(57)【要約】 【課題】  高速に基板の中心位置を算出することができる安価なアライメント装置および外観検査装置を提供する。【解決手段】  投光部２２ａおよび２２ｂは基板の周縁部に光を照射する。受光部２３ａおよび２３ｂは、投光部２２ａおよび２２ｂのそれぞれから照射された光を検出する。記憶部４２は、受光部２３ａおよび２３ｂによる検出の結果と基板の位置とが対応付けられた対応情報を記憶する。アライメント制御部４１は、対応情報を用いて基板の中心位置を算出する。【選択図】    図１
2007095881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の周縁部に光を照射する投光手段と、前記投光手段から照射された光を検出する検出手段とからなる組を２組有し、
前記検出手段による検出の結果と、基準点からの前記基板の中心位置のずれ量とが対応付けられた対応情報を記憶する記憶手段と、
前記対応情報を用いて前記基板の中心位置を算出する算出手段と、
を備えたことを特徴とするアライメント装置。
【請求項２】
前記算出手段は、前記対応情報を用いて前記基板の周縁部の２点の位置を算出し、算出した２点を通る円の中心位置を算出し、算出した円の中心位置を前記基板の中心位置とすることを特徴とする請求項１に記載のアライメント装置
【請求項３】
前記基板を移動し、前記算出手段によって算出された前記基板の中心位置を補正する移動手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアライメント装置。
【請求項４】
前記投光手段と前記検出手段とからなる２つの組の光軸と前記基準点とを結ぶ線の互いに成す角度が任意に設定可能であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの項に記載のアライメント装置。
【請求項５】
２つの前記投光手段のうち、少なくとも一方の前記投光手段から光が照射された領域に、前記基板が存在しない場合に、２つの前記投光手段から光が照射された各領域に前記基板が存在するように、前記基板を移動させる前記移動手段を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかの項に記載のアライメント装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかの項に記載のアライメント装置を備えた、前記基板の外観を検査するための外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ等の基板の中心位置を検出するアライメント装置に関する。また、本発明は、このアライメント装置を備えた、基板の外観を検査するための外観検査装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＩＣやＬＳＩ、液晶表示パネル等の製造工程における微細パターンの形成工程等において、シリコンウェハに代表される半導体基板、あるいは誘電体、金属、絶縁体等の円形の基板を回転させてフォトレジスト液の塗布や現像、基板周辺部に対する露光等の各種処理を行うのに際し、当該基板の中心位置を正確に検出する必要がある（例えば特許文献１〜特許文献２参照）。
【０００３】
特許文献１には、４つの非接触位置センサによって検出されたウェハの外周縁の位置に応じてウェハを所定位置にアライメントするアライメント装置が記載されている。また、２つの非接触位置センサを設けてこれらを移動させることによって、合計４点のウェハの外周縁の位置を検出し、それらの位置に応じてウェハを所定位置にアライメントすることも記載されている。特許文献２には、発光部と受光部からなる３組のセンサを設け、予め記憶した各センサの受光部に受光される光束の面積の算出結果とウェハの中心位置との対応情報を用いて、各センサの検出結果からウェハの中心位置を算出する基板中心位置検出装置が記載されている。
【特許文献１】国際公開第０２／２３６２３号パンフレット
【特許文献２】特開平１１−５４５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された技術では、４つのセンサを用いているため、コストが高くなるという問題があった。また、２つのセンサを設けて移動させる場合にも、センサを移動させる手段が必要となるため、コストが高くなるという問題があった。
【０００５】
特許文献２に記載された技術では、予め記憶した、各センサの受光部に受光される光束の面積を計算で算出した結果を用いているため、発光部の個体差を考慮しない構成となり、必ずしもセンサの個体差に対応できるものではなかった。
