(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
保護シートの貼り付けられた半導体ウエハの周縁部分に位置決め用のノッチが設けられ、前記保護シートの貼り付けられた前記半導体ウエハの裏面およびノッチ部分で露出した保護シートの裏面に光の透過を妨げる被膜が設けられている前記半導体ウエハの前記ノッチを検出し、取り扱い位置を決定する半導体ウエハの位置決定方法において、
保護シートの貼り付けられた前記半導体ウエハの周縁部分に向けて光源から光を照射する第１照射過程と、
前記光源から回転する半導体ウエハの周縁部分に向けて光が照射されている間に、半導体ウエハを挟んで光源と対向配備した第１検出手段によって光源からの光を検出する受光過程と、
前記第１検出手段による検出結果を利用して半導体ウエハの中心の位置を決定する中心決定過程と、
光源から前記半導体ウエハの周縁部分に向けて光を照射する第２照射過程と、
前記光源から前記半導体ウエハの周縁部分に向けて光が照射されている間に、回転する半導体ウエハで反射した反射光を第２検出手段によって検出する反射光検出過程と、
前記第２検出手段により検出された反射光の光強度の変化に基づいて、前記ノッチの位置を決定する検出部位決定過程と
を備えたことを特徴とする半導体ウエハの位置決定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体ウエハの位置決定方法において、
前記中心位置決定過程は、前記第１検出手段により半導体ウエハの周縁に沿って検出された光の位置を座標変換し、
該半導体ウエハの面上で任意に決めた一点の座標から半導体ウエハ周縁の各座標までの距離を算出し、
前記求めた距離データ群の変化量に基づいて中心座標を決定し、
前記検出部位決定過程は、前記第２検出手段により半導体ウエハの周縁部分に沿って検出された反射光の光強度の変化に基づいて、前記ノッチの位置を決定する
ことを特徴とする半導体ウエハの位置決定方法。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体ウエハの位置決定方法において、
前記中心位置決定過程は、前記第１検出手段により半導体ウエハの周縁に沿って検出された光の位置を座標変換し、
該半導体ウエハの面上で任意に決めた一点の座標から半導体ウエハ周縁の各座標までの距離を算出し、
前記求めた距離データ群の変化量に基づいて中心座標を決定し、
前記検出部位決定過程で用いる第２検出手段は、撮像手段であり、
前記検出部位決定過程では、光源から光の照射された半導体ウエハの周縁部分を前記撮像手段により撮像し、
予め決めたノッチ部分の基準画像データと、前記撮像手段によって得た実画像データとを比較して該半導体ウエハの周縁部分にあるノッチの位置を決定する
ことを特徴とする半導体ウエハの位置決定方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の半導体ウエハの位置決定方法において、
前記半導体ウエハを挟んで、前記光源と対向して白色のシートまたは板を配備した状態で、反射光を前記第２検出手段により検出する
ことを特徴とする半導体ウエハの位置決定方法。
【請求項５】
保護シートの貼り付けられた半導体ウエハの周縁部分にある位置決め用のノッチを検出し、取り扱い位置を決定する半導体ウエハの位置決定装置において、
前記保護シートの貼り付けられた前記半導体ウエハの裏面およびノッチ部分で露出した保護シートの裏面に光の透過を妨げる被膜が設けられ、
前記保護シートの貼り付けられた半導体ウエハを保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された半導体ウエハの周縁部分に向けて光を照射する光源と、
前記半導体ウエハを挟んで前記光源と対向配備され、光源から照射された光の位置を検出する第１検出手段と、
前記光源と第１検出手段の組が前記保持手段に保持された前記半導体ウエハの周縁部分に沿って移動するように、光源と第１検出手段の組と保持手段を相対移動させる回転移動手段と、
前記光源からの前記半導体ウエハの周縁部分に照射された光のうち、該半導体ウエハで反射した反射光を検出する第２検出手段と、
前記回転移動手段によって前記光源と受光手段の組と前記保持手段を相対移動させる間に、前記第１検出手段によって検出された光に基づいて、該半導体ウエハの中心位置を求めるとともに、前記第２検出手段によって検出された反射光の光強度の変化に基づいて、前記ノッチの位置を求める演算手段と、
前記演算手段の演算結果に応じて前記保持手段に保持された前記半導体ウエハの取り扱いの位置合せを行うよう前記回転移動手段を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする半導体ウエハの位置決定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体ウエハの位置決定装置において、
前記演算手段は、半導体ウエハの中心位置と、ノッチの位置を次にようにして求める、
中心位置は、前記第１検出手段により半導体ウエハの周縁に沿って検出された光の位置を座標変換し、
該半導体ウエハの面上で任意に決めた一点の座標から半導体ウエハ周縁の各座標までの距離を算出し、
前記求めた距離データ群の変化量に基づいて中心座標を決定し、
