(57)【要約】【課題】半導体基板の搬送時間を短縮する半導体基板搬送装置及び半導体基板の搬送方法及びその搬送方法を用いた半導体基板上の半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】半導体基板搬送装置１００は、一部に光が透過する強化ガラス部分９を有するウェハハンド３で半導体基板２を保持し、搬送する。そして、ウェハハンド３で半導体基板２を保持した状態で認識カメラ５によって半導体基板２の平面画像を取得し、この平面画像に基づいて所定の位置からのずれ量を検出し、位置補正を行う。【選択図】図２
2019096686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を保持し搬送する保持具を備える半導体基板搬送装置であって、
保持具の一部に光透過部分を有することを特徴とする半導体基板搬送装置。
【請求項２】
前記光透過部分は、前記保持具で前記半導体基板を保持した際に、少なくとも前記半導体基板周縁部と前記保持具が平面視において重なる部分であることを特徴とする請求項１に記載の半導体基板搬送装置。
【請求項３】
前記保持具と、
前記保持具に保持された前記半導体基板に対し光照射を行うライトボックスと、
前記半導体基板に対し前記ライトボックスと反対側の位置に設置され、前記半導体基板の平面画像データを撮影する認識カメラと、
前記平面画像データに対し所定の位置からのずれ量を検出し、前記ずれ量を補正する位置補正データを生成する画像データ演算処理部と、
前記位置補正データを基に前記ずれ量を補正可能な半導体基板設置部とを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体基板搬送装置。
【請求項４】
前記半導体基板設置部は、前記位置補正データを基に回転角度を制御可能な回転テーブルを備えることを特徴とする請求項３に記載の半導体基板搬送装置。
【請求項５】
半導体基板の搬送方法であって、
一部に光透過部分を有する保持具で前記半導体基板を保持した状態で認識カメラによって前記半導体基板の平面画像を取得し、前記平面画像に基づいて所定の位置からのずれ量を検出し、位置補正を行うことを特徴とする半導体基板の搬送方法。
【請求項６】
半導体基板表面に形成される半導体装置の製造方法であって、
請求項５に記載の前記半導体基板の搬送方法を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
半導体基板の表面に形成される半導体装置の製造方法であって、
一部に光透過部分を有する保持具で第１の位置にある半導体基板を保持し取り出す工程と、
前記半導体基板を保持した状態で、切れ目の無い周辺部を有する前記半導体基板の平面画像を、認識カメラによって取得する工程と、
前記平面画像に基づいて所定の位置からのずれ量を検出し、位置補正を行う工程と、
前記位置補正が行われた前記半導体基板を第２の位置に設置する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板搬送装置及び半導体基板の搬送方法及びその搬送方法を用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周縁部にオリエンテーションフラットやノッチなどの外周不連続部分を備える円板形状をした半導体基板（ウェハとも称する）の加工や検査などの工程では、半導体基板搬送装置において半導体基板の外周不連続部分の位置や中心の位置などを特定し、位置ずれの補正を行って所定の位置に設置してから加工や検査などの処理に進める。半導体基板搬送装置は、その後の加工や検査を高精度に行うために、加工や検査処理前の半導体基板の設置位置を常に一定に維持することが求められる。
【０００３】