【０００６】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、高速に基板の中心位置を算出することができる安価でセンサの個体差に対応可能なアライメント装置および外観検査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】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、基板の周縁部に光を照射する投光手段と、前記投光手段から照射された光を検出する検出手段とからなる組を２組有し、前記検出手段による検出の結果と、基準点からの前記基板の中心位置のずれ量とが対応付けられた対応情報を記憶する記憶手段と、前記対応情報を用いて前記基板の中心位置を算出する算出手段とを備えたことを特徴とするアライメント装置である。
【０００８】
また、本発明のアライメント装置において、前記算出手段は、前記対応情報を用いて前記基板の周縁部の２点の位置を算出し、算出した２点を通る円の中心位置を算出し、算出した円の中心位置を前記基板の中心位置とすることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のアライメント装置において、前記基板を移動し、前記算出手段によって算出された前記基板の中心位置を補正する移動手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のアライメント装置において、前記投光手段と前記検出手段とからなる２つの組の光軸と前記基準点とを結ぶ線の互いに成す角度が任意に設定可能であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のアライメント装置において、２つの前記投光手段のうち、少なくとも一方の前記投光手段から光が照射された領域に、前記基板が存在しない場合に、２つの前記投光手段から光が照射された各領域に前記基板が存在するように、前記基板を移動させる前記移動手段を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上記のアライメント装置を備えた、前記基板の外観を検査するための外観検査装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のアライメント装置は２組の投光手段および検出手段を有しており、３組以上の投光部および受光部を有するものと比較して、構造が簡単となり、安価な装置を実現することができるという効果が得られる。また、投光部が照射する光の明るさが、投光部の個体差により異なっていても、実際の検出結果に基づいて、基準点からの基板中心のずれ量に関する対応情報を作成し記憶するので、個体差に依存せずに、より精度を確保したアライメントが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照し、本発明を実施するための最良の形態について説明する。まず、本発明の第１の実施形態を説明する。図２は、本実施形態によるアライメント装置の概略側面図である。半導体ウェハ１は搬送機構５０上に載置される。搬送機構５０は、例えば半導体ウェハの搬送用のロボットハンド等であり、半導体ウェハ１の主面に沿った平面内で半導体ウェハ１を移動させることができる。搬送機構５０は、搬送中に半導体ウェハ１がずれないように、例えば真空チャック等で半導体ウェハ１を固定する。
【００１５】
投光部２２ａおよび２２ｂは半導体ウェハ１の周縁部に光を照射する。受光部２３ａおよび２３ｂは、投光部２２ａおよび２２ｂによって照射された光を検出する。半導体ウェハ１を間にして投光部２２ａと対向する位置に受光部２３ａが配置され、半導体ウェハ１を間にして投光部２２ｂと対向する位置に受光部２３ｂが配置されている。このように、本実施形態によるアライメント装置は、投光部と受光部からなるセンサの組を２組有している。投光部２２ａおよび受光部２３ａ（以下、センサａと表記する）は支持部材２４ａによって固定され、投光部２２ｂおよび受光部２３ｂ（以下、センサｂと表記する）は支持部材２４ｂによって固定されている。
【００１６】
図３は、本実施形態によるアライメント装置の概略平面図である。センサａとセンサｂの２組は、半導体ウェハ１の中心１０ａが所定の基準位置に一致している場合の半導体ウェハ１の周縁部に位置している。また、センサｂは、半導体ウェハ１の中心１０ａを回転中心として、センサａを９０度回転させた位置に配置されている。
【００１７】
図４は、上記の投光部２２ａおよび２２ｂと同一構成の投光部２２の構成を示すと共に、受光部２３ａおよび２３ｂと同一構成の受光部２３の構成を示している。投光部２２の赤外発光ＬＥＤ２６と受光部２３のフォトダイオード３２が、半導体ウェハ１の周縁部を介して対向配置されている。
【００１８】