前記ノッチの位置は、前記第２検出手段により半導体ウエハの周縁部分に沿って検出された反射光の光強度の変化に基づいて、前記ノッチの位置を求める
ことを特徴とする半導体ウエハの位置決定装置。
【請求項７】
請求項５に記載の半導体ウエハの位置決定装置において、
前記検出部位決定過程で用いる第２検出手段は、撮像手段であり、
前記演算手段は、半導体ウエハの中心位置と、ノッチの位置を次にようにして求める、
前記中心位置は、前記第１検出手段により半導体ウエハの周縁に沿って検出された光の位置を座標変換し、
該半導体ウエハの面上で任意に決めた一点の座標から半導体ウエハ周縁の各座標までの距離を算出し、
前記求めた距離データ群の変化量に基づいて中心座標を決定し、
前記検出部の位置は、光源から光の照射された半導体ウエハの周縁部分を前記撮像手段により撮像し、
予め決めたノッチ部分の基準画像データと、前記撮像手段によって得た実画像データとを比較して該半導体ウエハの周縁部分にあるノッチの位置を求める
ことを特徴とする半導体ウエハの位置決定装置。
【請求項８】
請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の半導体ウエハの位置決定装置において、
前記光源は、前記半導体ウエハを挟んで前記第１検出手段と対向配備した第１光源と、
前記半導体ウエハの周縁部分に光を照射する第２光源とから構成された
ことを特徴とする半導体ウエハの位置決定装置。
【請求項９】
請求項５ないし請求項８のいずれかに記載の半導体ウエハの位置決定装置において、
前記半導体ウエハを挟んで白色のシートまたは板を前記第２光源に対向配備した
ことを特徴とする半導体ウエハの位置決定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保護シートの貼り付けられた半導体ウエハの周縁に形成されたノッチやオリエンテーションフラットなど検出部位を検出し、半導体ウエハの取り扱い位置を決定する半導体ウエハの位置決定方法およびこれを用いた装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という）は、研削や研磨などの機械的方法、またはエッチングを利用した化学的方法などにより、裏面加工が施され、その厚みが薄くされる。また、これらの方法を利用してウエハを加工する際、配線パターンの形成されたウエハ表面を保護するために、その表面に保護シートが貼り付けられる。そして、保護シートが貼り付けられて研磨処理されたウエハは、その周縁を光源と受光センサとに挟みこまれた状態で回転走査され、周縁の位置情報が取得される。この位置情報に基づいてウエハの中心位置が求められる。
【０００３】
また、ウエハの中心位置を求めると同時に、ノッチやオリエンテーションフラットなどの位置決めに利用される検出部位の位置情報を求め、該情報に基づいてウエハの取り扱い位置が決められる。つまり、検出部位の位置を基準に、搬送時やリング状フレームに支持粘着テープを介してウエハ裏面から接着保持されるときのウエハ中心軸回りの回転方向などを考慮した取り扱い位置が決定される（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−２７９５４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の方法では、次のような問題がある。
【０００５】
近年、保護シートを貼り付けて研削などを施して半導体ウエハを薄型化した後に、その加工した裏面側に金属を蒸着させるなどして、被膜を設けている。ウエハに形勢されたノッチ部分では、保護シートが露出しているので、その露出部分に被膜が付着してしまう。また、蒸着させた金属などは、表面張力よりウエハ外周部分で盛り上がって形成される。
【０００６】
このため、ウエハ外周部に光を照射しても、ノッチ部分では被膜によって光の透過が妨げられるので、ウエハを挟んで対向配備した受光センサでは透過光を精度よく検出できず、ノッチの位置を求めることができないといった問題ある。
【０００７】
また、ウエハ裏面から光を照射し、その反射光の光強度によってノッチの位置を検出する場合、ウエハ周縁で盛り上がった金属によって光が乱反射し、ノッチの部分のみを精度よく特定することができないといった問題がある。
【０００８】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、保護シートの貼り付けられた半導体ウエハ周縁にある検出部位の位置を精度よく求め、取り扱い位置を精度よく決定することのできる半導体ウエハの位置決定方法およびこれを用いた装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、上記目的を達成するために次のような構成をとる。
【００１０】