例えば、特許文献１（特に、［従来技術］参照）には、半導体基板をカメラで撮影し、画像処理を行う事で半導体基板の中心位置や外周不連続部分の向きなどの位置ずれを特定し、所定の位置に設置する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０００−５０５２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されている方法では、半導体基板の形状や位置を特定するために、支持体の上に半導体基板を設置しその平面画像をカメラで撮影しその画像を処理する時間が必要である。そのため、位置ずれの補正に時間を要し半導体基板の搬送時間の短縮と、その半導体基板の表面に形成される半導体装置の製造における工期の短縮に改善の余地がある。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑み、半導体基板の搬送にかかる時間を短縮することが可能な半導体基板搬送装置及び半導体基板の搬送方法及びその搬送方法を用いて半導体基板の表面に形成される半導体装置の製造方法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】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は以下のような半導体基板搬送装置とする。
すなわち、半導体基板を保持し搬送する保持具を備える半導体基板搬送装置であって、保持具の一部に光透過部分を有することを特徴とする半導体基板搬送装置とする。
【０００８】
また、本発明は以下のような半導体基板の搬送方法とする。
すなわち、半導体基板の搬送方法であって、一部に光透過部分を有する保持具で前記半導体基板を保持した状態で認識カメラによって前記半導体基板の平面画像を取得し、前記平面画像に基づいて所定の位置からのずれ量を検出し、位置補正を行うことを特徴とする半導体基板の搬送方法とする。
【０００９】
また、本発明は以下のような半導体装置の製造方法とする。
すなわち、半導体基板表面に形成される半導体装置の製造方法であって、前述の半導体基板の搬送方法を用いて前記半導体基板を搬送し、半導体装置を製造することを特徴とする半導体装置の製造方法とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、半導体基板を保持具によって保持した状態で半導体基板の平面画像を取得することにより、半導体基板の移動中に平面画像の画像処理を行う事が出来るので、半導体基板の搬送にかかる時間を短縮することができる。また、その半導体基板の搬送方法を採用することにより、短い工期でその半導体基板表面に形成される半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態の半導体基板搬送装置を説明するための概略構成を示す平面図である。
【図２】図１に示す半導体基板搬送装置の点線矢印に沿った部分の概略構成を示す断面図である。
【図３】本実施形態のウェハハンドの模式図である。
【図４】本発明の実施形態における半導体基板搬送方法を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の半導体基板搬送装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、ここでは、半導体基板の加工や検査などの処理を行う部分やその機構の説明については省略する。本実施形態においては、半導体基板に対しどのような加工や検査などの処理を行うかについては任意であり、どのような処理に対しても本実施形態の半導体基板搬送装置を適用することが出来る。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態を示す半導体基板搬送装置１００の概略構成を示す平面図である。半導体基板搬送装置１００は、筐体８と、加工や検査などの処理を行う前の半導体基板外周不連続部分１０を有する半導体基板２が収納されるウェハカセット１ａと、加工や検査などの処理が終了した半導体基板２を収納するためのウェハカセット１ｂと、加工や検査の処理前に半導体基板２を設置し、半導体基板２の平面視における角度補正を行うための回転可能な回転テーブル６（半導体基板設置部）と、ウェハカセット１ａもしくはウェハカセット１ｂと回転テーブル６との間を移動し半導体基板２を移しかえるウェハ搬送部１１と、半導体基板２の搬送経路の途中の位置の筐体８内に設置されたライトボックス４を備える。
【００１４】
