明した照明光が、前記内面によって反射された反射光を用いて前記ウェハの位置決めを行う、
アライメント方法。
【請求項２】
前記内面によって前記反射光が線状に集光された線状像の画像を撮像した前記端部の位置に基づいて、前記ウェハを回転させることにより、前記ウェハの位置決めを行う、
請求項１に記載のアライメント方法。
【請求項３】
回転軸を有するテーブル上に前記ウェハを支持し、
前記回転軸を中心に前記テーブルを回転させ、
前記端部を前記照明光で照明し、
前記照明光が前記端部によって反射した前記反射光を対物レンズで集光し、
前記対物レンズにより集光した前記反射光を検出することによって前記端部の画像を撮像し、
オートフォーカス光学系により、前記画像の焦点が合う前記対物レンズの位置であって、前記対物レンズの光軸方向における位置を導き、
前記オートフォーカス光学系が導いた前記位置に前記対物レンズを移動させ、
前記画像のデータに、所定の付加データを付加し、
前記ウェハを一回転させたときの前記光軸方向における前記対物レンズの位置に基づいて、前記回転軸と前記ウェハとの偏芯量を算出し、
前記偏芯量に基づいて前記テーブルを移動させることにより、前記ウェハの位置決めを行う、
請求項１または２に記載のアライメント方法。
【請求項４】
前記付加データを、
前記画像を撮像したときの前記ノッチの位置、前記画像を撮像したときの前記端部の位置、及び、前記光軸方向における前記対物レンズの位置を含むようにする、
請求項３に記載のアライメント方法。
【請求項５】
一方向に並んだ複数の画素によって、前記端部を前記回転軸の方向に沿って撮像する、
請求項３または４に記載のアライメント方法。
【請求項６】
ウェハの端部に形成されたノッチの内面であって、前記ウェハの周縁に沿った方向において前記ウェハの側面に挟まれた前記内面を照明した照明光が、前記内面によって反射された反射光を用いて前記ウェハの位置決めを行う、
アライメント装置。
【請求項７】
前記内面によって前記反射光が線状に集光された線状像の画像を撮像した前記端部の位置に基づいて、前記ウェハを回転させることにより、前記ウェハの位置決めを行う、
請求項６に記載のアライメント装置。
【請求項８】
回転軸を有し、前記ウェハを支持するテーブルと、
前記回転軸を中心に前記テーブルを回転させる第１駆動部と、
前記ウェハの端部を照明する前記照明光を生成する光源と、
前記照明光が前記端部によって反射した前記反射光を集光する対物レンズと、
前記対物レンズを前記対物レンズの光軸方向に移動させる第２駆動部と、
前記対物レンズにより集光した前記反射光を検出することによって前記端部の画像を撮像する撮像部と、
前記撮像部において前記画像の焦点が合う前記光軸方向における前記対物レンズの位置を導くオートフォーカス光学系と、
前記テーブルを移動させる移動手段と、
前記第１駆動部及び前記第２駆動部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記オートフォーカス光学系が導いた前記位置に前記対物レンズを移動させ、
前記画像のデータに、所定の付加データを付加させ、
前記ウェハを一回転させたときの前記光軸方向における前記対物レンズの位置に基づいて、前記回転軸と前記ウェハとの偏芯量を算出し、
前記偏芯量に基づいて前記テーブルを移動させることにより、前記ウェハの位置決めを行う、
請求項６または７に記載のアライメント装置。
【請求項９】
前記付加データは、
前記画像を撮像したときの前記ノッチの位置、前記画像を撮像したときの前記端部の位置、及び、前記光軸方向における前記対物レンズの位置を含む、
請求項８に記載のアライメント装置。
【請求項１０】
前記撮像部は、一方向に並んだ複数の画素を含み、
前記複数の画素は、前記端部を前記回転軸の方向に沿って撮像する、
請求項８または９に記載のアライメント装置。
【請求項１１】
前記撮像部は、２次元に並んだ複数の画素を含む２次元ＣＯＭＳカメラであり、
前記複数の画素は、前記端部を、回転軸の方向及び周方向を辺とした領域ごとに撮像する、
請求項８または９に記載のアライメント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アライメント方法及びアライメント装置に関し、例えば、回転するテーブル上にウェハを支持させた時のウェハの位置決めを行うアライメント方法及びアライメント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェハ中の欠陥を検査する場合において、欠陥の位置を特定するためには、ウェハをテーブル上に精度良くアライメントすることが不可欠である。そのため、ウェハに形成されたノッチを基準にして、テーブル上のウェハの位置決めを行っている（ノッチアライメント）。
【０００３】
例えば、特許文献１〜４には、回転するテーブル上に支持させたウェハに対して、ノッチアライメントを行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０１４６７６号公報
【特許文献２】特開２０１５−０４０６９８号公報
【特許文献３】特開２００２−１３４５７５号公報
【特許文献４】国際公開第２００８／１２３４５９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、ウェハの端部を挟むように設けられた透過センサによって、ウェハのノッチを検出し、ウェハのノッチアライメントを行うことが記載されている。特許文献１に記載された方法では、ノッチアライメントのために、センサやカメラ等、付加的な装置を準備する必要がある。
【０００６】
特許文献２には、ウェハの上方からウェハの複数の点を撮像してアライメント用画像を取得し、アライメント用画像を用いて、パターン形成後のウェハのノッチアライメントを行うことが記載されている。特許文献２に記載された方法では、アライメント用画像を撮像するために、ウェハに正対したカメラや、アライメント用画像と比較するための画像処理用装置を準備する必要がある。
【０００７】
特許文献３及び４には、ウェハの端部の検査装置が記載されている。特許文献３及び４に記載された装置では、ノッチアライメントにより位置決めされたウェハの中心と、ステージの回転中心とが一致していると仮定して検査を行っており、ウェハの中心と、ステージの回転中心との間の偏芯量を考慮しておらず、精度よくウェハの位置決めがされていないおそれがある。
【０００８】
このように、従来のウェハのノッチアライメントでは、ウェハに正対するカメラ等を用いて行われることが一般的であり、そのためのセンサ、カメラ、周辺処理系を準備する必要がある。また、ウェハの中心と、ステージの回転中心との間の偏芯量を考慮しておらず、精度よくウェハの位置決めがされていないおそれがある。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、回転するテーブルにウェハを支持させた時に、ウェハの位置決めを精度よくかつ低コストで行うことができるアライメント方法及びアライメント装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るアライメント方法は、ウェハの端部に形成されたノッチの内面であって、前記ウェハの周縁に沿った方向において前記ウェハの側面に挟まれた前記内面を照明した照明光が、前記内面によって反射された反射光を用いて前記ウェハの位置決めを行う。このような構成により、ウェハの位置決めを精度よくかつ低コストで行うことができる。
【００１１】