第１の発明は、保護シートの貼り付けられた半導体ウエハの周縁部分に位置決め用のノッチが設けられ、前記保護シートの貼り付けられた前記半導体ウエハの裏面およびノッチ部分で露出した保護シートの裏面に光の透過を妨げる被膜が設けられている前記半導体ウエハの前記ノッチを検出し、取り扱い位置を決定する半導体ウエハの位置決定方法において、保護シートの貼り付けられた前記半導体ウエハの周縁部分に向けて光源から光を照射する第１照射過程と、前記光源から回転する半導体ウエハの周縁部分に向けて光が照射されている間に、半導体ウエハを挟んで光源と対向配備した第１検出手段によって光源からの光を検出する受光過程と、前記第１検出手段による検出結果を利用して半導体ウエハの中心の位置を決定する中心決定過程と、光源から前記半導体ウエハの周縁部分に向けて光を照射する第２照射過程と、前記光源から前記半導体ウエハの周縁部分に向けて光が照射されている間に、回転する半導体ウエハで反射した反射光を第２検出手段によって検出する反射光検出過程と、前記第２検出手段により検出された反射光の光強度の変化に基づいて、前記ノッチの位置を検出する検出部位検出過程とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
（作用・効果）  この方法によると、半導体ウエハを挟んで対向配備した光源と第１検出手段とによって、半導体ウエハの周縁部分に沿って通過した光を第１検出手段が検出することができる。例えば、半導体ウエハの周縁部分に被膜を設けられている場合であっても、その被膜の影響を受けることなく、半導体ウエハ周縁を通過した光を第１検出手段が検出することできる。したがって、第１検出手段によって検出された光の位置から半導体ウエハの外周端の位置情報を求めることができ、この位置情報から中心位置を求めることができる。
【００１２】
また、半導体ウエハの周縁部分で反射する反射光は、反射面の状態に応じて変化するので、半導体ウエハと状態の異なる反射面を有するノッチでは第２検出手段によって検出される光強度が変化する。したがって、ノッチの位置を求めることができる。また、半導体ウエハの裏面およびノッチ部分で露出した保護シートの裏面に光の透過を妨げる被膜が設けられていても、半導体ウエハの外周に沿って通過した光を、第１検出手段によって精度よく検出することができる。また、保護シートに被膜が設けられていても、その反射面の状態が半導体ウエハの反射面の状態と異なる。したがって、反射光の光強度に変化が発生するので、この変化に基づいてノッチの位置を精度よく求めることができる。
【００１３】
すなわち、半導体ウエハの面に被膜などの加工が施されていても、半導体ウエハの中心位置と検出部位の位置の両方を精度よく求めることができるので、取り扱い位置を精度よく決定することができる。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、前記中心位置決定過程は、前記第１検出手段により半導体ウエハの周縁に沿って検出された光の位置を座標変換し、該半導体ウエハの面上で任意に決めた一点の座標から半導体ウエハ周縁の各座標までの距離を算出し、前記求めた距離データ群の変化量に基づいて中心座標を決定し、前記検出部位決定過程は、前記第２検出手段により半導体ウエハの周縁部分に沿って検出された反射光の光強度の変化に基づいて、前記ノッチの位置を決定することが好ましい。
【００１５】
（作用・効果）  第２の発明によると、第１検出手段によって検出された光の位置を座標変換することにより、半導体ウエハの外周端の座標データ群を取得することができる。そして、半導体ウエハの面上で任意に決めた一点の座標と、先に求めた座標データ群を利用し、半導体ウエハの外周端の座標ごとに、任意の座標からの距離を求めることができる。この求める距離データの変化量を利用することにより、半導体ウエハの中心座標を決定することができる。
【００１６】
また、第２検出手段によって検出された反射光の光強度の変化に基づいて、検出部位の位置を求めることができる。すなわち、第１の方法発明を好適に実施することができる。
【００１７】
第３の発明は、第１の発明において、前記中心位置決定過程は、前記第１検出手段により半導体ウエハの周縁に沿って検出された光の位置を座標変換し、該半導体ウエハの面上で任意に決めた一点の座標から半導体ウエハ周縁の各座標までの距離を算出し、前記求めた距離データ群の変化量に基づいて中心座標を決定し、前記検出部位決定過程で用いる第２検出手段は、撮像手段であり、前記検出部位決定過程では、光源から光の照射された半導体ウエハの周縁部分を前記撮像手段により撮像し、予め決めたノッチ部分の基準画像データと、前記撮像手段によって得た実画像データとを比較して該半導体ウエハの周縁部分にあるノッチの位置を決定することが好ましい。
【００１８】
（作用・効果）  第３の発明によると、第１検出手段によって検出された光の位置を座標変換することにより、半導体ウエハの外周端の座標データ群を取得することができる。そして、半導体ウエハの面上で任意に決めた一点の座標と、先に求めた座標データ群を利用し、半導体ウエハの外周端の座標ごとに任意の座標からの距離を求めることができる。この求める距離データの変化量を利用することにより、半導体ウエハの中心座標を決定することができる。
【００１９】
また、半導体ウエハの外周部分に光を照射すると、半導体ウエハの部分とノッチの部分で光が反射して撮像手段に入射する。つまり、撮像手段に入射する反射光の光強度は、半導体ウエハの外周部分とノッチ部分で異なり、この変化を反映された実画像データを得ることができる。そして、この実画像データと、予め決めたノッチの基準画像データとを比較し、互いに形状の一致する部分を求めることができ、半導体ウエハの外周部分にあるノッチの部分を決定することができる。すなわち、第１の方法発明を好適に実施することができる。
【００２２】