ウェハ搬送部１１は、半導体基板２を保持するためのウェハハンド３（保持具）と、半導体基板２の取り出しや所定の位置への設置を行うためにウェハハンド３の位置や移動する軌道を調整することが可能な搬送用アーム７とを備える。そして、加工や検査などの処理を行う半導体基板２をウェハカセット１ａから取り出し、例えば点線矢印に示すような軌道を辿って回転テーブル６に設置する。また、加工や検査などの処理が終了し、回転テーブル６へ戻された半導体基板２を回転テーブル６から取り出し、ウェハカセット１ｂへ収納する。
【００１５】
搬送用アーム７は、複数の関節を有し、ウェハハンド３が保持する半導体基板２の平面的な位置や高さを調整する機能を持ち、紙面に対して平行および垂直の任意の方向や位置に半導体基板２を移動させる。
【００１６】
ウェハハンド３は、ウェハ搬送部１１が搬送用アーム７を介して半導体基板２を移動させる間、半導体基板２を裏面から支え、保持する。また、ウェハハンド３の先端部から搬送用アーム７との間の、平面視において半導体基板２周縁部と重なる部分に強化ガラス部分９（光透過部分）を備える。強化ガラス部分９は、半導体基板２を保持するための一定以上の強度を有し、外部から入射した光を透過させる。この入射光は、半導体基板２を認識させるために必要に応じて、赤外光、レーザーあるいは可視光など、どのような形態を採用しても構わない。
【００１７】
ライトボックス４は、ウェハ搬送部１１が搬送する半導体基板２の点線矢印で示す搬送軌道の下の所定の位置に筐体８に埋め込まれて設置される。そして、上方に半導体基板２が位置した際に半導体基板２に対し光を照射し、図１には示されない半導体基板２の上方の認識カメラに半導体基板２の平面画像を投影する。ライトボックス４は、半導体基板２の移動を妨げない位置で半導体基板２の平面画像を認識カメラに投影できればよく、その設置位置は筐体８に埋め込まれてなくてもよい。また、ライトボックス４は、半導体基板２の軌道の上側に設置し、下側に位置した半導体基板２に対し光を照射し、半導体基板２の下側に設置した認識カメラに平面画像を投影するような構成であっても構わない。
【００１８】
図２は、図１に示す半導体基板搬送装置１００の、半導体基板２の軌道を示す点線矢印に沿った部分の概略構成を示す断面図であり、半導体基板２がライトボックス４の上方に位置している状態を示している。ここではウェハハンド３を支える搬送用アーム７を省略し、本実施形態の説明に関係している部分のみを示している。
【００１９】
ウェハハンド３は、半導体基板２を裏面から支え保持し、図２の紙面右側の先端は、半導体基板２の周縁部における紙面右側の一方の端よりも内側に位置し、半導体基板２の外側へ張り出さない。またウェハハンド３は、半導体基板２の周縁部における図２の紙面左側の端に位置する部分に、強化ガラス部分９を備える。
【００２０】
ライトボックス４は、半導体基板２の搬送軌道の途中の所定の位置の下に設置され、上方に位置した半導体基板２に対し裏面から光を照射する。
【００２１】
認識カメラ５は、下方からのライトボックス４の光が照射された半導体基板２の、周縁部に切れ目が無い平面画像を撮影し、デジタル的な電子データに変換して取り込む。認識カメラ５は半導体基板２全体の形状を認識すればよく、半導体基板２内のパターン形状や色などの情報を必要としないので、明暗の２値を検出するもので構わない。
【００２２】
ここで、切れ目がある平面画像とは、認識カメラ５が撮影する半導体基板２の平面画像の周縁部に半導体基板２でないものの画像が重なり、周縁部が途中で途切れた画像を指している。本実施形態においては先に述べたように、平面視においてウェハハンド３と半導体基板２周縁部とが重なる部分に強化ガラス部分９を設けているので、半導体基板２の全ての外周を撮影することができ、周縁部に切れ目が無い平面画像を取得することができる。
【００２３】
画像データ演算処理部１５は、認識カメラ５から送られてきた半導体基板２の平面画像のデータを基に、半導体基板２の位置ずれが発生したときに所定の位置に半導体基板２の位置を補正するための補正量を算出する部分であり、さらに内部に画像処理部１２と角度補正演算部１３を含む。
【００２４】