赤外発光ＬＥＤ２６とフォトダイオード３２との間の光軸３３上には、コリメートレンズ２７、赤外通過フィルタ２８、スリット板２９、結像レンズ３０、およびピンホール３１が配置されている。赤外発光ＬＥＤ２６によって照射された赤外光は、コリメートレンズ２７によって平行光束３４に変換される。この平行光束３４は、可視光線によるノイズを低減するために配置された赤外通過フィルタ２８を通過する。スリット板２９は、所定幅で長方形状のスリット２９ａが形成されており、このスリット２９ａの長手方向が半導体ウェハ１の半径方向に対して平行となると共に、スリット２９ａの重心位置が光軸３３に一致するように配置されている。赤外通過フィルタ２８およびスリット板２９は、中心位置の検出対象となる半導体ウェハ１とコリメートレンズ２７の間であればどこに配置してもよいが、半導体ウェハ１と結像レンズ３０との間の鏡筒中に配置すると、外乱光の影響が小さくなるので効果的である。
【００１９】
平行光束３４はスリット板２９を通過し、結像レンズ３０によって集光され、ピンホール３１を通過する。ピンホール３１は結像レンズ３０の焦点位置もしくはその近くに配置され、その大きさは、スリット板２９によって絞り込まれた平行光束３４が結像レンズ３０によって結像されるときのピンホール位置での光束の大きさ程度に形成されている。このピンホール３１は、外乱光をカットし、赤外発光ＬＥＤ２６から発光される光のみをフォトダイオード３２に通し、Ｓ／Ｎ比を向上させるためのものであり、外乱光が入らないのであれば配置しなくてもよい。ピンホール３１を通過した光はフォトダイオード３２の受光面に入射する。フォトダイオード３２は、入射する光の光量に応じた電気信号を出力する。なお、光束内では、どの位置でも光強度が一定であることが望ましい。そのため、光強度を均一化するための光学手段として、フィルタや単ファイバを光路中に設けてもよい。
【００２０】
半導体ウェハ１が平行光束３４を遮らない場合、投光部２２から照射された平行光束３４は受光部２３にそのまま入射する。一方、図４に示されるように、半導体ウェハ１の周縁部が平行光束３４を遮ると、平行光束３４のうち、半導体ウェハ１によって遮られなかった部分の光のみが受光部２３に入射する。したがって、半導体ウェハ１が平行光束３４を遮る程度（半導体ウェハ１が平行光束３４を遮る部分の面積）に応じて、受光部２３からの出力信号が変化する。なお、図４においては、投光部２２が上、受光部２３が下となるように配置されているが、投光部２２が下、受光部２３が上となるように配置してもよい。
【００２１】
図１は、本実施形態によるアライメント装置の機能構成を示している。投光部２２ａ，２２ｂおよび受光部２３ａ，２３ｂはアライメント制御部４１に接続されている。アライメント制御部４１は、半導体ウェハ１のアライメント処理を制御するものである。このアライメント制御部４１は、投光部２２ａおよび２２ｂが備える赤外発光ＬＥＤ２６の光量を変更する。また、アライメント制御部４１は、受光部２３ａおよび２３ｂが備えるフォトダイオード３２から出力された信号を増幅およびＡ／Ｄ変換し、検出された光量の変化を例えば電圧の変化として検出する。
【００２２】
アライメント制御部４１には記憶部４２が接続されている。記憶部４２は、半導体ウェハ１の位置と、検出された光量とが対応付けられた対応情報等を記憶する。対応情報は、半導体ウェハ１のアライメントの際にアライメント制御部４１によって用いられる情報であり、その詳細は後述する。アライメント制御部４１には搬送機構制御部４３も接続されている。搬送機構制御部４３は搬送機構５０のＸＹ平面内での移動を制御する。
【００２３】
次に、半導体ウェハ１のアライメント方法を説明する。アライメントによって、半導体ウェハ１の中心１０ａを、センサａとセンサｂの２つの光軸の位置と半導体ウェハ１の半径に関連して決定される基準点３５（図５参照）に一致させるものとし、基準点３５の位置は既知であるとする。まず、実際のアライメント処理の前に以下の準備処理を行う。準備処理用の半導体ウェハ１を用意し、搬送機構５０に載置し、その半導体ウェハ１の中心１０ａを基準点３５に予め一致させておく。その状態から、投光部２２ａから受光部２３ａへ照射された光（平行光束３４）の光軸３３と基準点３５とを結んだ軸３６に沿って半導体ウェハ１を移動させる。
【００２４】
まず、半導体ウェハ１は、平行光束３４を完全に遮る位置まで移動し、続いて逆方向に平行光束３４を全く遮らない位置まで移動する。アライメント制御部４１は、上記の半導体ウェハ１の移動を搬送機構制御部４３に指示し、搬送機構制御部４３は、この指示に従って搬送機構５０の動作を制御する。上記の一連の動作時に、アライメント制御部４１は、受光部２３ａから順次出力された信号を検出し、その信号値と半導体ウェハ１の移動量（あるいは半導体ウェハ１の中心１０ａの座標値）とを対応付けて、対応情報として記憶部４２に格納する。アライメント制御部４１は、例えば半導体ウェハ１が所定距離移動する毎に受光部２３ａからの信号を検出し、対応情報に情報を追加する。これによって、軸３６に沿った基準点３５からの中心１０ａの距離（ずれ量）と光量（光量に対応した信号値）とが対応付けられたテーブルが対応情報として生成される。