第４の発明は、第１ないし第３の発明のいずれかにおいて、前記半導体ウエハを挟んで、前記光源と対向して白色のシートまたは板を配備した状態で、反射光を前記第２検出手段により検出することが好ましい。
【００２３】
（作用・効果）第４の発明によると、半導体ウエハを挟んで光源と対向して白色のシートまたは板を配備することにより、白色面で反射する光により、半導体ウエハの外周のエッジを強調させることができる。
【００２４】
第５の発明は、保護シートの貼り付けられた半導体ウエハの周縁部分にある位置決め用のノッチを検出し、取り扱い位置を決定する半導体ウエハの位置決定装置において、前記保護シートの貼り付けられた前記半導体ウエハの裏面およびノッチ部分で露出した保護シートの裏面に光の透過を妨げる被膜が設けられ、前記保護シートの貼り付けられた半導体ウエハを保持する保持手段と、前記保持手段に保持された半導体ウエハの周縁部分に向けて光を照射する光源と、前記半導体ウエハを挟んで前記光源と対向配備され、光源から照射された光の位置を検出する第１検出手段と、前記光源と第１検出手段の組が前記保持手段に保持された前記半導体ウエハの周縁部分に沿って移動するように、光源と第１検出手段の組と保持手段を相対移動させる回転移動手段と、前記光源からの前記半導体ウエハの周縁部分に照射された光のうち、該半導体ウエハで反射した反射光を検出する第２検出手段と、前記回転移動手段によって前記光源と受光手段の組と前記保持手段を相対移動させる間に、前記第１検出手段によって検出された光に基づいて、該半導体ウエハの中心位置を求めるとともに、前記第２検出手段によって検出された反射光の光強度の変化に基づいて、前記ノッチの位置を求める演算手段と、前記演算手段の演算結果に応じて前記保持手段に保持された前記半導体ウエハの取り扱いの位置合せを行うよう前記回転移動手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２５】
（作用・効果）第５の発明によると、半導体ウエハを挟んで対向配備した光源と第１検出手段の組が半導体ウエハの外周に沿って移動するように、該組と保持手段を相対的に移動させることにより、その移動過程で、半導体ウエハの外周に沿って通過する光を第１検出手段によって検出することができる。また、移動過程において、半導体ウエハの外周部分で反射した反射光を第２検出手段によって検出することができる。
【００２６】
したがって、演算手段は、第１検出手段によって検出された光の位置を利用して半導体ウエハの中心位置を求め、第２検出手段によって検出された反射光の光強度の変化に基づいて、検出部位の位置を求めることができる。これら演算手段によって求められた半導体ウエハの中心位置と、検出部位の位置を利用することにより制御手段は、回転移動手段を制御して半導体ウエハを任意の取り扱い位置に移動させることができる。
【００２７】
すなわち、この構成によれば、半導体ウエハの中心位置と検出部位の位置を精度よく求めることができ、第１の方法発明を好適に実現することができる。
【００２８】
第６の発明は、第５の発明において、前記演算手段は、半導体ウエハの中心位置と、ノッチの位置を次にようにして求める、中心位置は、前記第１検出手段により半導体ウエハの周縁に沿って検出された光の位置を座標変換し、該半導体ウエハの面上で任意に決めた一点の座標から半導体ウエハ周縁の各座標までの距離を算出し、前記求めた距離データ群の変化量に基づいて中心座標を決定し、前記ノッチの位置は、前記第２検出手段により半導体ウエハの周縁部分に沿って検出された反射光の光強度の変化に基づいて、前記ノッチの位置を求めることが好ましい。
【００２９】
（作用・効果）第６の発明によると、第２の方法発明を好適に実現することができる。
【００３０】
第７の発明は、第５の発明において、前記検出部位決定過程で用いる第２検出手段は、撮像手段であり、前記演算手段は、半導体ウエハの中心位置と、ノッチの位置を次にようにして求める、前記中心位置は、前記第１検出手段により半導体ウエハの周縁に沿って検出された光の位置を座標変換し、該半導体ウエハの面上で任意に決めた一点の座標から半導体ウエハ周縁の各座標までの距離を算出し、前記求めた距離データ群の変化量に基づいて中心座標を決定し、前記検出部の位置は、光源から光の照射された半導体ウエハの周縁部分を前記撮像手段により撮像し、予め決めたノッチ部分の基準画像データと、前記撮像手段によって得た実画像データとを比較して該半導体ウエハの周縁部分にあるノッチの位置を求めることが好ましい。
【００３１】
（作用・効果）第７の発明によると、第３の方法発明を好適に実現することができる。
【００３２】
第８の発明は、第５ないし第７のいずれかの発明において、前記光源は、前記半導体ウエハを挟んで前記第１検出手段と対向配備した第１光源と、前記半導体ウエハの周縁部分に光を照射する第２光源とから構成されたことが好ましい。
【００３３】
（作用・効果）第８の発明によると、各光源の出力および照射角度などの条件を任意に調節することができる。
【００３４】
第９の発明は、第５ないし第８のいずれかの発明において、前記半導体ウエハを挟んで白色のシートまたは板を前記第２光源に対向配備したことが好ましい。
【００３５】
（作用・効果）第８の発明によると、半導体ウエハを挟んで光源と対向して白色のシートまたは板を配備することにより、白色面で反射する光により、半導体ウエハの外周のエッジを強調させることができる。
【発明の効果】