また、アライメント方法は、前記内面によって前記反射光が線状に集光された線状像の画像を撮像した前記端部の位置に基づいて、前記ウェハを回転させることにより、前記ウェハの位置決めを行う。このような構成により、ウェハの回転ずれを精度よく補正することができる。
【００１２】
さらに、アライメント方法は、回転軸を有するテーブル上に前記ウェハを支持し、前記回転軸を中心に前記テーブルを回転させ、前記端部を前記照明光で照明し、前記照明光が前記端部によって反射した前記反射光を対物レンズで集光し、前記対物レンズにより集光した前記反射光を検出することによって前記端部の画像を撮像し、オートフォーカス光学系により、前記画像の焦点が合う前記対物レンズの位置であって、前記対物レンズの光軸方向における位置を導き、前記オートフォーカス光学系が導いた前記位置に前記対物レンズを移動させ、前記画像のデータに、所定の付加データを付加し、前記ウェハを一回転させたときの前記光軸方向における前記対物レンズの位置に基づいて、前記回転軸と前記ウェハとの偏芯量を算出し、前記偏芯量に基づいて前記テーブルを移動させることにより、前記ウェハの位置決めを行う。このような構成により、ウェハの偏芯量を精度よくかつ低コストで補正することができる。
【００１３】
前記付加データを、前記画像を撮像したときの前記ノッチの位置、前記画像を撮像したときの前記端部の位置、及び、前記光軸方向における前記対物レンズの位置を含むようにする。このような構成により、回転ずれ及び偏芯量と、ウェハの端部の位置とを対応付けすることができる。
【００１４】
また、一方向に並んだ複数の画素によって、前記端部を前記回転軸方向に沿って撮像する。このような構成により、ウェハの偏芯量を精度よく測定することができる。
【００１５】
本発明に係るアライメント装置は、ウェハの端部に形成されたノッチの内面であって、前記ウェハの周縁に沿った方向において前記ウェハの側面に挟まれた前記内面を照明した照明光が、前記内面によって反射された反射光を用いて前記ウェハの位置決めを行う。このような構成とすることにより、ウェハの位置決めを精度よくかつ低コストで行うことができる。
【００１６】
また、アライメント装置は、前記内面によって前記反射光が線状に集光された線状像の画像を撮像した前記端部の位置に基づいて、前記ウェハを回転させることにより、前記ウェハの位置決めを行う。このような構成により、ウェハの回転ずれを精度よく補正することができる。
【００１７】
さらに、アライメント装置は、回転軸を有し、前記ウェハを支持するテーブルと、前記回転軸を中心に前記テーブルを回転させる第１駆動部と、前記ウェハの端部を照明する前記照明光を生成する光源と、前記照明光が前記端部によって反射した前記反射光を集光する対物レンズと、前記対物レンズを前記対物レンズの光軸方向に移動させる第２駆動部と、前記対物レンズにより集光した前記反射光を検出することによって前記端部の画像を撮像する撮像部と、前記撮像部において前記画像の焦点が合う前記光軸方向における前記対物レンズの位置を導くオートフォーカス光学系と、前記テーブルを移動させる移動手段と、前記第１駆動部及び前記第２駆動部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記オートフォーカス光学系が導いた前記位置に前記対物レンズを移動させ、前記画像のデータに、所定の付加データを付加させ、前記ウェハを一回転させたときの前記光軸方向における前記対物レンズの位置に基づいて、前記回転軸と前記ウェハとの偏芯量を算出し、前記偏芯量に基づいて前記テーブルを移動させることにより、前記ウェハの位置決めを行う。このような構成とすることにより、ウェハの偏芯量を精度よくかつ低コストで補正することができる。
【００１８】
前記付加データは、前記画像を撮像したときの前記ノッチの位置、前記画像を撮像したときの前記端部の位置、及び、前記光軸方向における前記対物レンズの位置を含む。このような構成により、回転ずれ及び偏芯量と、ウェハの端部の位置とを対応付けすることができる。
【００１９】
また、前記撮像部は、一方向に並んだ複数の画素を含み、前記複数の画素は、前記端部を前記回転軸方向に沿って撮像する。このような構成により、ウェハの偏芯量を精度よく測定することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、回転するテーブルにウェハを支持させた時に、ウェハの位置決めを精度よくかつ低コストで行うことができるアライメント方法及びアライメント装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態１に係るアライメント装置の概要を例示した図である。
【図２】ウェハのノッチの形状を例示した上面図である。
【図３】実施形態１に係るアライメント方法を例示したフローチャート図である。
【図４】実施形態１に係るアライメント装置において撮像されたウェハのノッチを例示した図である。
【図５】実施形態１に係るアライメント装置において撮像されたノッチの輝度変化を例示したグラフであり、横軸は、ウェハの周方向における端部の位置を示し、縦軸は、輝度を示す。
【図６】実施形態１に係るアライメント装置において、対物レンズからノッチへの照明光を例示した図である。
【図７】実施形態１に係るアライメント装置において、対物レンズの光軸がノッチの中心部を通る場合の照明光及び反射光を例示した図である。
【図８】実施形態１に係るアライメント装置において、対物レンズの光軸がノッチの中心部とずれた場合の照明光及び反射光を例示した図である。
【図９】実施形態２に係るアライメント装置の構成を例示した図である。
【図１０】実施形態２に係るアライメント装置を例示した構成図である。
【図１１】実施形態２に係る光学系を例示した構成図である。
【図１２】実施形態２に係るアライメント方法を例示したフローチャート図である。
【図１３】実施形態２に係るアライメント方法により測定した偏芯量を例示したグラフであり、横軸は回転角度で示した端部の位置（角度θに対応した位置）であり、縦軸は光軸上の対物レンズの位置が示す偏芯量である。
【図１４】実施形態２に係るアライメント方法により補正した偏芯量を例示したグラフであり、横軸は回転角度で示した端部の位置であり、縦軸は対物レンズの光軸における位置が示す偏芯量である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本実施形態の具体的構成について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施の形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。
【００２３】
（実施形態１）
実施形態１に係るアライメント装置及びアライメント方法を説明する。図１は、実施形態１に係るアライメント装置の概要を例示した図である。図１に示すように、本実施形態に係るアライメント装置１は、テーブル１０及び光学系２０を備えている。アライメント装置１は、テーブル１０に支持したウェハ４０の位置決めを行う装置である。
【００２４】
テーブル１０は、上面を有し、上面上にウェハ４０を支持する。例えば、上面にウェハ４０を吸着させてウェハ４０を支持する。テーブル１０は、上面に垂直な方向の回転軸１４を有している。テーブル１０は、回転軸１４を中心にして回転する。これにより、上面上に支持されたウェハ４０も、回転軸１４を中心にして回転する。回転軸１４を通り、回転軸１４に直交する方向を、径方向とよぶ。ウェハ４０の周縁に沿った方向を周方向と呼ぶ。