【００２５】
続いて、半導体ウェハ１を移動させ、半導体ウェハ１の中心１０ａを基準点３５に再度一致させる。その状態から、投光部２２ｂから受光部２３ｂへ照射された光（平行光束３４）の光軸３３と基準点３５とを結んだ軸３７に沿って半導体ウェハ１を移動させ、上記と同様の処理を行う。これによって、軸３６および３７のそれぞれに沿った方向での対応情報が生成される。そして、対応情報は共に記憶部４２に格納される。
【００２６】
上記の準備処理の後、実際のアライメント処理が行われる。実際のアライメント処理では、アライメント制御部４１から搬送機構制御部４３に指示が出力され、搬送機構制御部４３は搬送機構５０に半導体ウェハ１を搬送させる。ロボットハンド等の搬送機構５０は半導体ウェハ１を半導体ウェハ用のカセット等からアライメント装置まで搬送し、搬送機構５０の基準点が基準点３５と一致するように、予め設定されたアライメント位置で停止する。カセット等で半導体ウェハ１に位置ずれが発生している場合、搬送機構５０上にずれて受け渡されるので、アライメント位置に搬送された半導体ウェハ１の中心１０ａは基準点３５と一致していない。
【００２７】
続いて、アライメント制御部４１は、受光部２３ａおよび２３ｂからの出力信号を検出する。アライメント制御部４１は記憶部４２から対応情報を読み出し、受光部２３ａおよび２３ｂからのそれぞれの出力信号に対応した距離を選択する。受光部２３ａからの出力信号に対応した距離をＡ、受光部２３ｂからの出力信号に対応した距離をＢとすると、距離Ａは、投光部２２ａから受光部２３ａへ照射された光の平行光束３４の光軸３３の位置（図５の光軸位置３３ａ）と半導体ウェハ１の周縁との間の最短距離に等しく、距離Ｂは、投光部２２ｂから受光部２３ｂへ照射された光の平行光束３４の光軸３３の位置（図５の光軸位置３３ｂ）と半導体ウェハ１の周縁との間の最短距離に等しい。
【００２８】
光軸位置３３ａに最も近い半導体ウェハ１の周縁上の点を周縁点ａとし、光軸位置３３ｂに最も近い半導体ウェハ１の周縁上の点を周縁点ｂとすると、光軸位置３３ａからの周縁点ａのＸ方向のずれ量ａｘおよびＹ方向のずれ量ａｙは
ａｘ＝Ａｃｏｓ４５°，ａｙ＝Ａｓｉｎ４５°
となる。同様に、光軸位置３３ｂからの周縁点ｂのＸ方向のずれ量ｂｘおよびＹ方向のずれ量ｂｙは
ｂｘ＝Ｂｃｏｓ４５°，ｂｙ＝Ｂｓｉｎ４５°
となる。
【００２９】
図６に示すように、基準点３５の座標を（０，０）、基準点３５にある半導体ウェハ１の半径をＲとすると、光軸位置３３ａの座標は（Ｒｃｏｓ４５°，−Ｒｓｉｎ４５°）となる。また、光軸位置３３ｂの座標は（−Ｒｃｏｓ４５°，−Ｒｓｉｎ４５°）となる。続いて、周縁点ａおよびｂの座標が算出される。
【００３０】
図７に示すように、半導体ウェハ１の周縁が、平行光束３４を全く遮らない位置から光軸位置３３ａまたは３３ｂまでの間の位置にある場合、周縁点ａの座標（Ｘａ，Ｙａ）および周縁点ｂの座標（Ｘｂ，Ｙｂ）は
Ｘａ＝Ｒｃｏｓ４５°−Ａｃｏｓ４５°，Ｙａ＝−Ｒｓｉｎ４５°＋Ａｓｉｎ４５°
Ｘｂ＝−Ｒｃｏｓ４５°＋Ｂｃｏｓ４５°，Ｙｂ＝−Ｒｓｉｎ４５°＋Ｂｓｉｎ４５°
となる。また、図８に示すように、半導体ウェハ１の周縁が、光軸位置３３ａまたは３３ｂから平行光束３４を完全に遮る位置までの間の位置にある場合、周縁点ａの座標（Ｘａ，Ｙａ）および周縁点ｂの座標（Ｘｂ，Ｙｂ）は
Ｘａ＝Ｒｃｏｓ４５°＋Ａｃｏｓ４５°，Ｙａ＝−Ｒｓｉｎ４５°−Ａｓｉｎ４５°
Ｘｂ＝−Ｒｃｏｓ４５°−Ｂｃｏｓ４５°，Ｙｂ＝−Ｒｓｉｎ４５°−Ｂｓｉｎ４５°
となる。
【００３１】
上記のようにして、半導体ウェハ１の周縁部がセンサの光束と接している範囲内において、半導体ウェハ１の周縁部の２点の位置が求められる。これら２点を通る円の中心が半導体ウェハ１の中心１０ａであり、以下の式より中心１０ａの座標（Ｘ，Ｙ）が算出される。この式は、円周上の２点の座標と半径から円の中心座標を求める公式を適用している。そのため、円の中心と２つのセンサの光軸とを結ぶ線の互いに成す角度が変更されても、その計算式の角度部分を変更すれば、中心が求まる。したがって、基準点からの距離が半導体ウェハ１の半径と一致すれば、２つのセンサの配置は、２つのセンサの光軸と基準点とを結ぶ線の成す角度が任意の角度となる位置で実現可能となり、センサ配置の自由度を大きくすることができる。
【００３２】
【数１】
2007095881.tif 000003
【００３３】