画像処理部１２は、認識カメラ５から送られてきた半導体基板２の平面画像のデータから、半導体基板２の周縁部における円形部分と、オリエンテーションフラットやノッチなどのウェハ外周不連続部分１０を識別し、そのデータを角度補正演算部１３へ出力する。また、半導体基板２の所定の位置からの図１の平面視における縦・横方向の平面的な位置ずれ量を検出し、その位置ずれを補正するための位置補正データをウェハ搬送制御部１４へ出力する。例えば、半導体基板２と同一半径の円形の参照画像を用意し、その参照画像と半導体基板２の平面画像を重ね合わせたときの差分データが最小化するように、参照画像の平面的な縦・横の位置を調整する。そしてその縦・横の位置の調整量を、半導体基板２の所定の位置からの位置ずれ量とする。さらに、半導体基板２の位置の調整後に、円形の参照画像と半導体基板２との間で最も大きな差分データが発生する半導体基板２の部分を半導体基板２の平面画像のウェハ外周不連続部分とし、その他の周縁部を円形部分とする。
【００２５】
角度補正演算部１３は、画像処理部１２から送られる半導体基板２の周縁部における円形部分のデータを基に、半導体基板２の中心位置を特定する。例えば、円形部分のある１点の位置を選び、周縁部に沿って１点目との距離が最大化するような２点目を選び、その中点を半導体基板２の中心位置としてもよい。そして、特定した半導体基板２の中心位置と半導体基板外周不連続部分の位置関係を比較し、半導体基板２の平面において半導体基板外周不連続部分１０が位置する角度を算出する。さらにこの半導体基板外周不連続部分１０の角度とあるべき所定の角度を比較し、所定の角度からの角度ずれ量を計算する。そして、その角度ずれ量を補正するための角度補正データを回転テーブル６に出力する。
【００２６】
ウェハ搬送制御部１４は、図１のウェハ搬送部１１の動作の制御を司る部分で、画像処理部１２から送られる位置補正データを基にウェハ搬送部１１の動作を修正し、半導体基板２の図１の平面視における縦・横方向の平面的な位置ずれを補正する。
【００２７】
回転テーブル６は、ウェハハンド３から受け渡された半導体基板２を吸着し設置する基板設置部であり、回転テーブル６の中心を軸として回転可能となっている。その回転角度は、角度補正演算部１３などの外部からの情報によって制御することができる。
【００２８】
本実施形態のウェハハンド３の構成を図３に基づき、より詳しく説明する。ウェハハンド３は半導体基板２と平面的に重なる部分に強化ガラス部分９を備える。半導体基板２は、周縁部に円形部分とオリエンテーションフラットのような半導体基板外周不連続部分１０を有しているので、ウェハハンド３が半導体基板２を保持したときの角度によっては、円形部分と半導体基板外周不連続部分１０のどちらもウェハハンド３と平面的に重なる可能性がある。そのため、強化ガラス部分９は、どちらが重なっても半導体基板２の周縁部にライトボックス４からの光が照射されるような位置と幅をもって取り付けられる。
【００２９】
また、ウェハハンド３の半導体基板２を支える先端部は、平面視において半導体基板２が占める領域より小さい領域で半導体基板２を支える形状をしており、半導体基板２の外側へ張り出す部分は存在しない。
【００３０】
このように構成することで、ライトボックス４からの光が半導体基板２に照射されるときに、ウェハハンド３は、どのように半導体基板２を保持しても半導体基板２の周縁部の全周において光を遮蔽することはない。
【００３１】
次に、本実施形態の半導体基板の搬送方法について図４のフローチャートを基に説明する。
【００３２】
まず、半導体基板取り出し工程（Ｓ１０１）において、図１の筐体８に半導体基板２が収められたウェハカセット１ａが設置されると、ウェハ搬送部１１がウェハカセット１ａ内のいずれかの半導体基板２をウェハハンド３で取り出す。具体的には、ウェハハンド３は、ウェハカセット１ａの手前で静止し、ウェハカセット１ａにおける半導体基板２の挿入方向に沿って直線的に移動し、ウェハカセット１ａ内に入って半導体基板２を保持する。次にウェハハンド３は、半導体基板２を保持したまま、ウェハカセット１ａにおける半導体基板２の挿入方向とは反対側の方向に沿って直線的に移動し、半導体基板２がウェハカセット１ａの外に出たところで再び静止する。
【００３３】