【００２５】
ウェハ４０は、円板状の薄い部材であり、例えば、シリコンウェハである。ウェハ４０は、表面４１及び裏面４２を有している。裏面４２がテーブル１０の上面に接している。ウェハ４０は、ウェハ４０の中心４３を通り、表面４１及び裏面４２に直交する中心軸４４を有している。なお、回転軸１４と中心軸４４とのズレ（偏芯量）を考慮した場合については後述する実施形態２で説明する。ウェハ４０はベアウェハでもよい。また、ウェハ４０の表面には、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ−Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の電子回路のパターンが形成されていてもよい。
【００２６】
ウェハ４０の側面４８は、表面４１の周縁と裏面４２の周縁との間に形成されている。ウェハ４０の側面４８は、中心軸４４に平行な面を含んでいる。なお、ウェハ４０の表面４１と側面４８とのなす角部にベベル面が形成されていてもよい。また、ウェハ４０の裏面４２と側面４８とのなす角部にベベル面が形成されていてもよい。
【００２７】
ウェハ４０の端部４５の一部に、ノッチ４９が形成されている。ノッチ４９は、ウェハ４０の側面４８に形成されている。ノッチ４９は、ウェハ４０の表面４１から裏面４２に渡って形成されている。ノッチ４９の内面４９ａは、中心軸４４方向の上方において、ウェハ４０の表面４１と接続している。ノッチ４９の内面４９ａは、中心軸４４方向の下方において、ウェハ４０の裏面４２と接続している。ノッチ４９の内面４９ａは、ウェハ４０の周方向において、ウェハ４０の側面４８と接続している。したがって、ノッチ４９の内面４９ａは、ウェハの周方向において、ウェハ４０の側面４８に挟まれている。なお、ノッチ４９の内面４９ａと、ウェハ４０の表面４１、裏面４２及び側面４８との間に、べベル面が形成されていてもよい。
【００２８】
図２は、ウェハ４０のノッチ４９の形状を例示した上面図である。図２では、ウェハ４０の表面４１において、ノッチ４９が形成された部分のみを例示している。図２に示すように、ウェハ４０の端部４５に形成されたノッチ４９は、湾曲した形状となっている。ノッチ４９の周方向における中心部は、ノッチ４９の径方向における最深部となっている。ノッチ４９の最深部と、ウェハ４０の端部４５との間の長さＤは、例えば、約１．２ｍｍ、スペック上は、１＋０．２５ｍｍとなっている。ノッチ４９の中心部、すなわち、ノッチ４９の最深部を挟んで両側の内面４９ａの間の角度Ｕは、例えば、９０°となっている。ノッチ４９は、中心部を挟んで、左右対称となっている。ウェハ４０をそろえるために、直径３ｍｍのピンＰが差し込めるような形状にノッチ４９は形成されている。例えば、ノッチ４９の内面４９ａは、円筒の側壁の内面に類似した形状となっている。
【００２９】
図１に示すように、光学系２０は、光源５０、対物レンズ６０及び撮像部７０を有している。また、光学系２０は、複数のレンズ及びハーフミラー等の光学部材を有している。
【００３０】
光源５０は、ウェハ４０の端部４５を照明する照明光を生成する。光源５０は、例えば、キセノンランプである。なお、光源５０は、キセノンランプに限らない。光源５０によって生成された照明光は、ノッチ４９の内面４９ａを含むウェハ４０の端部４５を照明する。対物レンズ６０は、照明光がウェハ４０の端部４５、及び、ノッチ４９の内面４９ａによって反射した反射光を集光する。対物レンズ６０の光軸６４は、テーブル１０の回転軸１４に直交する径方向となっている。
【００３１】
撮像部７０は、対物レンズ６０により集光した反射光を検出することによって、ウェハ４０の端部４５の画像を撮像する。撮像部７０は、例えば、撮像カメラにおけるイメージセンサである。
【００３２】
アライメント装置１は、ウェハ４０の端部４５に形成されたノッチ４９の内面４９ａを照明した照明光が、ノッチ４９の内面４９ａによって反射された反射光を用いてウェハ４０の位置決めを行う。
【００３３】
照明光は、例えば、ウェハ４０の中心軸４４に直交するウェハ４０の側方からノッチ４９の内面４９ａを照明する。ノッチ４９の内面４９ａは、円筒の側壁の内面に類似した形状となっている。したがって、ノッチ４９の内面４９ａは、シリンドリカルミラーとして照明光を集光する機能を有している。ノッチ４９の内面４９ａは、鏡面となっている。ウェハ４０の表面にパターンが形成されている場合においても、ウェハ４０の内面４９ａは、鏡面になっていることが多い。
【００３４】
次に、ウェハ４０のアライメント方法を説明する。
図３は、実施形態１に係るアライメント方法を例示したフローチャート図である。図３のステップＳ１１に示すように、まず、回転軸１４を有するテーブル１０上にウェハ４０を支持させる。例えば、テーブル１０の上面上にウェハ４０を吸着させてウェハ４０を支持させる。
【００３５】
次に、図３のステップＳ１２に示すように、ウェハ４０を支持したテーブル１０を、回転軸１４を中心に回転させる。そして、ウェハ４０の端部４５を照明光で照明する。このとき、ステップＳ１３に示すように、ノッチ４９の内面４９ａも照明光で照明される。
【００３６】
次に、照明光がウェハ４０の端部４５によって反射した反射光を対物レンズ６０で集光する。このとき、図３のステップＳ１４に示すように、対物レンズ６０は、照明光がノッチ４９の内面４９ａによって反射した反射光を集光する。ノッチ４９の内面４９ａは、シリンドリカルミラーとして照明光を集光する機能を有している。したがって、反射光は、ノッチ４９の内面４９ａによって線状に集光される。対物レンズ６０は、線状に集光された反射光を集光する。
【００３７】
次に、図３のステップＳ１５に示すように、ノッチ４９の内面４９ａによって反射光が線状に集光された線状像の画像を撮像する。
【００３８】
図４は、実施形態１に係るアライメント装置１において撮像されたウェハ４０のノッチ４９を例示した図である。図４に示すように、ウェハ４０の端部４５によって反射された反射光を用いて撮像すると、ウェハ４０の周方向における端部４５に沿って延びた高輝度の像と、ノッチ４９の中心部に上下方向に細い線状に集光された線状像とを含む画像が撮像される。
【００３９】
図５は、実施形態１に係るアライメント装置１において撮像されたノッチ４９の輝度変化を例示したグラフであり、横軸は、ウェハ４０の周方向における端部の位置を示し、縦軸は、輝度を示す。図５に示すように、ウェハ４０のノッチ４９以外の端部４５の輝度は、ほぼ一定の値となっている。これに対して、ノッチ４９の内面４９ａの部分では、輝度が減少し、低い値となっている。しかしながら、ノッチ４９の内面４９ａの中心部においては、輝度にピークが出現している。なお、ノッチ４９以外の端部４５において、局所的に反射率が低くなって、ノッチ４９のようなイメージが近似的に得られても、ノッチ４９の近傍の領域を指定することにより、ノッチ４９との混同を回避することができる。
【００４０】
図６は、実施形態１に係るアライメント装置１において、対物レンズ６０からノッチ４９への照明光を例示した図である。図６に示すように、ウェハ４０が回転することによりウェハ４０の端部４５を照明する照明光は、ノッチ４９を照明する際には、ノッチ４９の内面４９ａを照明する。例えば、照明光は、対物レンズ６０からケーラー照明としてウェハ４０の端部４５を照明している。照明光がノッチ４９の内面４９ａを照明する際に、照明光は径方向に向かっている。そうすると、ノッチ４９の内面４９ａはシリンドリカルミラー状となっているので、線状の線状像を結像する。
【００４１】