アライメント制御部４１は、上記のようにして半導体ウェハ１の中心１０ａの位置を算出する。算出結果から、中心１０ａの基準点３５からのずれ量が分かる。つまり、搬送機構５０の基準点から半導体ウェハ１の中心１０ａがどれだけずれているのかが分かる。搬送機構５０が他の装置に半導体ウェハ１を受け渡す際には、アライメント制御部４１は、このずれ量の補正を搬送機構制御部４３に指示する。指示を受けた搬送機構制御部４３は、搬送機構５０を駆動して半導体ウェハ１を移動させる。搬送機構５０は、中心１０ａを新たな基準点として半導体ウェハ１を搬送し、中心位置のずれを補正する。この結果、半導体ウェハ１の中心ずれが補正された状態で、次の検査工程または製造工程等に半導体ウェハ１を渡すことができる。
【００３４】
上述したように、本実施形態によるアライメント装置は、予め作成した対応情報を用いて半導体ウェハ１の中心位置を算出する。予め対応情報が作成されていれば、受光部２３での光の検出結果から半導体ウェハ１の中心１０ａの位置を算出するだけでよいので、半導体ウェハ１の回転機構は必要ない。したがって、半導体ウェハ１を回転させずに高速に基板の中心位置を算出することができると共に、安価な装置を実現することができる。また、半導体ウェハ１の大きさが変わらない限り、対応情報を再度作成する必要がない。したがって、検査済みの半導体ウェハ１がカセット等に戻され、次の未検査の半導体ウェハ１がアライメント装置に搬送された際には、受光部２３からの出力信号を検出し、直ちに半導体ウェハ１の中心１０ａの位置を算出することができるので、高速に基板の中心位置を算出することができる。
【００３５】
また、本実施形態によるアライメント装置は２組の投光部および受光部を有しており、３組以上の投光部および受光部を有するものと比較して、構造が簡単となり、安価な装置を実現することができる。さらに、投光部が照射する光の明るさが、投光部の個体差により異なっていても、実際の検出結果に基づいて、基準点からの基板中心のずれ量に関する対応情報を作成し記憶するので、個体差に依存せずに、より精度を確保したアライメントが可能となる。さらに、半導体ウェハ１を間にして投光部および受光部を対向させて配置したことにより、ウェハの表面を撮像した画像を用いて中心位置を算出するものと比較して、ウェハの表面の状態等の影響を受け難く、高精度に中心位置を算出することができる。また、本実施形態ではセンサにスリットを設けているので、スリットを設けない場合に比べ、半導体ウェハ１の周縁部の移動に際し、リニアな特性を得やすく、光束の周辺でも精度よく検出することができる。
【００３６】
次に、本実施形態の変形例を説明する。半導体ウェハ１が搬送機構５０上で著しくずれている場合があり、この場合の処理を説明する。半導体ウェハ１が搬送機構５０上でずれており、２つの投光部のうち、一方の投光部から照射された光を完全に半導体ウェハ１が遮る場合、その投光部に対向して配置された受光部の出力信号は最低値に近くなる。また、一方の投光部に対向して配置された受光部に、光が半導体ウェハ１によって遮られることなく入射した場合（すなわち、一方の投光部から光が照射された領域に半導体ウェハ１が全く存在しない場合）、その受光部の出力信号は最大値にほぼ等しくなる。
【００３７】
この場合、アライメントの前処理として、アライメント制御部４１は、出力信号の値が最大値となっている受光部側に半導体ウェハ１を一定量だけ移動するように搬送機構制御部４３に指示する。搬送機構制御部４３は指示に従い、搬送機構５０を駆動し、半導体ウェハ１を一定量だけ移動させる。
【００３８】
図９（ａ）の場合、投光部２２ａおよび受光部２３ａ側の平行光束が半導体ウェハ１に当たっていて、投光部２２ｂおよび受光部２３ｂ側の平行光束が半導体ウェハ１に全く当たっていない場合、半導体ウェハ１は投光部２２ｂおよび受光部２３ｂ側に移動する。アライメント制御部４１は、２つの受光部からの出力信号を検出し、その信号値に基づいて、２つの投光部から光が照射された２つの領域の両方に半導体ウェハ１が存在すると判断した場合、前述したアライメント処理を開始する。もし、移動させた結果、２つの投光部から照射された光がいずれも半導体ウェハ１に全く当たらなくなった場合には、以下の処理が行われる。
【００３９】
半導体ウェハ１がアライメント装置に搬送された直後や、上記の処理が行われた後に、２つの投光部から照射された光がいずれも半導体ウェハ１に全く当たっていない場合、２つの受光部からの出力信号は最大値にほぼ等しくなる。この場合、アライメント制御部４１は、図９（ｂ）に示されるように、Ｙ軸方向に半導体ウェハ１を一定量だけ移動するように搬送機構制御部４３に指示する。搬送機構制御部４３は指示に従い、搬送機構５０を駆動し、半導体ウェハ１をＹ軸マイナス方向に一定量だけ移動させる。
【００４０】
