(57)【要約】【課題】半導体ウエハの外周の一部を楔型に切り欠いてなるノッチ等の比較的小さな切り欠きをも検知でき、高速かつ高精度に半導体ウエハの角度調整をすることができる半導体ウエハ角度調整装置を提供する。【解決手段】半導体ウエハ４を撮像する撮像装置１の光軸と同心をなすように設けられ、入射した光を撮像装置１に反射する円錐状ミラー２と、撮像装置１の光軸と同心をなすように設けられ、入射した光を円錐状ミラー２に反射するすり鉢状ミラー３と、を備え、半導体ウエハ４の全体ではなく半導体ウエハ４の外周を撮像する構成とした。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板状の半導体ウエハ（４）を載置して回転するステージ（５）と、
光源（７）および光源用ミラー（８）から成り前記半導体ウエハ（４）に光を照射する照射部と、
前記半導体ウエハ（４）を前記ステージ（５）の回転軸上から光学的に撮像する撮像装置（１）と、
前記撮像装置（１）から得られた画像を処理して前記ステージ（５）を駆動する制御装置（６）と、を備え、
前記半導体ウエハ（４）の外周を切り欠いてなる部分（１１）を検出して、その円周方向角度を調整する半導体ウエハ角度調整装置において、
前記撮像装置（１）の光軸と同心をなすように設けられ、入射した光を前記撮像装置（１）に反射する円錐状ミラー（２）と、
前記撮像装置（１）の光軸と同心をなすように設けられ、入射した前記照射部からの光を前記円錐状ミラー（２）に環状に反射するすり鉢状ミラー（３）と、を備え、
前記撮像装置（１）は、前記半導体ウエハ（４）の外周を一度で撮像することを特徴とする半導体ウエハ角度調整装置。
【請求項２】
前記制御装置（６）は、
前記撮像装置（１）から取得した画像データに基づいて前記半導体ウエハ（４）と背景とのエッジを検出し、
検出した前記エッジの各点と中心との距離データを算出し、
前記距離データから最も距離の短い点である最短距離点データを探索し、
前記最短距離点データに基づいて角度調整の目標とする方向と、前記半導体ウエハ（４）の前記外周を切り欠いてなる部分（１１）と前記半導体ウエハ（４）の中心を結んだ方向とが成す角度を求めるものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエハ角度調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体露光装置における半導体ウエハの角度調整をおこなう半導体ウエハ角度調整装置に関するものである。  
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハの角度調整を行う場合、半導体ウエハ外周の切り欠きをもって角度調整を行っている。具体的には、半導体ウエハをステージ上に設置し、切り欠きを検知して角度ズレを計測し、角度ズレを調整するのに必要なだけステージを回転させるようにしている。
ここで、一般的に半導体ウエハの切り欠きを検知する方法として以下が知られている。
・  半導体ウエハ外周の一部を撮像できるように撮像装置を設置し、所定の速度で回転させながら連続的に外周の一部を撮像し、撮像した画像を処理して切り欠きを検知する方法（例えば、特許文献１参照）。
・  撮像装置によって半導体ウエハ全体を撮像する方法（例えば、特許文献２参照）。
図４は、従来技術を示す半導体ウエハ角度調整装置の構成図であり、上記２の方法の構成を示した図である。
図４において、１は撮像装置、４は半導体ウエハ、５はステージ、６は制御装置、７は光源、８は光源用ミラーである。
以下、図４を用いて従来技術による半導体ウエハ角度調整装置の動作について説明する。
従来の撮像装置１では、光源用ミラー８に反射した光源７の光を用いて、撮像装置１で半導体ウエハ４全体を撮像し、その画像を制御装置６で処理し、ステージ５で調整を行う。
このように、従来の半導体ウエハ角度調整装置は、外周の一部を連続的に撮像する、あるいは、半導体ウエハ全体を撮像することで切り欠きを検知するものである。
【特許文献１】特開平５−８２６２８号公報  （第２図）