図７は、実施形態１に係るアライメント装置１において、対物レンズ６０の光軸６４がノッチ４９の中心部を通る場合の照明光（図中の点線）及び反射光（図中の実線）を例示した図である。図７に示すように、対物レンズ６０の光軸６４がノッチ４９の中心部を通る場合には、ノッチ４９の内面４９ａで反射した反射光は、焦点面において、線状の線状像を形成する。
【００４２】
図８は、実施形態１に係るアライメント装置１において、対物レンズ６０の光軸６４がノッチ４９の中心部とずれた場合の照明光（図中の点線）及び反射光（図中の実線）を例示した図である。図８に示すように、対物レンズ６０の光軸６４がノッチ４９の中心部とずれた場合には、ノッチ４９の内面４９ａで反射した反射光は、対物レンズ６０に集光されない。よって、図４及び図５で示したように、輝度が低下する。
【００４３】
このように、線状像の画像を撮像した場合におけるウェハ４０の端部４５の位置は、対物レンズ６０の光軸６４がノッチ４９の中心部を通っていることを示している。よって、線状像の画像を撮像したウェハ４０の端部４５の位置に基づいて、ウェハ４０を回転させることにより、ウェハ４０の位置決めを行うことができる。
【００４４】
そこで、図３のステップＳ１６に示すように、線状像の画像が撮像されたウェハ４０の端部４５の位置と、ノッチ４９が本来位置すべき位置との間の回転のずれを算出する。例えば、あらかじめ、ノッチ４９が本来位置すべき位置を、テーブル１０に設けられたエンコーダによって設定しておく。そして、線状像の画像が撮像されたウェハ４０の端部４５の位置を、テーブル１０に設けられたエンコーダによって読み取る。両者のエンコーダ値の差から、回転ずれを算出する。
【００４５】
次に、図３のステップＳ１７に示すように、算出した回転ずれの分だけ、ウェハ４０を回転させる。これにより、ウェハ４０の位置決めを行うことができる。なお、必ずしも算出した回転ずれの分だけ、ウェハ４０を回転させる必要はなく、以降の工程で、回転ずれを考慮して解消するようにしてもよい。
【００４６】
次に、実施形態１に係るアライメント装置１及びアライメント方法の効果を説明する。
アライメント装置１は、ウェハ４０の端部４５に形成されたノッチ４９の内面４９ａを照明した照明光が、ノッチ４９の内面４９ａによって反射された反射光を用いてウェハ４０の位置決めを行っている。よって、ウェハ４０の位置を精度よく決定することができる。特に、ノッチ４９の内面４９ａの形状は、中心部を中心にした対称形に高精度に形成されているので、ウェハ４０の位置を精度よく決定することができる。
【００４７】
また、ウェハ４０の表面４１に正対するカメラ等を必要としないので、低コストでウェハ４０の位置決めを行うことができる。
【００４８】
（実施形態２）
次に、実施形態２に係るアライメント装置２及びアライメント方法を説明する。本実施形態は、実施形態１に比べて、ウェハ４０の偏芯量を測定し、測定した偏芯量に基づいて、ウェハ４０の位置を補正する機能が付加されている。まず、本実施形態のアライメント装置２の構成を説明する。図９は、実施形態２に係るアライメント装置２の構成を例示した図である。図９に示すように、本実施形態に係るアライメント装置２は、テーブル１０、θ軸モータ１５、光学系２０、Ｚ軸モータ２５、制御部３０を備えている。
【００４９】
テーブル１０は、上面１１を有し、上面１１上にウェハ４０を支持する。例えば、上面１１にウェハ４０を吸着させてウェハ４０を支持する。テーブル１０は、上面１１に垂直な方向の回転軸１４を有している。テーブル１０は、回転軸１４を中心にして回転する。これにより、上面１１上に支持されたウェハ４０も、回転軸１４を中心にして回転する。回転軸１４を通り、回転軸１４に直交する方向を、径方向とよび、ウェハ４０の周縁に沿った方向を周方向と呼ぶことは、実施形態１と同様である。
【００５０】
ウェハ４０は、円板状の薄い部材であり、例えば、シリコンウェハである。ウェハ４０は、ウェハ４０の中心４３を通り、表面４１及び裏面４２に直交する中心軸４４を有している。ウェハ４０がテーブル１０上に保持された場合に、ウェハ４０の中心４３と、テーブル１０の回転軸１４との間に位置のズレが生じる場合がある。このように、回転軸１４に対して中心４３がズレることを偏芯しているという。例えば、回転軸１４と、中心４３との間の偏芯量は１００μｍである。ウェハ４０の端部４５の一部には、ノッチ４９が形成されている。
【００５１】
θ軸モータ１５（第１駆動部）は、回転軸１４を中心にテーブル１０を回転させる。θ軸モータ１５は、例えば、テーブル１０の下方に設けられている。θ軸モータ１５の駆動は、制御部３０からの制御信号により制御されている。また、θ軸モータ１５は、回転に関する情報を、例えば、エンコーダにより、制御部３０に対して出力する。
【００５２】
光学系２０は、光源５０、対物レンズ６０、撮像部７０に加えて、オートフォーカス光学系８０を有している。また、光学系２０は、複数のレンズ及びハーフミラー等の光学部材を有していることは、実施形態１と同様である。
【００５３】
光源５０は、ウェハ４０の端部４５を照明する照明光を生成する。対物レンズ６０の光軸６４は、テーブル１０の回転軸１４に直交する径方向となっている。径方向のうち、対物レンズ６０の光軸６４と略一致した方向をＺ軸方向とよぶ。Ｚ軸方向をフォーカス方向ともいう。Ｚ軸方向のうち、回転軸１４から対物レンズ６０へ向かう方向を＋Ｚ軸方向とし、その逆方向を−Ｚ軸方向とする。
【００５４】
対物レンズ６０には、Ｚ軸モータ２５（第２駆動部）が取り付けられている。Ｚ軸モータ２５は、対物レンズ６０を光軸６４方向、すなわち、Ｚ軸方向に移動させる。Ｚ軸モータ２５の駆動は、制御部３０からの制御信号により制御されている。また、Ｚ軸モータ２５は、光軸６４方向における対物レンズ６０の位置に関する情報を、例えば、エンコーダにより、制御部３０に対して出力する。
【００５５】
撮像部７０は、対物レンズ６０により集光した反射光を検出することによって、ウェハ４０の端部４５の画像を撮像する。端部４５には、ノッチ４９も含まれている。撮像部７０は、撮像した端部４５の画像を制御部３０に出力する。
【００５６】
オートフォーカス光学系８０は、撮像部７０においてウェハ４０の端部４５の画像の焦点（ピント）が合う位置であって、光軸６４方向における対物レンズ６０の位置を導き出す。そして、オートフォーカス光学系８０は、導き出した対物レンズ６０の位置の情報を制御部３０に対して出力する。
【００５７】
複数のレンズ及びハーフミラー等の光学部材は、光源５０により生成された照明光をウェハ４０の端部４５に導くとともに、端部４５で反射し、対物レンズ６０で集光された反射光を撮像部７０まで導いている。
【００５８】
制御部３０は、θ軸モータ１５及びＺ軸モータ２５の駆動を制御する。制御部３０は、θ軸モータ１５を駆動させて、テーブル１０を所定の回転速度で回転させる。これにより、制御部３０は、画像を撮像したときのウェハ４０の端部４５の位置を導く出すことができる。また、制御部３０は、オートフォーカス光学系８０から対物レンズ６０の位置の情報を受信する。そして、制御部３０は、Ｚ軸モータ２５を駆動させて、オートフォーカス光学系８０が導いた位置に対物レンズ６０を移動させる。
【００５９】