移動後、アライメント制御部４１は両方の受光部からの出力信号を検出し、２つの投光部から光が照射された２つの領域の両方に半導体ウェハ１が存在すると判断した場合、前述したアライメント処理を開始する。もし、半導体ウェハ１が一定量移動した後でも、２つの投光部から照射された光がいずれも半導体ウェハ１に全く当たっていない場合、半導体ウェハ１は、上記と同様にしてＹ軸に沿って逆方向に移動する。また、Ｙ軸方向に半導体ウェハ１を移動させても、一方の投光部から照射された光のみが半導体ウェハ１に当たり、もう一方の投光部から照射された光が半導体ウェハ１に全く当たらない場合には、前述した処理に移行する。上記の処理を繰り返すことによって、投光部２２ａから光が照射された領域、および投光部２２ｂから光が照射された領域の両方に半導体ウェハ１が存在するようになる。なお、２つの投光部からの光が半導体ウェハ１によって遮られ、２つの受光部からの出力信号が共に最低値となる場合は、Ｙ軸プラス方向に移動させる。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。図１０は、本外観検査装置の構成を示す平面図である。本外観検査装置は、第１の実施形態で説明したアライメント装置を備えている。この外観検査装置は、半導体ウェハ１に対するマクロ検査およびミクロ検査を行うための検査部２と、検査部２に対して未検査の半導体ウェハ１を供給すると共に、検査部２によって検査が行われて検査済みとなった半導体ウェハ１を排出するために半導体ウェハ１を搬送する搬送部３（ローダ）とを有している。
【００４２】
搬送部３に隣接してウェハカセット４が搭載されている。搬送部３は、２つのウェハカセット４を着脱可能に取り付けられるように構成されている。ウェハカセット４内には複数の半導体ウェハ１が上下方向に所定ピッチで収納されている。搬送部３には、ウェハ搬送ロボット５が設けられている。ウェハ搬送ロボット５は、ウェハカセット４に収納されている未検査の半導体ウェハ１を取り出して検査部２に渡し、検査部２から検査済みの半導体ウェハ１を受け取ってウェハカセット４内に収納する。
【００４３】
ウェハ搬送ロボット５は、半導体ウェハ１を吸着保持する３つの連結アーム（多関節アーム５１〜５３）を有する多関節型のロボットである。このウェハ搬送ロボット５は、第１の実施形態における搬送機構５０に相当する。ハンド５４は、多関節アーム５１〜５３の先端側に連結される。複数の吸着孔５４ａがハンド５４に設けられている。ハンド５４は半導体ウェハ１を吸着保持する。ハンド５４は、多関節アーム５１〜５３の伸縮動作によって、前進および後退する。多関節アーム５１〜５３の根元側は、回転軸５５に対して軸方向を中心に矢印Ａ方向に回転可能である。また、搬送部３は、ウェハカセット４との間で半導体ウェハ１の受け渡しを行う位置、および検査部２との間で半導体ウェハ１の受け渡しを行う位置の間でウェハ搬送ロボット５を一方向（矢印Ｂ方向）に往復運動させるシフト機構５６を備えている。
【００４４】
検査部２のベース上にはウェハ搬送装置６および概略のアライメントを行うプリアライメント装置として、先に説明した実施形態のアライメント装置７が設けられている。ウェハ搬送装置６には、回転軸を中心に３本の搬送アーム６ａ，６ｂ，６ｃが等角度（例えば１２０度）毎に設けられている。各搬送アーム６ａ〜６ｃの先端には、それぞれＬ字状に形成されたハンド（載置部）が設けられており、複数の吸着孔（ウェハチャック）が形成されている。各吸着孔は吸引ポンプ等の吸引装置に連結されている。搬送アーム６ａ〜６ｃの先端に半導体ウェハ１が載置された状態で吸引装置を動作させた際には、吸引装置の吸引力によって、半導体ウェハ１が搬送アーム６ａ〜６ｃの先端に吸着保持される。
【００４５】
ウェハ搬送装置６が回転軸を中心に例えば図面上左回りに回転すると、各搬送アーム６ａ，６ｂ，６ｃはそれぞれウェハ受け渡し位置Ｐ１、マクロ検査位置Ｐ２、ウェハ受け渡し位置Ｐ３のいずれかに位置するようになっている。また、ウェハ搬送装置６は、各搬送アーム６ａ〜６ｃが一体的に昇降可能となっている。
【００４６】
ウェハ受け渡し位置Ｐ１は、ウェハ搬送ロボット５とウェハ搬送装置６との間で半導体ウェハ１の受け渡しが行われる位置である。マクロ検査位置Ｐ２は、半導体ウェハ１に対するマクロ検査が行われる位置である。ウェハ受け渡し位置Ｐ３は、各搬送アーム６ａ〜６ｃのうちいずれか１つの搬送アームとＸＹθステージ１４上のミクロウェハ保持部１３との間で半導体ウェハ１の受け渡しが行われる位置である。ウェハ受け渡し位置Ｐ１の中心位置は、ウェハ搬送ロボット５の搬送ストローク範囲内になるように形成されている。
【００４７】