次に、半導体基板平面画像撮影工程（Ｓ１０２）において、ウェハハンド３で取り出されたまま静止し保持された半導体基板２を、認識カメラ５で撮影する。ウェハハンド３が半導体基板２をウェハキャリア１ａから取り出して静止した位置の下側にはライトボックス４が設けられ、半導体基板２に対してライトボックス４と反対側の半導体基板２の上の位置には認識カメラ５が設置されている。そしてライトボックス４が下側から半導体基板２に対し光を照射し、半導体基板２の上側に設置された認識カメラ５に半導体基板２全面の平面画像を投影する。認識カメラ５は、半導体基板２全面の平面画像を撮影し、その画像データを画像処理部１２へ転送する。このとき、半導体基板２を保持するウェハハンド３は光透過部分を有する強化ガラス部分９を備えるため、半導体基板２の全ての周縁部に対し光が照射され、認識カメラ５に投影される。そのため、切れ目の無い周縁部をもつ半導体基板２の平面画像を得ることができる。
【００３４】
次に、半導体基板平面画像処理工程（Ｓ１０３）において、画像処理部１２が、認識カメラ５から送られた半導体基板２の平面画像から半導体基板２の周縁部における円形部分と、オリエンテーションフラットやノッチなどの半導体基板外周不連続部分１０とを識別する。そして、円板部分と半導体基板外周不連続部分１０の位置が特定された半導体基板２の平面画像データを角度補正演算部１３へ転送する。また、画像処理部１２は、半導体基板２の所定の位置からの平面視における縦・横方向の平面的な位置ずれを検出し、位置補正データをウェハ搬送制御部１４へ出力する。その位置補正データは、後に説明する半導体基板設置工程（Ｓ１０５）において使用される。
【００３５】
次に、半導体基板回転角計算工程（Ｓ１０４）において、角度補正演算部１３が、画像処理部１２から送られた画像データから、半導体基板２の平面画像における円形部分をもとに、半導体基板２の中心位置を特定する。そして半導体基板２の中心位置と半導体基板外周不連続部分１０の位置関係を比較し、半導体基板２の平面において半導体基板外周不連続部分１０が位置する角度を算出する。そしてさらにこの半導体基板外周不連続部分１０の角度と所定の角度を比較し、所定の角度からの角度ずれ量を計算する。そして、その角度ずれを補正するための角度補正データを図２の回転テーブル６へ出力する。その角度補正データは、後に説明する半導体基板設置角度補正工程（Ｓ１０６）において使用される。
【００３６】
次に、半導体基板設置工程（Ｓ１０５）において、ウェハハンド３で保持された半導体基板２は、搬送用アーム７によって運ばれ、回転テーブル６上に移動する。先の半導体基板平面画像処理工程（Ｓ１０３）と半導体基板回転角計算工程（Ｓ１０４）は、データ通信と計算処理が高速に行われるので、半導体基板２の移動を妨げることはなく並行して行われ、半導体基板設置工程（Ｓ１０５）の前に終了する。そして、半導体基板平面画像処理工程（Ｓ１０３）において出力された平面視における縦・横方向の位置補正データを受け、ウェハ搬送制御部１４が、搬送用アーム７を介してウェハハンド３から半導体基板２を回転テーブル６の上に載せる際の位置の補正を行う。以上の補正により、半導体基板２は、回転テーブル６上に正確な位置で設置され、平面視における縦・横方向における位置ずれが抑制される。
【００３７】
次に、半導体基板設置角度補正工程（Ｓ１０６）において、角度補正演算部１３から送られてくる角度補正データを基に、半導体基板２が設置された回転テーブル６が、ずれを補正する角度の分だけ回転する。以上の補正により、半導体基板２が回転する角度は、１回転未満の最小限ですむため、加工や検査の前の搬送時間を大幅に短縮することが可能となる。
【００３８】
次に、所望の角度に補正された半導体基板２が回転テーブル６から移送され、加工や検査などの処理が行われる（不図示）。そして、加工や検査などの処理が終了した半導体基板２は、再び回転テーブル６へ戻され、ウェハハンド３で保持されて搬送用アーム７によって、ウェハカセット１ｂへ収められる（不図示）。以上のような搬送処理と加工・検査処理を行うことで、一連の処理が終了する。
【００３９】
次に、本実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。図４に示した搬送方法を用いて半導体装置を製造することにより、半導体装置を製造する工期を従来より短縮することが出来る。そのため、半導体装置を短納期に送品することとともに、工程時間短縮に伴うコストの圧縮をも実現することが出来る。