テーブル１０の回転に伴って、ウェハ４０も回転する。テーブル１０の回転軸１４と、ウェハ４０の中心４３とが偏芯している場合には、ウェハ４０の回転に伴って、Ｚ軸上における端部４５の位置が変化する。オートフォーカス光学系８０は、端部４５の画像の焦点（ピント）のズレから、Ｚ軸上における端部４５の位置の変化を感知する。そして、オートフォーカス光学系８０は、端部４５の画像の焦点が合う対物レンズ６０の位置を導き、その位置の情報を制御部３０に出力する。制御部３０は、オートフォーカス光学系８０から受信した位置の情報に基づいて、対物レンズ６０の位置を移動させる。ウェハ４０が回転し続けることによって、Ｚ軸上の端部４５の位置が変化する。オートフォーカス光学系８０は、その変化に追随するように対物レンズ６０の位置を制御部３０に対して出力する。制御部３０は、オートフォーカス光学系８０から受信した位置に対物レンズ６０を追随させる。このようにして、制御部３０は、対物レンズ６０の位置のフィードバック制御を行う。
【００６０】
制御部３０は、また、撮像部７０から受信した画像のデータに、所定の付加データを付加する。付加データは、例えば、画像を撮像したときのウェハ４０の端部４５の回転角度で示した位置及び光軸６４方向における対物レンズ６０の位置を含んでいる。また、付加データは、線状像を含む画像を撮像したときのノッチ４９の位置を含んでいる。ノッチ４９の位置も回転角度で示している。なお、付加データは、これらに限らない。制御部３０、例えば、ＰＣ（Personal Computer）である。
【００６１】
次に、実施形態２に係るアライメント装置の構成の詳細を説明する。図１０は、実施形態２に係るアライメント装置２を例示した構成図である。図１０に示すように、テーブル１０は、Ｒ軸テーブル１３、ガイド１６ａ及び１６ｂ、θ軸テーブル１７及び真空チャック１８を有している。また、制御部３０は、軸制御処理部３１、カメラ制御部３２、オートフォーカス制御部３３及びデータ処理部３４を有している。
【００６２】
Ｒ軸テーブル１３は、ガイド１６ａ及び１６ｂ上に設けられている。ガイド１６ａ及び１６ｂは、例えば、ステージ上に固定され、対物レンズ６０の光軸６４方向と同じ方向、すなわち、Ｚ軸方向に延びている。Ｒ軸テーブル１３は、ガイド１６ａ及び１６ｂに沿って移動することにより、テーブル１０上に支持されたウェハ４０をＺ軸方向に沿って移動させることができる。このように、Ｒ軸テーブル１３は、テーブル１０を移動させる移動手段となるものである。なお、偏芯量を補正できるように移動できれば、ガイド１６ａ及び１６ｂの延びる方向、並びに、Ｒ軸テーブル１３の移動は、Ｚ軸方向に限らない。
【００６３】
Ｒ軸テーブル１３は、Ｒ軸モータ１２の駆動により移動する。Ｒ軸モータ１２の駆動は、モータドライバ１９を介して、制御部３０における軸制御処理部３１により制御される。例えば、Ｒ軸テーブル１３の移動開始、移動停止、移動速度の変更は、モータドライバ１９を介して、制御部３０がＲ軸モータ１２を制御することにより行われる。また、Ｒ軸モータ１２は、テーブル１０の位置に関する情報を、例えば、エンコーダにより、制御部３０に対して出力する。
【００６４】
θ軸テーブル１７は、Ｒ軸テーブル１３上に設けられている。θ軸テーブル１７は、テーブル１０における回転する部材であり、回転軸１４を中心にして回転する。θ軸テーブル１７は、θ軸モータ１５の駆動により回転する。
【００６５】
真空チャック１８は、θ軸テーブル１７上に設けられている。真空チャック１８は、テーブル１０の上面１１に載置されたウェハ４０を吸着して、ウェハ４０をテーブルに支持する。
【００６６】
θ軸モータ１５は、θ軸テーブル１７を回転させる。θ軸モータ１５の駆動は、モータドライバ１９ａを介して、制御部３０における軸制御処理部３１により制御される。例えば、θ軸テーブル１７の回転開始、回転停止、回転速度の変更は、モータドライバ１９ａを介して、制御部３０がθ軸モータ１５を制御することにより行われる。
【００６７】
ウェハ４０は、テーブル１０の上面１１上に、真空チャック１８により支持されている。ウェハ４０の裏面４２が真空チャック１８に吸着されている。ウェハ４０の表面４１において、回転軸１４との交点を回転中心４６とする。偏芯している場合には、中心４３と回転中心４６との間にはズレが生じている。
【００６８】
ウェハ４０の表面において、回転中心４６から任意の方句へ延ばした直線を基準線４７とする。例えば、回転中心４６からノッチ４９へ延ばした直線を基準線４７としてもよい。ウェハ４０の任意の端部４５の位置を、その端部４５から回転中心４６までを結ぶ直線と、基準線４７との間の回転角度θによって規定する。したがって、ウェハ４０の端部４５は、全周にわたる０°〜３６０°までの回転角度θで対応付けることができる。
【００６９】
基準線４７に対応した端部４５の回転角度で示した位置は、０°である。基準線４７から３０°回転した直線に対応した端部４５の回転角度で示した位置は、３０°である。測定開始時に、基準線４７に対応した０°の回転角度で示した位置の端部４５を撮像したとする。そうすると、テーブル１０の回転に伴って、撮像する端部４５の回転角度で示した位置は、０°から回転角度θが増加する。そして、撮像する端部４５の回転角度で示した位置が３６０°になったとき、ウェハ４０は一回転したことになる。
【００７０】
軸制御処理部３１は、θ軸テーブル１７のエンコーダによる回転の情報から、画像を撮像したときの端部４５の回転角度で示した位置情報を取得し、データ処理部３４に転送する。データ処理部３４は受信した位置の情報を付加データとして保存する。
【００７１】
ウェハ４０の端部４５にべベル面が形成されていてもよい。撮像部７０は、べベル面を含めた端部４５を撮像してもよいし、べベル面の間の端面を撮像してもよい。
【００７２】
光学系２０には、フォーカス移動軸２１が取り付けられている。フォーカス移動軸２１は、対物レンズ６０を、対物レンズ６０の光軸６４方向、すなわち、Ｚ軸方向に移動させる。フォーカス移動軸２１は、Ｚ軸モータ２５の駆動により作動する。Ｚ軸モータ２５の駆動は、モータドライバ２９を介して、制御部３０における軸制御処理部３１により制御される。例えば、フォーカス移動軸２１の移動開始、移動停止、移動速度の変更は、モータドライバ２９を介して、制御部３０がＺ軸モータ２５を制御することにより行われる。
【００７３】
図１１は、実施形態２に係る光学系を例示した構成図である。図１０及び１１に示すように、光学系２０は、光源５０、対物レンズ６０、撮像部７０、オートフォーカス光学系８０並びにレンズ及びハーフミラー等の光学部材を有している。
【００７４】
光源５０で生成された照明光は、ハーフミラー２２ａで反射され、レンズ２３ａを透過する。例えば、レンズ２３ａはｆ８０のレンズである。レンズ２３ａを透過した照明光は、ハーフミラー２２ｂで反射され、レンズ２３ｂを透過する。例えば、レンズ２３ｂはｆ５０のレンズである。レンズ２３ｂを透過した照明光は、対物レンズ６０で集光されて、ウェハ４０の端部４５を照明する。例えば、対物レンズ６０は、ｆ２０である。
【００７５】
一方、ウェハ４０の端部４５で反射した反射光は、対物レンズ６０で集光される。そして、対物レンズ６０で集光された反射光は、レンズ２３ｂを透過し、ハーフミラー２２ｂに入射する。ハーフミラー２２ｂに入射した反射光の一部は、オートフォーカス光学系８０に入射する。
【００７６】
オートフォーカス光学系８０は、例えば、レンズ２３ｃ、ハーフミラー２２ｃ及びフォトダイオード（ＰＤ：Photodiode）２４ａ及び２４ｂを有し、位相差オートフォーカス方式で焦点を合わせる。
【００７７】
位相差オートフォーカス方式では、例えば、レンズ２３ｃから入った反射光をハーフミラー２２ｃで２つに分離し、フォトダイオード２４ａ及び２４ｂに導く。フォトダイオード２４ａ及び２４ｂで結像した２つの画像からピントの方向と量を判断する。これにより、対物レンズ６０を＋Ｚ軸方向または−Ｚ軸方向に移動させる量を導き出す。なお、オートフォーカス光学系８０は、位相差オートフォーカス方式に限らない。コントラスト方式、補助光方式、コンフォーカル方式でもよい。