【００３６】
この発明に係る半導体ウエハの位置決定方法およびこれを用いた装置によれば、保護シートの状態に応じて光の透過条件が変化しても、半導体ウエハの中心位置と検出部位の位置の両方を精度よく求めることができる。したがって、これら精度の高い中心位置と検出部位の位置を利用して、半導体ウエハの取り扱い位置を任意に決定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、図面を参照して本発明の半導体ウエハの位置決定装置の実施例を説明する。なお、本実施例の半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」いう）は、図１に示すように、回路パターンの形成された面に保護シートＰが貼り付けられており、この状態で裏面を研削などされて薄型加工の施された後に、その裏面に金属Ｍが蒸着されたものである。したがって、ウエハＷに形成された取り扱い位置を決める検出部位のＶノッチＫの部分で露出した保護シートＰの裏面にも、金属Ｍが蒸着されている。また、この蒸着された金属Ｍの表面張力によりウエハ外周端では、図２に示すように、金属Ｍが盛り上がった状態となっている。以下、本実施装置の具体的な構成について説明する。なお、ＶノッチＫは、本発明のノッチに相当する。
【００３８】
図３は、この発明の実施例に係る半導体ウエハの位置決定装置の平面図、図４は、半導体ウエハの位置決定装置の要部構成を示す側面図である。
【００３９】
本発明の半導体ウエハの中心決定装置は、図３および図４に示すように、保護シートＰの貼り付けられたパターン面を上向きにしてウエハＷの裏面を保持して回転させる回転機構２と、該回転機構２に保持されたウエハＷの周縁を測定する第１周縁部測定機構３および第２周縁測定機構３６と、回転機構２の回転角度および該回転角度に対応するウエハＷの周縁の位置データを収集して演算する演算処理部１０ （図示省略）と、回転機構２を回転軸に対して昇降可能にする昇降駆動機構４と、回転機構２にウエハＷを搬入および搬出する搬送機構５とから構成されている。
【００４０】
なお、回転機構２は、本発明の回転移動手段に相当する。
【００４１】
回転機構２は、上面に形成された吸着孔６によりウエハ裏面を吸着する円筒状の保持ステージ７と、該保持ステージ７を回転自在に保持するステージ受部８とから構成されている。なお、保持ステージ７は、本発明の保持手段に相当する。
【００４２】
また、保持ステージ７の下部には回転用パルスモータ９が連設されており、該回転用パルスモータ９の駆動によって回転機構２を回転可能にしている。なお、回転用パルスモータ９は昇降駆動機構４ に固定されている。また、一定の回転角度ごとにデジタル信号のパルスを回転用パルスモータ９から後述する演算処理部１０に送信している。なお、一定の回転角度としては、例えば、０．０３６度であり、回転機構２が一回転することによりコントローラ４１に備わった演算処理部１０には１０００パルスのデジタル信号が送信される。また、吸着孔６には、ステージ受部８の孔１１を介して図示しない吸引装置が連通されている。つまり、ウエハＷを吸着するための吸引力が、吸着装置から吸着孔６に付与されている。
【００４３】
昇降駆動機構４は、図中に示すＸ軸方向にスライド可能なＸ軸ステージ１２と、Ｙ軸方向に移動可能なＹ軸ステージ１３とから構成されている。Ｘ軸ステージ１２は、該装置の基台１に敷設されたＸ軸リニアガイド１４に載置されており、基台１に固定されたＸ軸パルスモータ１５の駆動によってＸ軸方向へ移動可能に設けられている。
【００４４】
また、Ｙ軸ステージ１３は、Ｘ軸ステージ１２に敷設されたＹ軸リニアガイド１６に載置されており、Ｘ軸ステージ１２に固定されたＹ軸パルスモータ１７の駆動によってＹ軸方向へ移動可能に設けられている。該Ｙ軸ステージ１３にはステージ受部８および回転用パルスモータ９が固定されている。
【００４５】
第１周縁部測定機構３は、保持ステージ７の側方に設けられている。また、第１周縁部測定機構３は、略Ｌ字状の筒体１８と、該筒体１８の中に介在されたミラー１９と、レンズ２０と、受光センサ２１とから構成されている。なお、受光センサ２１は、本発明の第１検出手段に相当する。
【００４６】
ミラー１９は、筒体１８の略Ｌ字状の屈折部内に配備され、筒体２０の上方開口部から入射する光を図中右側の受光センサ２１に向けて反射させるために、図中正面視の斜め４５度に固定配備されている。
【００４７】
受光センサ２１は、ミラー１９の側方である筒体１８の長手方向の端部に固定されている。また、レンズ２０は、ミラー１９からの反射光を受光センサ２１に集光させるように、筒体２０の内のミラー１９と受光センサ２１との間に固定配備されている。なお、受光センサ２１は、複数の受光性素子が直線上に配列された一次元のラインセンサであり、該ラインセンサにより受光した受光データを後述する演算処理部１０に送信している。
【００４８】
また、第１周縁部測定機構３は、図３の水平方向の矢印に示す回転機構２の半径方向に移動可能な測定用ステージ２２に固定されている。測定用ステージ２２は、基台１に敷設された測定用リニアガイド２３に載置されている。つまり、第１周縁部測定機構３は、測定用ステージ２２が測定用パルスモータ２４の駆動により、回転機構２の半径方向に移動するように構成されている。また、測定用ステージ２２には、ウエハＷの周縁部に向けて光を投光する光源２５が配備されている。