アライメント装置７はウェハ受け渡し位置Ｐ１に配置されている。アライメント装置７は、ウェハ中心に対して１２０°の角度で配置された２組のセンサ（投光部と受光部）を有している。このアライメント装置７は、半導体ウェハ１の中心ずれを補正するために、ウェハ搬送ロボット５が半導体ウェハ１をウェハカセット４から取り出して、検査部２のウェハ受け渡し位置Ｐ１に受け渡す動作中に、予め設定されたアライメント位置で停止した際に、半導体ウェハ１の中心位置のずれ量を検出する。このとき第１の実施形態の数式を計算するにあたり、４５°の代わりに６０°を用いる。このずれ量を補正するように、半導体ウェハ１の中心位置を新たな基準点としてウェハ搬送ロボット５のハンド５４が移動し、半導体ウェハ１の中心位置が補正された状態で、ウェハ搬送装置６と半導体ウェハ１の受け渡しが行われる。なお、２つのセンサは、ウェハ搬送ロボット５がウェハ受け渡し位置Ｐ１で半導体ウェハ１を受け渡す際と、３本の搬送アーム６ａ〜６ｃが回転移動する際に干渉しない位置に設けられている。また、投光部と受光部をつなぐ支柱部分を、干渉しないよう十分遠くに配置してもよい。
【００４８】
検査部２のベース上にはマクロ検査部９およびミクロ検査部１０も設けられている。マクロ検査部９のマクロ検査位置Ｐ２には、検査員８の目視により半導体ウェハ１の表面（裏面を含む）を検査するためのマクロ検査用揺動機構９ａが設けられている。マクロ検査用揺動機構９ａによって、半導体ウェハ１は揺動可能に保持される。マクロ検査においては、半導体ウェハ１を照明して、その散乱光を観察する目視によって、半導体ウェハ１上の膜ムラや大きな欠陥部分等が検出される。
【００４９】
ミクロ検査部１０はアライメント用センサ１１、顕微鏡１２、ミクロウェハ保持部１３、ＸＹθステージ１４、および周縁側面部観察ユニット１５を備えている。アライメント用センサ１１は、高精度にアライメントを行うためのものであり、例えばＣＣＤカメラで構成されており、ウェハ搬送装置６によって半導体ウェハ１がウェハ受け渡し位置Ｐ３に移動し、ミクロウェハ保持部１３に渡された後、アライメント基準位置に対する半導体ウェハ１の中心ずれおよび角度ずれを補正するために、半導体ウェハ１の周縁端面部を検出するものである。
【００５０】
顕微鏡１２は半導体ウェハ１の像を拡大する。ミクロウェハ保持部１３はＸＹθステージ１４と一体的に構成されており、半導体ウェハ１を保持して回転させる回転機構と、顕微鏡１２での観察における焦点合わせのための昇降機構とを有している。ＸＹθステージ１４はウェハ受け渡し位置Ｐ１と顕微鏡１２の所定の観察位置との間でウェハ保持部３３を移動させるため、ＸＹ平面内で移動可能である。周縁側面部観察ユニット１５は、半導体ウェハ１の周縁側面部を観察するためのＣＣＤカメラ等を備えている。
【００５１】
ウェハ受け渡し位置Ｐ３に移動した搬送アーム６ａ、６ｂ、または６ｃ上に保持されている半導体ウェハ１は、ミクロウェハ保持部１３によって受け取られ、この際にアライメント用センサ１１によって位置ずれが検出される。この位置ずれは、中心ずれおよび角度ずれとして算出される。この算出結果に基づいて、ＸＹθステージ１４がＸ軸およびＹ軸方向に移動制御され、ミクロウェハ保持部１３がθ方向に回転制御される。
【００５２】
ミクロ検査部１０においては、顕微鏡１２で拡大された半導体ウェハ１の像をＣＣＤカメラ等によって撮像したり、接眼レンズ１６を通して観察したりできるようになっている。また、周縁側面部観察ユニット１５によって、半導体ウェハ１の周縁端面部を撮像して観察できるようにもなっている。
【００５３】
検査部２の前面には、ウェハ搬送ロボット５およびウェハ搬送装置６の動作や、検査部２でのマクロ検査およびミクロ検査等の各種操作を検査員８が行うための操作部１７が設けられている。この操作部１７の左側には、ミクロ検査において、顕微鏡１２を通して撮像された半導体ウェハ１の拡大画像等を映し出すモニタ１８が設けられている。
【００５４】
次に、本実施形態による外観検査装置の動作を説明する。ウェハ搬送ロボット５は多関節アーム５１〜５３およびハンド５４を図７の矢印Ｃ方向に伸ばして、ウェハカセット４内に収納されている半導体ウェハ１を吸着保持し、多関節アーム５１〜５３およびハンド５４を縮めながら、ウェハ受け渡し位置Ｐ１に移動して停止する。続いて、ウェハ搬送ロボット５は多関節アーム５１〜５３およびハンド５４を矢印Ｄ方向に伸ばし、吸着保持している半導体ウェハ１を搬送アーム６ａの上方に移動する。アライメント装置７は、第１の実施形態で説明したように、半導体ウェハ１の中心位置を検出する。検出された中心位置が所定の基準位置に一致するように、ウェハ搬送ロボット５のハンド５４が移動し、半導体ウェハ１の中心位置が補正される。
【００５５】
続いて、ウェハ搬送装置６（搬送アーム６ａ，６ｂ，６ｃのいずれかでよい）は半導体ウェハ１をウェハ搬送ロボット５から受け取り、回転して、半導体ウェハ１をウェハ受け渡し位置Ｐ１からマクロ検査位置Ｐ２まで搬送する。半導体ウェハ１はウェハ搬送装置６からマクロ検査用揺動機構９ａに渡され、検査員８が半導体ウェハ１を揺動しながら目視するマクロ検査が行われる。マクロ検査の終了後、ウェハ搬送装置６はマクロ検査用揺動機構９ａから半導体ウェハ１を受け取り、回転して、半導体ウェハ１をウェハ受け渡し位置Ｐ３まで移動する。搬送アーム６ａ〜６ｃが下降し、半導体ウェハ１はミクロウェハ保持部１３上に載置される。