【特許文献２】特開平９−３６２０６号公報  （第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の半導体ウエハ角度調整装置において、特許文献１に記載の方法は、半導体ウエハの角度調整前にも、半導体ウエハの切り欠きを検知するために、テーブルを回転させる必要があり処理時間が多くかかるという問題がある。
また、特許文献２に記載の方法は、半導体ウエハ全体を撮像して切り欠きを観測するため、撮像装置における撮像素子の解像度の制約から、半導体ウエハ外周の一部を直線的に切り欠いてなるオリエンテーションフラット等の比較的大きな切り欠きの半導体ウエハには適用できるが、半導体ウエハ外周の一部を楔型に切り欠いてなるノッチ等の比較的小さな切り欠きの半導体ウエハには適用できない、あるいは、必要な精度が得られないという問題がある。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、半導体ウエハ外周のみを一度に撮像することで切り欠きを検知し、高速かつ高精度に半導体ウエハの角度調整をすることができる半導体ウエハ角度調整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】
【０００４】
上記問題を解決するため、請求項１に記載の発明は、円板状の半導体ウエハを載置して回転するステージと、光源および光源用ミラーから成り前記半導体ウエハに光を照射する照射部と、前記半導体ウエハを前記ステージの回転軸上から光学的に撮像する撮像装置と、前記撮像装置から得られた画像を処理して前記ステージを駆動する制御装置と、を備え、前記半導体ウエハの外周を切り欠いてなる部分を検出して、その円周方向角度を調整する半導体ウエハ角度調整装置において、前記撮像装置の光軸と同心をなすように設けられ、入射した光を前記撮像装置に反射する円錐状ミラーと、前記撮像装置の光軸と同心をなすように設けられ、入射した前記照射部からの光を前記円錐状ミラーに環状に反射するすり鉢状ミラーと、を備え、前記撮像装置は、前記半導体ウエハの外周を一度で撮像することを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の半導体ウエハ角度調整装置において、前記制御装置は、前記撮像装置から取得した画像データに基づいて前記半導体ウエハと背景とのエッジを検出し、検出した前記エッジの各点と中心との距離データを算出し、前記距離データから最も距離の短い点である最短距離点データを探索し、前記最短距離点データに基づいて角度調整の目標とする方向と、前記半導体ウエハの前記外周を切り欠いてなる部分と前記半導体ウエハの中心を結んだ方向とが成す角度を求めるものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に記載の発明によると、半導体ウエハ外周のみを一度に撮像することができ、半導体ウエハ全体を撮像する場合に比べてより高精度な半導体ウエハ外周の画像を高速に得ることができる。
また、請求項２に記載の発明によると、半導体ウエハ外周を切り欠いてなるノッチ等の比較的小さな切り欠きの位置を検知することができ、検知したノッチの位置からウエハの角度ズレを算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明を示す半導体ウエハ角度調整装置の構成図である。
図１において、１は光学的な撮像装置、すなわちカメラ、２は円錐状ミラー、３はすり鉢状ミラー、４は半導体ウエハ、５はステージ、６は制御装置、７は光源、８は光源用ミラーである。
本発明が従来技術である図４と異なる点は、本発明の半導体ウエハ角度調整装置は円錐状ミラー２とすり鉢状ミラー３を撮像装置１の光軸と同心をなすように備えている点であり、半導体ウエハ４の全体ではなく半導体ウエハ４の外周のみを撮像できるようにしている点である。
以下、図１を用いて本発明の半導体ウエハ角度調整装置の構成について詳細を説明する。
ステージ５は半導体ウエハ４を、例えば真空吸着によって保持し、回転させることができる機構となっている。また、半導体ウエハ４を照射する照射部は光源７および光源用ミラー８から成っている。また、撮像装置１、円錐状ミラー２、すり鉢状ミラー３、半導体ウエハ４、およびステージ５の各中心軸が一致するように設置する構造となっている。さらに、円錐状ミラー２とすり鉢状ミラー３の配置はその高さが一致し、半導体ウエハ４の外周付近を通る光源用ミラー８による反射光は、すり鉢状ミラー３の反射面で水平方向に反射され中心に向かい、円錐状ミラー２の反射面で撮像装置１方向に環状に反射される構造となっている。