【００４９】
光源２５は、ウエハＷの位置を容易に検出できるようウエハＷの周縁部およびミラー１９の上方に設けられており、ウエハＷの周縁に向けて光を投光する。つまり、ウエハＷの表面に貼り付けられた保護シートＰの種類に応じて予め決められた波長および光強度となるように光源２５の波長帯域および電圧などの種々の条件が操作部４０からコントローラ４１入力され、該入力条件に基づいてコントローラ４１が光源２５の電圧および波長帯域を制御する。本実施例の場合、波長３００〜８００ｎｍの白色光を出力する蛍光管が使用される。なお、光源２５は、本発明の第１光源に相当する。
【００５０】
なお、保護シートＰの種類には、基材の材質、色、基材の表面処理状態、および保護シートＰの厚みなどが含まれる。
【００５１】
第２周縁測定機構３６は、図３および図４に示すように、ウエハＷの周縁部分の上方で昇降可能に配備された光学カメラ３６Ａと、ウエハＷの表面側に向けた光を照射する照明装置３６Ｂとを備えている。この照明装置３６Ｂは、光の照射角度を調整できるように構成されている。なお、光学カメラ３６Ａは、本発明の第２検出手段および撮像手段に相当し、照明装置３６Ｂは、本発明の第２光源に相当する。
【００５２】
演算処理部１０は、ウエハＷの中心位置を演算により算出するとともに、ウエハ周縁に形成されたＶノッチＫの位置を演算により求める。これら演算結果を回転機構３、各パルスモータにデジタル信号を送信してウエハＷの取り扱いの位置合せを行わせる。
【００５３】
ウエハ中心位置は、先ず、図５に示すように、保持ステージ７を回転させながら光源２５からウエハ周縁部分に投光される光を受光センサ２１によりリニアに受光されたときの受光電圧を利用し、ウエハ周縁の位置情報としての座標を求める。そして、ウエハＷの面上から任意にある一点を決めた後に、この任意点から周縁までの距離を算出し、得られた距離データのうち大きいものから所定割合の距離データの分散を計算して中心位置を求める。なお、ウエハＷの中心位置の決定は、この演算方法に限定されるものではなく、最小二乗法などを利用して求めてもよい。
【００５４】
また、演算処理部１０は、光学カメラ３６Ａによって取得されたウエハＷの外周部分の実画像データを、例えば２値化処理し、外周端の形状を認識し、その外周端の変化からＶノッチＫの位置を特定する。その後、さらに、そのＶノッチ部分の実画像データを取得し、この実画像データと、予め記憶部３７に記憶した測定対象と同じ基準ウエハＷから取得したＶノッチ部分の基準画像データとを利用して、パターンマッチングを行ってＶノッチＫの位置を算出する。このパターンマッチングは、例えば、２値化処理または正規化相関サーチを利用して行われる。ここで、ＶノッチＫの位置の算出は、本実施例に場合、例えば次にようにして行われる。なお、このとき、求めたウエハＷの中心座標を利用してＶノッチＫの位置を求めてゆく。
【００５５】
保持ステージ７を１回の回転走査させる間に所定のパルス間隔でウエハＷの周縁部分を撮像して実画像データを取得する。このとき、回転用パルスモータ９から送られてくる回転角を示すデジタル信号を記憶している。先ず、これら取得された各実画像データを２値化処理してＶノッチＫの部分の変化を特定し、ＶノッチＫの含まれる実画像データを特定する。そして、特定された画像データを取得した時点の回転用パルスモータ９から送信されたデジタル信号から現時点のＶノッチＫのある位置を求める。その結果、図６に示す位置にＶノッチＫがある場合、光学カメラ３６Ａの基準位置データに対するＶノッチＫの含まれる実画像データの位置から撮像位置までのズレ量を算出し、図７の一点鎖線で示すように、撮像位置まで、保持ステージ７を回転させてＶノッチＫを光学カメラ３６Ａの視野３８に収まるようにする。
【００５６】
ここで、再びウエハＷの周縁部分の実画像データを取得する。この実画像データと記憶部３７に記憶されている基準画像データとを利用してパターンマッチングを行い、現状のＶノッチＫの位置座標を求める。ここで、ＶノッチＫの位置が、図８に示すように、光学カメラ３６Ａの視野３８の中心軸Ｙに対して右側にズレている場合のズレ量を算出する。
【００５７】
光学カメラ３６Ａの視野３８の図中右下コーナを基準座標（０，０）、Ｘ軸方向の視野幅をＸＷとし、パターンマッチングの結果においてＶノッチＫの頂点がＸＰに位置する場合、Ｘ軸上の視野中心Ｙ（ＸＷ／２）からズレ量ＸＮは、次式（１）で表される。
【００５８】
ＸＮ＝（ＸＷ／２−ＸＰ）×（Ｘ方向の画素サイズ）  …  （１）
【００５９】
この場合、Ｙ軸座標は、ウエハ半径に略等しくなりので、許容範囲のズレ量であると仮定する。
【００６０】
このとき、ウエハＷの中心は、図７に示すように、回転角度Ａ１だけ左回転しているので、回転移動後の中心座標（ＸＣ１、ＹＣ１）は、次式（２）、（３）により求められる。
【００６１】
ＸＣ１＝ＸＣ０×cos(Ａ１)−ＹＣ０×sin(Ａ１)  …（２）
ＹＣ１＝ＸＣ０×sin(Ａ１)＋ＹＣ０×cos(Ａ１)  …（３）
なお、Ａ１は、ＶノッチＫを撮像タイミングごとのパルス数から求める。
【００６２】
次に、回転移動後の中心座標（ＸＣ１、ＹＣ１）から見たときのＶノッチＫの座標（ＸＮ，ＹＮ）の回転角度ＡＮを求める。ここで、ウエハＷの半径をＷＲとして次式（４）で求める。
【００６３】
