(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ載置台上に載置されるウエハの姿勢合わせを行うアライナーの精度を測定する精度測定装置であって、前記ウエハ載置台上の基準位置に着脱可能に取り付けられる精度測定用ウエハの測定表面に所定間隔を隔てて設けられた一対の目印を、該ウエハが基準位置に有るときと該ウエハをアライナーによって姿勢合わせしたときとにおいて撮像する撮像手段と、前記それぞれの撮像から得られる画像情報を基にアライナーの精度を測定する画像処理装置とからなるアライナーの精度測定装置。
【請求項２】
ウエハの姿勢合わせを行うアライナーのウエハ載置台に一対の所定間隔を隔てた目印を設けた精度測定用ウエハを基準位置に置いたときに該一対の目印を撮像し、この撮像によって得られた画像情報を処理して該一対の目印を結ぶ基準の直線を求め、また該目印を付けたウエハをアライナーにて姿勢合わせを行った後に撮像し、この撮像によって得られた画像情報を処理し該一対の目印を結ぶ姿勢合わせの後の直線を求め、前記基準の直線と姿勢合わせ後の直線との成す角度からアライナーの姿勢合わせのずれ角度を測定することを特徴とするアライナーの精度測定方法。
【請求項３】
ウエハの姿勢合わせを行うアライナーのウエハ載置台に一対の所定間隔を隔てた目印を設けた精度測定用ウエハを基準位置に置いたときにこれを撮像して得た画像情報を基準画像とし該基準画像から該一対の目印の中間点を算出し、また該ウエハをアライナーによって姿勢合わせを行ったときの姿勢合わせ後にこれを撮像し得た画像情報を作業後画像とし、該作業後画像から一対の目印の中間点を算出し、これら中間点を比較することによりアライナーの姿勢合わせのずれ量を算出することを特徴とするアライナーの精度測定方法。
【請求項４】
ウエハの姿勢合わせを行うアライナーのウエハ載置台に一対の所定間隔を隔てた目印を設けた精度測定用ウエハを基準位置に置いたときの前記一対の目印の画像情報から該一対の目印を結ぶ基準の直線を求める手順、該目印を付けたウエハをアライナーにて姿勢合わせを行った後の画像情報から該一対の目印を結ぶ姿勢合わせの後の直線を求める手順、前記基準の直線と姿勢合わせ後の直線との成す角度からアライナーの姿勢合わせのずれ角度を算出する手順を実行するためのプログラムを記憶させたアライナーの精度測定装置で読み取り可能な記憶媒体。
【請求項５】
ウエハの姿勢合わせを行うアライナーのウエハ載置台に一対の所定間隔を隔てた目印を設けた精度測定用ウエハを基準位置に置いたときの画像情報を基準画像とし該基準画像から該一対の目印の中間点を算出する手順、該ウエハをアライナーによって姿勢合わせを行ったときの姿勢合わせ後の画像情報を作業後画像とし、該作業後画像から一対の目印の中間点を算出する手順、これら中間点を比較することによりアライナーの姿勢合わせのずれ量を算出する手順を実行するためのプログラムを記憶させたアライナーの精度測定装置で読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、旋回台上に載置される半導体等のウエハの姿勢合わせを行うアライナーの精度を測定する精度測定装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体製造工場内で半導体ウエハ等を搬送・移載する無人搬送車は公知となっている。このような無人搬送車はウエハを収納するバッファカセットや、ウエハ移載用のアームや、ウエハの姿勢および方向を揃えるための姿勢合わせ装置（アライナー）や、ウエハに付されたＩＤを読み取るための読取装置などが搭載されている。