【００７８】
このようにして、オートフォーカス光学系８０は、撮像部７０において端部４５の画像の焦点が合う対物レンズ６０の位置を導く。そして、オートフォーカス光学系８０は、導いた対物レンズ６０の位置を制御部３０のオートフォーカス制御部３３に出力する。オートフォーカス制御部３３は、オートフォーカス光学系８０から受信した対物レンズ６０の位置の情報を軸制御処理部３１に転送する。軸制御処理部３１は、受信した位置の情報に基づいて対物レンズ６０の位置を移動させる。ウェハ４０の回転に伴って、Ｚ軸上の端部４５の位置が変化する。その変化に追随するように、制御部３０は、対物レンズ６０の位置を移動させる。このようにして、制御部３０は、フィードバック制御を行う。
【００７９】
なお、ウェハ４０の回転速度が速い場合には、ノッチ４９の部分において、オートフォーカス光学系８０が導いた焦点が合う位置に、対物レンズ６０を追随させることができない場合がある。しかしながら、ノッチ４９の部分においては、前述したように、例えば、ノッチ４９の内面４９ａによって集光された線状像を撮像する。また、オートフォーカス光学系８０によるオートフォーカスを停止させてもよい。オートフォーカスを停止させた場合でも、ノッチ４９の部分においては、ノッチ４９の内面４９ａによって集光された線状像を撮像することができる。
【００８０】
オートフォーカス制御部３３は、オートフォーカス光学系８０から受信した対物レンズ６０の位置の情報をデータ処理部３４に転送する。データ処理部３４は受信した対物レンズ６０の位置の情報を付加データとして保存する。
【００８１】
ハーフミラー２２ｂに入射した反射光の一部は、ハーフミラー２２ｂで反射する。そして、反射光は、レンズ２３ａを透過し、ハーフミラー２２ａに入射する。ハーフミラー２２ａに入射した反射光の一部は、ハーフミラー２２ａを透過し、撮像部７０に入射する。撮像部７０は、入射した反射光を検出して、端部４５の画像を取得する。
【００８２】
撮像部７０は、例えば、撮像カメラにおけるイメージセンサである。例えば、撮像部７０は、リニア状に一方向に並んだ複数の画素７１を含んでいる。例えば、リニア状に、１０２４ピクセルの画素７１が並んでいる。例えば、０番目から１０２３番目までの画素７１が並んでいる。一方向に並んだ複数の画素７１は、ウェハ４０の端部４５を回転軸１４方向に沿って撮像する。例えば、０番目の画素７１は、端部４５の回転軸１４方向に延びた領域の最も裏面４２側の部分を撮像し、１０２３番目の画素７１は、最も表面４１側の部分を撮像する。すなわち、小さい番号の画素７１ほど、裏面４２側の部分を撮像し、大きい番号の画素７１ほど、表面４１側の部分を撮像する。なお、小さい番号の画素７１ほど表面４１側の部分を撮像するようにしてもよい。このように、撮像部７０は、ウェハ４０の端部４５の回転軸１４方向に沿って延びた領域の画像を取得する。撮像部７０は、取得した画像の情報を制御部３０のカメラ制御部３２に出力する。なお、撮像部７０は、２次元に並んだ複数の画素を含む２次元ＣＯＭＳカメラでもよい。２次元に並んだ複数の画素は、端部４５を、回転軸１４の方向及び周方向を辺とした領域ごとに撮像する。
【００８３】
カメラ制御部３２は、撮像部７０が撮像した画像のデータを受信する。カメラ制御部３２は、受信した画像のデータをデータ処理部３４に転送する。カメラ制御部３２は、撮像部７０の撮像の開始、終了、その他の撮像に関する動作を制御する。
【００８４】
データ処理部３４は、画像のデータに、付加データを付加する。画像データは、１０２４ピクセルの画素７１に対応したデータとなっている。ひとつの画素７１のデータは、例えば、１６ビットのデータとなっている。データ処理部３４は、画像のデータに数ピクセル分の付加データを付加する。例えば、データ処理部３４は、付加データとして、画像を撮像したときの端部４５の回転角度で示した位置（θ角度で対応付けられたデータ）と、対物レンズ６０の位置（フォーカス軸における位置のデータ）と、を付加する。また、付加データは、ノッチ４９の回転角度で示した位置を含んでいる。データ処理部３４は、画像の撮像に同期させて、付加データを付加する。なお、付加データは、画像を撮像したときの端部４５の回転角度で示した位置、対物レンズ６０の位置、及び、ノッチ４９の回転角度で示した位置に限らない。
【００８５】
次に、実施形態２に係るアライメント装置２の動作として、アライメント方法を説明する。図１２は、実施形態２に係るアライメント方法を例示したフローチャート図である。
【００８６】
まず、図１２のステップＳ２１及び図９〜図１０に示すように、テーブル１０上にシリコンウェハ等のウェハ４０を支持させる。そして、真空チャック１８によりテーブル１０上にウェハ４０を吸着させる。これにより、回転軸１４を有するテーブル１０上にウェハ４０を支持する。なお、ウェハ４０としては、シリコンウェハに限らない。
【００８７】
次に、制御部３０における軸制御処理部３１を起動させ、モータドライバ１９ａに対して、θ軸モータ１５を駆動させる制御信号を出力させる。これにより、モータドライバ１９ａは、θ軸モータ１５を駆動させて、図１２のステップＳ２２に示すように、ウェハ４０を支持したテーブル１０を、回転軸１４を中心に所定の回転速度で回転させる。
【００８８】
また、テーブル１０の回転の情報から、画像を撮像したときの端部４５の回転角度で示した位置情報を取得する。例えば、軸制御処理部３１により、画像を撮像したときの端部４５の回転角度で示した位置情報を取得する。取得した位置情報をデータ処理部３４に転送し、付加データとして保存する。
【００８９】
θ軸テーブル１７の回転により、θ軸テーブル１７に支持されたウェハ４０も回転する。このとき、θ軸テーブル１７の回転軸１４と、ウェハ４０の中心４３との間にズレが発生する場合があり、このズレを偏芯量ということは上述したとおりである。
【００９０】
次に、光学系２０を構成する光学部材を所定の位置に配置させる。すなわち、光源５０により生成された照明光がウェハ４０の端部４５を照明するとともに、照明光が端部４５によって反射された反射光を対物レンズ６０で集光するようにする。また、対物レンズ６０の光軸６４を、テーブル１０の回転軸１４の径方向に合わせる。その方向をＺ軸方向とするとともに、対物レンズ６０をウェハ４０の端部４５に対向させる。
【００９１】
次に、光源５０を起動させて、照明光を生成し、図１２のステップＳ２３に示すように、ウェハ４０の端部４５を照明光で照明する。その際に、ノッチ４９の内面４９ａも照明光で照明する。そして、図１２のステップＳ２４に示すように、照明光が端部４５によって反射した反射光を対物レンズ６０で集光する。その際に、照明光がノッチ４９の内面４９ａによって反射した反射光も集光する。
【００９２】
次に、対物レンズ６０で集光された反射光の一部を、オートフォーカス光学系８０に到達させる。そして、端部４５の画像の焦点を合わせるオートフォーカス光学系８０により、撮像部７０において端部４５の画像の焦点が合う対物レンズ６０の位置を導く。そして、導いた対物レンズ６０の位置まで、対物レンズ６０を光軸６４方向、すなわちＺ軸方向に移動させる。
【００９３】
また、対物レンズ６０の位置の情報を取得する。例えば、オートフォーカス制御部３３により、撮像部７０において端部４５の画像の焦点が合う対物レンズ６０の位置の情報を取得する。取得した位置情報をデータ処理部３４に転送し、付加データとして保存する。