ＡＮ＝atan（（ＹＮ−ＹＣ１）／（ＸＮ−ＸＣ１））＝atan（（ＷＲ−ＹＣ１）／（ＸＮ−ＸＣ１））  …  （４）
【００６４】
次に、ＶノッチＫの位置を補正するための補正量としての回転角度ＡＤを次式（５）により求める。
【００６５】
ＡＤ＝−ＡＮ＋（オフセット角度）  …  （５）
ここで、オフセット角度は、回転走査のスロー停止などのためにアライメント実行時に保持ステージ１０を１回転より長い距離を回転させた分である。
【００６６】
ここで、補正するための回転パルス数ＴＰを次式（６）により求める。
【００６７】
ＴＰ＝ＡＤ／（１パルス当たりの回転角度）  …（６）
【００６８】
そして、ＶノッチＫの位置は、回転角度ＡＮだけ回転した後に、さらにオフセット分を考慮した分の回転角ＡＤが必要となるので、回転角度Ａの回転に必要な回転角度Ａ＝ＡＮ＋ＡＤとなり、回転後のウエハの補正中心座標（ＸＤ，ＹＤ）は、次式（７）により求める。
【００６９】
ＸＤ＝ＸＣ０×cos(Ａ)−ＹＣ０×sin(Ａ)  …（２）
ＹＤ＝ＸＣ０×sin(Ａ)＋ＹＣ０×cos(Ａ)  …（３）
ここで、座標（ＸＣ０，ＹＣ０）は、透過方式を利用して最初に演算により求めた中心座標である。
【００７０】
上述により求まった、中心位置およびＶノッチのＸ、Ｙ軸方向のズレ量を補正するために、Ｘ軸およびＹ軸パルスモータ１５、１７を駆動させるためのパルス数はＸＰおよびＹＰは、ＸＰ＝−ＸＤ／１パルス当たりの移動量、ＹＰ＝−ＹＤ／１パルス当たりの移動量として求める。
【００７１】
これら求まったパルス数をコントローラ４１から各パルスモータに出力する。以上で位置補正するための移動量が求まる。
【００７２】
次に、搬送機構５は、図９に示すように、ウエハ搬送時にウエハＷのパターンが形成された表面に貼り付けられた保護シートＰの表面を吸着保持する吸着溝２６を有する馬蹄形をしたロボットアーム２７と、該ロボットアーム２７を上下水平方向に自在に移動できるアーム移動テーブル２８とから構成されている。
【００７３】
アーム移動テーブル２８は、上下方向に移動自在に搬送機基台２９に取付けられたＺ軸ステージ３０と、Ｚ軸ステージ３０に回転可能に取付けられたθ軸ステージ３１と、θ軸ステージ３1の半径方向に進出自在にθ軸ステージ３１に取付けられたＲ軸ステージ３２とから構成されている。ここで、Ｚ軸ステージ３０、θ軸ステージ３１、およびＲ軸ステージ３２は、それぞれ搬送器基台２９に載置固定されたＺ軸パルスモータ３３、Ｚ軸ステージ３０に載置固定されたθ軸パルスモータ３４、およびθ軸ステージ３１に固定されたＲ軸パルスモータ３５のそれぞれの駆動により移動または回転可能に設けられている。
【００７４】
上述した全てのパルスモータは、保持ステージ７、Ｘ軸ステージ１２、Ｙ軸ステージ１３、測定用ステージ２２、およびロボットアーム２７の回転、または移動を制御されるように、コントローラ４０に接続されている。また、コントローラ４０は、演算処理部１０を備え、受光センサの演算結果により各パルスモータを制御すべく、演算処理部１０に接続されている。
【００７５】
次に、上述の実施例装置を利用してウエハＷの取り扱い位置を調節する一連の動作について図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００７６】
先ず、ウエハＷの位置合わせに必要な初期条件を、操作部４０を操作してコントローラ４１に設定する。初期条件としては、例えば、ウエハＷの直径、保護シートＰの基材の材質、保護シートの総厚み、基材の色、、被膜の材質、厚み、光学カメラ３６の撮像タイミングなどが設定される。初期設定が完了すると、各パルスモータが駆動し、回転機構３、周縁測定機構４、および昇降駆動機構のそれぞれが作動し、走査開始位置が調整される（ステップＳ１）。
【００７７】
走査位置の調整が完了すると、図示しないカセットに所定間隔をおいて水平状態に多段に収納されたウエハＷを、搬送機構５に備わったロボットアーム２７が裏面から吸着保持して取り出し、半導体ウエハの位置決定装置の保持ステージ７に載置する（ステップＳ２）。
【００７８】
保持ステージ７に載置されると、ウエハＷは吸着保持された状態で保持ステージ７の中心軸回りにオフセット分を含む略１回の回転走査がされる。この回転走査にともなって、光源２５からウエハＷの周縁に向けて光が投光され、受光センサ２１からリニアに受光電圧のデータが演算処理部１０に送信される（ステップＳ３Ａ）。
【００７９】
回転走査が終了すると、演算処理部１０が、取得された受光電圧を利用してウエハＷの中心の位置座標を求める（ステップＳ４）。
【００８０】
また、回転走査と同時にウエハＷの斜め上方から照明装置３６ＢによってウエハＷの外周部分に光が照射された状態で、光学カメラ３６Ａによって所定の時間間隔でウエハＷの周縁部分を撮像し、実画像データを取得する（ステップＳ３Ｂ）。
【００８１】
回転走査が終了すると、演算処理部１０が、取得した各実画像データからウエハＷの外周端を認識し、そのＶノッチ部分の外周端で変化のある実画像データを特定し、実画像データと対応付けされた回転パルスモータ９から送られてきたデジタル信号と光学カメラ３６Ａの撮像位置とのズレ量（パルス数）を求める（ステップＳ５）。
【００８２】
求まるパルス数に変換したデジタル信号をコントローラ４１から回転パルスモータ９に送信し、ＶノッチＫの部分が光学カメラ３６の視野に収まるように保持ステージ７を回転駆動させる（ステップＳ６）。