また、アライナーの姿勢合わせ精度は、ウエハのＩＤの読取や移載時のカセットへの収納、あるいは半導体製造装置へのウエハの載置に影響することから、工程内で定期的にアライナーの精度測定装置を用いてアライナーの精度を測定していた。これはアライナーの載置台の所定位置に、測定面の中心に目印を設けた精度測定用ウエハを載置し、姿勢合わせ作業前後の目印をＣＣＤカメラなどの撮像手段によりそれぞれ画像撮影し、両画像の比較によりそのずれ量およびずれ角度を算出するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のアライナーにおいては、ウエハの測定面中心にある一個の目印の画像を姿勢合わせ作業前後で比較していたが、この方法では姿勢合わせ精度が撮像手段の分解能に略一致するため分解能を高くしなければならない。特に、目印の画像は小さいので、ウエハのずれ角度を精度良く測定するのが困難であった。しかし高分解能の撮像手段は高価であり、また撮影範囲が狭くなるなど実用上問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００５】
即ち、請求項１においては、ウエハ載置台上に載置されるウエハの姿勢合わせを行うアライナーの精度を測定する精度測定装置であって、前記ウエハ載置台上の基準位置に着脱可能に取り付けられる精度測定用ウエハの測定表面に所定間隔を隔てて設けられた一対の目印を、該ウエハが基準位置に有るときと該ウエハをアライナーによって姿勢合わせしたときとにおいて撮像する撮像手段と、前記それぞれの撮像から得られる画像情報を基にアライナーの精度を測定する画像処理装置とからなるものである。
【０００６】
請求項２においては、ウエハの姿勢合わせを行うアライナーのウエハ載置台に一対の所定間隔を隔てた目印を設けた精度測定用ウエハを基準位置に置いたときに該一対の目印を撮像し、この撮像によって得られた画像情報を処理して該一対の目印を結ぶ基準の直線を求め、また該目印を付けたウエハをアライナーにて姿勢合わせを行った後に撮像し、この撮像によって得られた画像情報を処理し該一対の目印を結ぶ姿勢合わせの後の直線を求め、前記基準の直線と姿勢合わせ後の直線との成す角度からアライナーの姿勢合わせのずれ角度を測定するものである。
【０００７】
請求項３においては、ウエハの姿勢合わせを行うアライナーのウエハ載置台に一対の所定間隔を隔てた目印を設けた精度測定用ウエハを基準位置に置いたときにこれを撮像して得た画像情報を基準画像とし該基準画像から該一対の目印の中間点を算出し、また該ウエハをアライナーによって姿勢合わせを行ったときの姿勢合わせ後にこれを撮像し得た画像情報を作業後画像とし、該作業後画像から一対の目印の中間点を算出し、これら中間点を比較することによりアライナーの姿勢合わせのずれ量を算出するものである。
請求項４においては、ウエハの姿勢合わせを行うアライナーのウエハ載置台に一対の所定間隔を隔てた目印を設けた精度測定用ウエハを基準位置に置いたときの前記一対の目印の画像情報から該一対の目印を結ぶ基準の直線を求める手順、該目印を付けたウエハをアライナーにて姿勢合わせを行った後の画像情報から該一対の目印を結ぶ姿勢合わせの後の直線を求める手順、前記基準の直線と姿勢合わせ後の直線との成す角度からアライナーの姿勢合わせのずれ角度を算出する手順を実行するためのプログラムを記憶させたアライナーの精度測定装置で読み取り可能な記憶媒体としたものである。
請求項５においては、ウエハの姿勢合わせを行うアライナーのウエハ載置台に一対の所定間隔を隔てた目印を設けた精度測定用ウエハを基準位置に置いたときの画像情報を基準画像とし該基準画像から該一対の目印の中間点を算出する手順、該ウエハをアライナーによって姿勢合わせを行ったときの姿勢合わせ後の画像情報を作業後画像とし、該作業後画像から一対の目印の中間点を算出する手順、これら中間点を比較することによりアライナーの姿勢合わせのずれ量を算出する手順を実行するためのプログラムを記憶させたアライナーの精度測定装置で読み取り可能な記憶媒体としたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。なお、本実施例では無人搬送車に搭載されたアライナーについて記述するが、半導体製造装置など床面に固定された装置に付属したアライナーなどにも応用が可能であり、限定されない。
図１はクリーンルーム内の無人搬送車の様子を示す斜視図、図２は無人搬送車の側面断面図、図３はアライナー精度測定装置を示す図、図４は画像処理装置における仮想平面での画像情報処理の実施例を示す図である。
【０００９】