【００９４】
一方、対物レンズ６０で集光された反射光の一部を、撮像部７０に到達させる。そして、対物レンズ６０により集光した反射光を撮像部７０で検出することによって、図１２のステップＳ２５に示すように、端部４５の画像を撮像する。その際に、ノッチ４９の部分においては、ノッチ４９の内面４９ａによって線状に集光された線状像を含む画像を撮像する。
【００９５】
次に、撮像部７０が撮像した画像のデータを制御部３０に出力する。そして、制御部３０において、撮像部７０から受信した画像のデータに、所定の付加データを付加する。例えば、付加データとして、画像を撮像したときの端部４５の位置と、光軸６４方向における対物レンズ６０の位置とを含むようにする。画像を撮像したときの端部４５の位置には、線状像を撮像したときの端部４５の位置が含まれている。端部４５の位置は、回転角度で示されている。
【００９６】
図１３は、実施形態２に係るアライメント方法により測定した偏芯量を例示したグラフであり、横軸は回転角度で示した端部の位置（角度θに対応した位置）であり、縦軸は光軸上の対物レンズの位置が示す偏芯量である。点線は、偏芯がない理想的な場合を示している。
【００９７】
図１３に示すように、シリコンウェハ等のウェハ４０の真円度は、その加工法により、高精度に確保されており、ウェハ４０偏芯量は、回転角度に関して正弦波となっている。すなわち、回転角度で示した端部４５の位置によって、光軸６４上の対物レンズ６０の位置は、正弦波の関数として変化している。例えば、図１３に示すように、０°及び１８０°の回転角度に対応した端部４５を撮像した時の対物レンズ６０の位置は、偏芯が小さい理想的な位置となっている。一方、９０°の回転角度に対応した端部４５を撮像した時の対物レンズ６０の位置は、＋Ｚ軸方向に大きく変化しており、２７０°の回転角度に対応した端部４５を撮像した時の対物レンズ６０の位置は、逆に−Ｚ軸方向に大きく変化している。このように、回転角度と、その回転角度における偏芯量とを正弦波にフィッティングさせることにより、回転角度と偏芯量との関係を導き出し、補正量を算出する。なお、正弦波にフィッティングさせずに、測定した各回転角度における偏芯量のデータそのものを用いて補正してもよい。
【００９８】
図１２のステップＳ２６に示すように、制御部３０は、ウェハ４０を一回転させたときの光軸６４方向における対物レンズ６０の位置に基づいて、回転軸１４とウェハ４０との偏芯量を算出する。例えば、制御部３０は、回転軸１４と中心４３との間の偏芯量として、対物レンズ６０の位置における（最大値＋最小値）／２の値を算出する。このようにして、アライメント装置２は、偏芯量を算出する。
【００９９】
また、制御部３０は、線状像の画像が撮像されたウェハ４０の端部４５の位置と、ノッチ４９が本来位置すべき位置との間の回転のずれを算出する。
【０１００】
次に、アライメント装置２により、偏芯量及び回転のずれを補正する。
図１２のステップＳ２７に示すように、制御部３０は、アライメント装置２で算出した偏芯量に基づいて、テーブル１０を移動させることにより偏芯量を補正する。具体的には、制御部３０の軸制御処理部３１は、データ処理部３４に保存してある回転角度θに対応した端部４５の位置における偏芯量を打ち消すように、すなわち、回転角度θに対応した端部４５の位置における偏芯量と逆方向の移動量となるように、Ｒ軸テーブル１３を光軸６４方向に移動させる。例えば、９０°の回転角度に対応した端部４５が撮像する位置にきたときには、Ｒ軸テーブル１３を−Ｚ軸方向に移動させる。また、２７０°の回転角度に対応した端部４５が撮像する位置にきたときには、Ｒ軸テーブル１３を＋Ｚ軸方向に移動させる。Ｒ軸テーブル１３の駆動は、モータドライバ１９を介して制御部３０により制御される。なお、フィードバック制御においては、Ｒ軸テーブルの駆動及びＺ軸方向への対物レンズ６０の駆動における応答の遅れが生じる場合には、その遅れ分を考慮した付加データを使用することができる。
【０１０１】
図１４は、実施形態２に係るアライメント方法により補正した偏芯量を例示したグラフであり、横軸は回転角度で示した端部の位置であり、縦軸は対物レンズの光軸における位置が示す偏芯量である。図１４に示すように、偏芯量を打ち消すようにテーブル１０をＺ軸方向に移動させることにより、偏芯量を抑制することができる。
【０１０２】
また、制御部３０は、線状像の画像が撮像されたウェハ４０の端部４５の位置と、ノッチ４９が本来位置すべき位置との間の回転のずれに基づいてテーブル１０を回転させる。
【０１０３】
次に、本実施形態に係るアライメント装置２及びアライメント方法の効果を説明する。
アライメント装置２は、オートフォーカスにより導いた対物レンズ６０の位置から、ウェハ４０の偏芯量を算出している。これにより、ウェハ４０の偏芯量を精度よくかつ低コストで測定することができる。
【０１０４】
また、画像データに、画像を撮像したときの端部４５の回転角度で示した位置、ノッチ４９の回転角度で示した位置、及び、光軸６４方向における対物レンズ６０の位置、を付加している。これにより、これらの位置と、画像とを対応させることができる。また、データの付加は、撮像と同時に行われるので、データの取得に要する時間を短縮することができる。
【０１０５】
さらに、撮像部７０は一方向に並んだ複数の画素７１を含むようにし、端部４５を回転軸１４方向に沿って撮像している。よって、端部４５を細かく撮像することができ、偏芯量の精度をより向上させることができる。
【０１０６】
付加データに、端部４５の位置及び対物レンズ６０の位置以外のデータを付加することもでき、これにより、種々のデータを画像データに付加することができる。
【０１０７】
アライメント装置２においては、光学系２０のレンズ等により、例えば、端部４５を８倍の画像として撮像する。また、撮像部７０においては、例えば、１４μｍの幅のピクセルを１０２４個一列に配置している。よって、視野は、１４μｍ×１０２４ピクセル÷８より、１．７９２ｍｍとなる。また、３００ｍｍのウェハの周囲長は、９４２．４７ｍｍである。したがって、ウェハの周囲を撮像する場合には、５２５枚の画像が撮像される。一方、撮像部７０を６０ｋＨｚで動作させているので、５２５枚×１０２４ピクセル÷６０より、８．９６秒で１回転させることにより、１回転分の端部４５の画像を取得することができる。すなわち、回転速度を０．１１ｒｐｓとすることができる。このように、８．９６秒でウェハ４０を１回転させることにより、ウェハ４０の端部４５の画像と、画像を撮像したときの端部４５の位置及び光軸６４方向における対物レンズ６０の位置を得ることができる。よって、偏芯量の測定に要する時間を短縮することができる。
【０１０８】
また、ウェハ４０の表面４１の部分の画像を取得することなく、偏芯量を測定することができるので、撮像に要する時間を短縮し、画像を保存するメモリを小さくすることができる。
【０１０９】
さらに、アライメント装置２を、そのまま偏芯量の補正に用いることができるので、ウェハ４０の偏芯量の補正に要する時間を短縮することができる。また、アライメント装置２を用いて偏芯量を抑制したウェハ４０のスキャンをすることができる。
【０１１０】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態よる限定は受けない。
【符号の説明】
【０１１１】
１  アライメント装置
１０  テーブル
１１  上面
１２  Ｒ軸モータ
１３  Ｒ軸テーブル
１４  回転軸
１５  θ軸モータ（第１駆動部）