【００８３】
保持ステージ７の回転駆動が完了すると、コントローラ４１は、光学カメラ３６Ａを作動させてＶノッチＫを含むウエハＷの周縁部分を撮像して実画像データを取得する（ステップＳ７）。
【００８４】
この実画像データと記憶部に予め記憶しておいた基準データとのパターンマッチングを行い、ＶノッチＫの位置座標を求める。そして、先のステップＳ４で演算処理部１０が求めたウエハＷの中心の位置座標と上述の各式を利用してＶノッチＫを基準位置に補正する移動量を算出する（ステップＳ８）。
【００８５】
コントローラ４１は、求まったウエハＷの移動量に基づいて、Ｘ軸パルスモータ１５およびＹ軸パルスモータ１６を駆動制御してＸ軸ステージ１２およびＹ軸ステージ１３のそれぞれを移動させてウエハＷの中心位置を合わせる。また、同時に、保持ステージ７の回転制御してＶノッチＫを基準位置に合わせる（ステップＳ９）。
【００８６】
位置合せが終了すると、ウエハＷは、ロボットアーム２７によって吸着保持されて保持ステージ７から図示しない収納カセットに搬送される（ステップＳ１０）。以上で一連の動作が終了する。
【００８７】
以上のように、本発明に半導体ウエハの位置決定装置によれば、ウエハ裏面に蒸着などにより金属Ｍなど光の透過を妨げる被膜が保護シートＰの裏面にまで形成されていても、ウエハＷの中心位置とＶノッチＫの位置を精度よく求めることができる。つまり、光源２５と光センサ２１を利用した透過方式によってウエハＷの外周端の位置座標を精度よく求めることができるので、ウエハＷの中心位置を精度よく求めることができる。また、光学カメラ３６Ａと照明装置３６Ｂとにより反射光を利用し、この反射光の変化量からウエハＷの外周部分に設けられた検出部位であるＶノッチＫの位置を精度よく求めることができる。
【００８８】
したがって、これらウエハＷの中心とＶノッチＫの位置を利用してウエハＷの取り扱い位置を精度よく決定することができる。
【００８９】
本発明は上述した実施例のものに限らず、次のように変形実施することもできる。
【００９０】
（１）上記実施例では、ＶノッチＫの部分の露出した保護シートＰの裏面に金属などの光を妨げる被膜が設けられたウエハＷを例にとって説明したが、被膜以外に保護シートＰの基材に着色が施されており光を透過させないもの、不透明ガラス、板によって被覆されたものにも適用でいる。また、ウエハＷ以外の位置決める検出部位が他の部材によって被覆されているワークなどにも適用することができる。
【００９１】
（２）上記実施例では、図３の破線で示すように、ウエハＷを挟んで白色のシート状物や板材などの白色物３９を光学カメラ３６Ａと対向配備してもよい。この場合、照明装置３６ＢからウエハＷの外周部分に向けて照射された光が、ウエハ外周端を通過して白色物で反射するので、光学カメラ３６Ａで撮像した画像ではウエハＷの外周端が強調表示される。したがって、ＶノッチＫの位置を特定しやすくすることができ、精度の向上を図ることができる。
【００９２】
（３）上記実施例では、１回の回転走査の後、ＶノッチＫの位置を特定してから再びＶノッチＫを含む部分のウエハＷの外周部分の実画像データを取得していたが、１回の回転走査時で取得した実画像データと基準画像データのパターンマッチングを行ってＶノッチＫの位置を求めてもよい。
【００９３】
（４）上記実施例では、光源２５と照明装置３６Ｂとを個別に設けていたが、単一の光源を利用して構成してもよい。この場合、ウエハＷの表面に向けて光を照射できるように、光源２５の照射角度を変更できるように構成すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本実施例で使用する半導体ウエハの概略構成を示す斜視図である。
【図２】半導体ウエハの断面図である。
【図３】本実施例に係る半導体ウエハの位置決め装置の概略全体構成を示す平面図である。
【図４】位置決め装置の要部構成を示す側面図である。
【図５】半導体ウエハの回転動作を示す図である。
【図６】演算処理時のウエハの状態を示す模式図である。
【図７】演算処理時のウエハの状態を示す模式図である。
【図８】光学カメラの視野画像を示す図である。
【図９】搬送機構の概略構成を示す側面図である。
【図１０】実施例装置の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９５】
２  …  回転機構
３  …  第１周縁測定機構
４  …  昇降駆動機構
５  …  搬送機構
７  …  保持ステージ
１０  …  演算処理部
２１  …  受光センサ
２５  …  光源
３６  …  第２周縁測定機構
３６Ａ…  光学カメラ
３６Ｂ…  照明装置
３７  …  記憶部
Ｍ  …  金属膜
Ｗ  …  ウエハ
Ｐ  …  保護シート
【図１】
0004522360.tif 000002
【図２】
0004522360.tif 000003
【図３】
0004522360.tif 000004
【図４】
0004522360.tif 000005
【図５】
0004522360.tif 000006
【図６】
0004522360.tif 000007
【図７】
0004522360.tif 000008
【図８】
0004522360.tif 000009
【図９】
0004522360.tif 000010
【図１０】
0004522360.tif 000011