【００４０】
本発明については、上記実施形態に限定されず、半導体基板の搬送経路の途中において半導体基板の周縁部の切れ目が無い平面画像を撮影し、半導体基板の移動中に画像処理をし、半導体基板設置部に設置された半導体基板に対し短時間に位置補正を行うという本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【００４１】
例えば、上記実施形態において、ウェハ搬送部１１は、複数の関節を有する搬送用アーム７と、半導体基板２を保持するウェハハンド３とで構成しているが、搬送中に使用する保持方法であればどのような形態でも構わない。例えば、ウェハカセット１ａと回転テーブル６との間に設置されたレールによって半導体基板２を保持し、レールに沿って直線的に搬送させる構成であってもよい。
【００４２】
また、半導体基板２を保持するウェハハンド３は、半導体基板２の平面画像において周縁部に切れ目なく生成できるものであればどのような形態であっても構わない。例えば、図３においては、ウェハハンド３は、半導体基板２と重なる一部分に強化ガラス部分９を備える構成としているが、半導体基板２と重なる部分から半導体基板２を支える先端部を強化ガラスとしてもよい。またはウェハハンド３全体を強化ガラスとしても構わない。
【００４３】
また、この強化ガラス部分９は、光を透過させる材質のものであればよく、例えばプラスチックや樹脂材料を採用しても構わない。
【００４４】
また、認識カメラ５は、上記実施形態において、半導体基板２全面の平面画像を一度に撮影しているが、半導体基板２の上を平面的に移動し半導体基板２を部分的に撮影した画像を後につなぎ合わせ、半導体基板２全面の平面画像を作成する方法を採用しても構わない。または、複数の認識カメラを設置し、それぞれの認識カメラで半導体基板２の平面画像を部分的に撮影し、後にその画像をつなぎ合わせるような方法を採用してもよい。
【００４５】
また、上記実施形態において、認識カメラ５で得られた半導体基板２の平面画像における中心位置の特定を、角度補正演算部１３において、半導体基板２の円形部分から算出するとしたが、これに限られるものではない。例えば、用意された円形の参照画像と半導体基板２の平面画像を、差分データが最小化するように重ね合わせたときに、予め特定された参照画像の中心位置を、半導体基板２の中心位置とする方法でも構わない。
【００４６】
また、上記実施形態において、ライトボックス４と回転テーブル６を別の位置に設置していたが、回転テーブル６を囲むようにライトボックス４を設置していても構わない。認識カメラ５は、半導体基板２の中のパターンを区別する必要は無く、半導体基板２の外形を認識することができればよく、ライトボックス４の形や設置位置は特に限定されるものではない。
【００４７】
また、半導体基板２の角度ずれ量を算出する際に、用意された半導体基板外周不連続部分をもつ参照画像と半導体基板２の平面画像を重ね合わせ、参照画像の角度をずらしながら半導体基板２の平面画像との差分データを計算し、その差分データが最小化するときの角度を採用しても構わない。
【００４８】
また、本実施形態における半導体基板搬送装置は、半導体基板の加工や検査処理の前後の半導体基板の搬送処理だけに限られるものではない。例えば、複数の半導体基板の並び順を変えたり、複数の半導体基板からなる半導体基板群を二つ以上の半導体基板群に小分けしたりする等の目的で用いられる半導体基板移載機に対して、本実施形態は、同様の効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１ａ、１ｂ  ウェハカセット
２  半導体基板
３  ウェハハンド
４  ライトボックス
５  認識カメラ
６  回転テーブル
７  搬送用アーム
８  筐体
９  強化ガラス部分
１０  半導体基板外周不連続部分
１１  ウェハ搬送部
１２  画像処理部
１３  角度補正演算部
１４  ウェハ搬送制御部
１５  画像データ演算処理部
【図１】
2019096686.tif 000003
【図２】
2019096686.tif 000004
【図３】
2019096686.tif 000005
【図４】
2019096686.tif 000006