また、撮像装置１に入射した光は画像データとして制御装置６に伝送され、制御装置６は、半導体ウエハ４の角度ズレを算出し、ステージ５に対して角度ズレを調整するための回転を行わせることができる構造となっている。
【０００８】
図２は、本発明の半導体ウエハ角度調整装置により得られる半導体ウエハ４の撮像図である。図２において、１１は半導体ウエハ４の外周の一部を楔型に切り欠いてなるノッチ、１２は撮像装置１の画素である。
以下、図２を用いて、本発明の半導体ウエハ角度調整装置により得られる半導体ウエハ４の撮像図について説明する。撮像図は基本的には上から下に見下ろすのと同じで、違いは物体、すなわち半導体ウエハの中心部が撮像されなくなる点である。なお、図２では中心部分の画像の様子については省略している。
半導体ウエハ４の外周を切り欠いてなるノッチ１１の先端は、半導体ウエハ４の外周の中で撮像中心から最も近くに撮像される。撮像中心を原点Ｏとし、撮像装置１の画素１２のうち撮像中心から最も近くに撮像された画素の座標を（ｘ、ｙ）とし、該画素と原点との距離をｒとし、角度調整の目標とする方向をｙ軸とすると、ノッチ１１の先端・原点Ｏ・ｙ軸とのなす角度θは、次式で求まる。
θ＝ｃｏｓ−１（ｙ／ｒ）        （１）
【０００９】
図３は、本発明の半導体ウエハ角度調整装置の制御装置６において半導体ウエハ４の撮像図からズレ角を算出するための流れ図である。
以下、図３を用いて、本発明の半導体ウエハ角度調整装置の制御装置６において半導体ウエハ４の撮像図からズレ角を算出する手順についてステップを追って説明する。
先ず、ステップＳＴ２１では、半導体ウエハ４の撮像図は半導体ウエハ４が暗部でそれ以外が明部となる２値画像であるから、これをエッジ抽出処理にて、外周のみを明部とする。次に、ステップＳＴ２２では、得られた画像の明部各点に対し、距離算出処理により原点Ｏとの距離を算出する。次に、ステップＳＴ２３では、得られた距離群から最近傍探索処理により、最も距離の短い画素１２を探索する。最後に、ステップＳＴ２４では、発見した画素１２から（１）式を用いて角度θ、すなわちズレ角を算出する。
【００１０】
以上述べたように、本実施例に係る半導体ウエハ角度調整装置は円錐状ミラー２とすり鉢状ミラー３を備えることにより、半導体ウエハ４の全体ではなく半導体ウエハ４の外周のみを撮像できる。このように、半導体ウエハ４の外周のみを撮像することにより、切り欠きを検知するための画像の分解能を向上させることができ、半導体ウエハ４の外周の高精度な画像が得られる。その為、一部を楔型に切り欠いてなるノッチ等の比較的小さな切り欠きをも高速に検知できるのである。また、本発明の半導体ウエハ角度調整装置は、配置が従来技術のものに比べて配置が自由であるので、空間制約が厳しい量産機でも実現性が高い。
【産業上の利用可能性】
【００１１】
本発明は、半導体ウエハ外周の切り欠きを検知し半導体ウエハの角度調整をおこなう半導体露光装置、特にサイクルタイムの短縮を要求される半導体露光装置に最適である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を示す半導体ウエハ角度調整装置の構成図
【図２】本発明の半導体ウエハ角度調整装置により得られる半導体ウエハ４の撮像図
【図３】本発明の半導体ウエハ角度調整装置の制御装置６において半導体ウエハ４の撮像図からズレ角を算出するための流れ図
【図４】従来技術を示す半導体ウエハ角度調整装置の構成図
【符号の説明】
【００１３】
１  撮像装置
２  円錐状ミラー
３  すり鉢状ミラー
４  半導体ウエハ
５  ステージ
６  制御装置
７  光源
８  光源用ミラー
１１  ノッチ
１２  画素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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