１６ａ、１６ｂ  ガイド
１７  θ軸テーブル
１８  真空チャック
１９  モータドライバ
２０  光学系
２１  フォーカス移動軸
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ  ハーフミラー
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ  レンズ
２４ａ、２４ｂ  フォトダイオード
２５  Ｚ軸モータ（第２駆動部）
２９  モータドライバ
３０  制御部
３１  軸制御処理部
３２  カメラ制御部
３３  オートフォーカス制御部
３４  データ処理部
４０  ウェハ
４１  表面
４２  裏面
４３  中心
４４  中心軸        
４５  端部
４６  回転中心
４７  基準線
４８  側面
４９  ノッチ
４９ａ  内面
５０  光源
６０  対物レンズ
６４  光軸
７０  撮像部
７１  画素
８０  オートフォーカス光学系
【図１】
2018137270.tif 000003
【図２】
2018137270.tif 000004
【図３】
2018137270.tif 000005
【図４】
2018137270.tif 000006
【図５】
2018137270.tif 000007
【図６】
2018137270.tif 000008
【図７】
2018137270.tif 000009
【図８】
2018137270.tif 000010
【図９】
2018137270.tif 000011
【図１０】
2018137270.tif 000012
【図１１】
2018137270.tif 000013
【図１２】
2018137270.tif 000014
【図１３】
2018137270.tif 000015
【図１４】
2018137270.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月11日(2017.7.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハの端部に形成されたノッチの内面であって、前記ウェハの周縁に沿った方向において前記ウェハの側面に挟まれた前記内面を照明した照明光が、前記内面によって反射された反射光を用いて前記ウェハの位置決めを行うアライメント方法であって、
前記内面によって前記反射光が線状に集光された線状像の画像を撮像した前記端部の位置に基づいて、前記ウェハを回転させることにより、前記ウェハの位置決めを行う、
アライメント方法。
【請求項２】
回転軸を有するテーブル上に前記ウェハを支持し、
前記回転軸を中心に前記テーブルを回転させ、
前記端部を前記照明光で照明し、
前記照明光が前記端部によって反射した前記反射光を対物レンズで集光し、
前記対物レンズにより集光した前記反射光を検出することによって前記端部の画像を撮像し、
オートフォーカス光学系により、前記画像の焦点が合う前記対物レンズの位置であって、前記対物レンズの光軸方向における位置を導き、
前記オートフォーカス光学系が導いた前記位置に前記対物レンズを移動させ、
前記画像のデータに、所定の付加データを付加し、
前記ウェハを一回転させたときの前記光軸方向における前記対物レンズの位置に基づいて、前記回転軸と前記ウェハとの偏芯量を算出し、
前記偏芯量に基づいて前記テーブルを移動させることにより、前記ウェハの位置決めを行う、
請求項１に記載のアライメント方法。
【請求項３】
前記付加データを、
前記画像を撮像したときの前記ノッチの位置、前記画像を撮像したときの前記端部の位置、及び、前記光軸方向における前記対物レンズの位置を含むようにする、
請求項２に記載のアライメント方法。
【請求項４】
一方向に並んだ複数の画素によって、前記端部を前記回転軸の方向に沿って撮像する、
請求項２または３に記載のアライメント方法。
【請求項５】
ウェハの端部に形成されたノッチの内面であって、前記ウェハの周縁に沿った方向において前記ウェハの側面に挟まれた前記内面を照明した照明光が、前記内面によって反射された反射光を用いて前記ウェハの位置決めを行うアライメント装置であって、
前記内面によって前記反射光が線状に集光された線状像の画像を撮像した前記端部の位置に基づいて、前記ウェハを回転させることにより、前記ウェハの位置決めを行う、
アライメント装置。
【請求項６】
回転軸を有し、前記ウェハを支持するテーブルと、
前記回転軸を中心に前記テーブルを回転させる第１駆動部と、
前記ウェハの端部を照明する前記照明光を生成する光源と、
前記照明光が前記端部によって反射した前記反射光を集光する対物レンズと、
前記対物レンズを前記対物レンズの光軸方向に移動させる第２駆動部と、
前記対物レンズにより集光した前記反射光を検出することによって前記端部の画像を撮像する撮像部と、
前記撮像部において前記画像の焦点が合う前記光軸方向における前記対物レンズの位置を導くオートフォーカス光学系と、
前記テーブルを移動させる移動手段と、
前記第１駆動部及び前記第２駆動部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記オートフォーカス光学系が導いた前記位置に前記対物レンズを移動させ、
前記画像のデータに、所定の付加データを付加させ、
前記ウェハを一回転させたときの前記光軸方向における前記対物レンズの位置に基づいて、前記回転軸と前記ウェハとの偏芯量を算出し、
前記偏芯量に基づいて前記テーブルを移動させることにより、前記ウェハの位置決めを行う、
請求項５に記載のアライメント装置。
【請求項７】
前記付加データは、
前記画像を撮像したときの前記ノッチの位置、前記画像を撮像したときの前記端部の位置、及び、前記光軸方向における前記対物レンズの位置を含む、
請求項６に記載のアライメント装置。
【請求項８】
前記撮像部は、一方向に並んだ複数の画素を含み、
前記複数の画素は、前記端部を前記回転軸の方向に沿って撮像する、
請求項６または７に記載のアライメント装置。
【請求項９】
前記撮像部は、２次元に並んだ複数の画素を含む２次元ＣＭＯＳカメラであり、
前記複数の画素は、前記端部を、回転軸の方向及び周方向を辺とした領域ごとに撮像する、
請求項６または７に記載のアライメント装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
撮像部７０は、例えば、撮像カメラにおけるイメージセンサである。例えば、撮像部７０は、リニア状に一方向に並んだ複数の画素７１を含んでいる。例えば、リニア状に、１０２４ピクセルの画素７１が並んでいる。例えば、０番目から１０２３番目までの画素７１が並んでいる。一方向に並んだ複数の画素７１は、ウェハ４０の端部４５を回転軸１４方向に沿って撮像する。例えば、０番目の画素７１は、端部４５の回転軸１４方向に延びた領域の最も裏面４２側の部分を撮像し、１０２３番目の画素７１は、最も表面４１側の部分を撮像する。すなわち、小さい番号の画素７１ほど、裏面４２側の部分を撮像し、大きい番号の画素７１ほど、表面４１側の部分を撮像する。なお、小さい番号の画素７１ほど表面４１側の部分を撮像するようにしてもよい。このように、撮像部７０は、ウェハ４０の端部４５の回転軸１４方向に沿って延びた領域の画像を取得する。撮像部７０は、取得した画像の情報を制御部３０のカメラ制御部３２に出力する。なお、撮像部７０は、２次元に並んだ複数の画素を含む２次元ＣＭＯＳカメラでもよい。２次元に並んだ複数の画素は、端部４５を、回転軸１４の方向及び周方向を辺とした領域ごとに撮像する。