【００５６】
ミクロ検査部１０において、アライメント用センサ１１は半導体ウェハ１の周縁端面部を検出する。この検出結果に基づいて半導体ウェハ１の位置ずれ量（アライメント補正量）が算出され、その位置ずれ量に応じてＸＹθステージ１４がＸＹ平面内で移動すると共に、ミクロウェハ保持部１３が回転する。これによって半導体ウェハ１がアライメントされる。アライメント後、半導体ウェハ１の周縁部が観察位置に来るようにＸＹθステージ１４が移動する。
【００５７】
検査員８が操作部１７を介して入力する指示に基づいて、半導体ウェハ１が回転しながら、その像が顕微鏡１２で拡大され、周縁部の上面像がＣＣＤカメラ等によって撮像されてモニタ１８に表示される。あるいは、周縁部の上面像が、接眼レンズ１６を通して観察される。さらに、半導体ウェハ１の周縁側面部が周縁側面部観察ユニット１５の観察位置に来るようにＸＹθステージ１４が移動する。半導体ウェハ１が回転しながら、その周縁側面部の像がＣＣＤカメラ等によって撮像されてモニタ１８に表示される。上記のようにして、ミクロ検査が行われる。
【００５８】
ミクロ検査が終了すると、ミクロウェハ保持部１３がウェハ受け渡し位置Ｐ３に来るようにＸＹθステージ１４が移動する。搬送アーム６ａ〜６ｃが上昇し、半導体ウェハ１はウェハ搬送装置６に渡される。ウェハ搬送装置６が回転し、半導体ウェハ１がウェハ受け渡し位置Ｐ１に移動する。半導体ウェハ１はウェハ搬送ロボット５に渡され、ウェハ搬送ロボット５によってウェハカセット４の所望の位置に収納される。以後、上記と同様にウェハカセット４内に収納されている未検査の半導体ウェハ１が順次運び出され、マクロ検査およびミクロ検査が行われて、ウェハカセット４内に収納される。
【００５９】
上述した本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができるアライメント装置を備えた、半導体ウェハ１の外観を検査するための外観検査装置を実現することができる。
【００６０】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の実施形態によるアライメント装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態によるアライメント装置の概略側面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態によるアライメント装置の概略平面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態によるアライメント装置が備える投光部および受光部の構成を示す構成図である。
【図５】本発明の第１の実施形態におけるアライメント方法を説明するための参考図である。
【図６】本発明の第１の実施形態におけるアライメント方法を説明するための参考図である。
【図７】本発明の第１の実施形態におけるアライメント方法を説明するための参考図である。
【図８】本発明の第１の実施形態におけるアライメント方法を説明するための参考図である。
【図９】本発明の第１の実施形態におけるアライメント前の半導体ウェハの位置補正を説明するための参考図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態による外観検査装置の平面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１・・・半導体ウェハ、２・・・検査部、３・・・搬送部、４・・・ウェハカセット、５・・・搬送ロボット、６・・・ウェハ搬送装置、６ａ，６ｂ，６ｃ・・・搬送アーム、７・・・アライメント装置、９・・・マクロ検査部、９ａ・・・マクロ検査用揺動機構、１０・・・ミクロ検査部、１１・・・アライメント用センサ、１２・・・顕微鏡、１３・・・ミクロウェハ保持部、１４・・・ＸＹθステージ、１５・・・周縁側面部観察ユニット、１６・・・接眼レンズ、１７・・・操作部、１８・・・モニタ、２２，２２ａ，２２ｂ・・・投光部、２３，２３ａ，２３ｂ・・・受光部、２４ａ，２４ｂ・・・支持部材、２６・・・赤外発光ＬＥＤ、２７・・・コリメートレンズ、２８・・・赤外通過フィルタ、２９・・・スリット板、２９ａ・・・スリット、３０・・・結像レンズ、３１・・・ピンホール、３２・・・フォトダイオード、４１・・・アライメント制御部、４２・・・記憶部、４３・・・搬送機構制御部、５０・・・搬送機構、５１，５２，５３・・・多関節アーム、５４・・・ハンド、５４ａ・・・吸着孔、５５・・・回転軸、５６・・・シフト機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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