図１および図２に示すように、無人搬送車１は走行レール２・２上を自動走行する有軌道台車であり、四つの走行輪３・３・・・により支持され、該走行輪３・３・・・をそれぞれの駆動モータ４・４・・・で駆動する。
【００１０】
前記走行レール２・２に沿って、半導体製造装置５・５・・・やストッカ６が配設され、該ストッカ６上には複数のカセット７・７・・・が所定間隔を空けて並設されている。各カセット７・７・・・は、その開口部を走行レール２・２側へ向けて配置される。またカセット７の側面内側にはウエハ８の端部を支持する複数の棚９・９・・・が突設され、該棚９・９・・・に両端部を支持される形で複数のウエハ８・８・・・がカセット７内に水平に収納されている。
【００１１】
無人搬送車１の中央にはウエハ８・８・・・を移載するロボットアームなどの移載装置１０が搭載され、移載装置１０の前後にウエハ８・８・・・の方向（結晶方位）および中心位置を揃えるアライナー（姿勢合わせ装置）１１と、ウエハ８・８・・・を収納・搬送するためのバッファカセット１２とが配設される。
バッファカセット１２はその開口部が移載装置１０へ向けられており、バッファ台１３上に配設される。バッファカセット１２の側面内側にはカセット７と同様に、複数の棚１４・１４・・・が突設され、該棚１４・１４・・・に両端部を支持される形で複数のウエハ８・８・・・がバッファカセット１２内に水平に収納されている。
【００１２】
前記ウエハ８はシリコン単結晶からなり、略円盤形状を有する。シリコン単結晶は通常、特定の結晶方位が円盤の盤面に略垂直となるようにＣＺ（チョクラルスキー）法で製せられる。また、ウエハ８の側面の一部にはオリフラ（オリエンテーションフラット）やノッチが設けられ、ウエハ８を盤面に垂直な軸中心に回転させても結晶方位が特定できるように構成されるとともに、ウエハ８の盤面の下面側には各ウエハ８の製造履歴等を符号化した工程管理用のＩＤマークが設けられる。このウエハ８の結晶方位は半導体の諸性質に大きな影響をおよぼすことから、半導体製造装置５等に対して、所定位置に所定の結晶方位で精度良く移載する必要がある。
【００１３】
次に、アライナー１１の構成について説明する。
アライナー１１はケーシング１６、載置台１７、リニア−センサ１８・１９およびオプティカルキャラクタリーダ（以下「ＯＣＲ」という）２０などからなる。
ケーシング１６は移載装置１０側が開口部１６ａとなっており、移載装置１０でバッファカセット１２内に収納されているウエハ８・８・・・を一枚ずつ取り出し、該開口部１６ａよりアライナー１１内部に移動させる。
リニア−センサ１８は投光器１８ａおよび受光器１８ｂ、リニア−センサ１９は投光器１９ａおよび受光器１９ｂからなる。開口部１６ａに近い方のリニア−センサ１８はウエハ８の直径が１２インチの場合、開口部１６ａに遠い方のリニア−センサ１９はウエハ８の直径が８インチの場合において、ウエハ８の側面に設けられたオリフラあるいはノッチを検出する。なお、投光器と受光器は上下逆の構成としても同様の効果を奏するので、配置方法は限定されない。
載置台１７はその直径がウエハ８よりも小さい円盤形状であり、移載装置１０により載置台１７上に載置されたウエハ８は、載置台１７の上面に設けられた吸着手段（図示せず）により載置台１７に固定されて、載置台１７の回転中にウエハ８が遠心力により飛ばされたり、載置場所がずれたりしないよう構成されている。なお、前記載置台１７の吸着手段は真空チャックなど種々の方法があり、限定されない。
一方、ＯＣＲ２０は載置台１７の下方に配置され、ウエハ８の下面に設けられたＩＤマークを読み取る構成としている。なお、本実施例においてはウエハ８の下面にＩＤマークが設けられているが、半導体製造装置５の種類によっては上下逆でもよい場合があり、ＯＣＲ２０の配設位置は限定されない。
【００１４】
続いて、本発明の要部であるアライナー精度測定装置１５について説明する。図２および図３に示すように、アライナー精度測定装置１５は、上記アライナー１１により姿勢合わせされたウエハ８の所定位置からのずれ量およびずれ角度を測定し、アライナー１１の精度を把握するとともに、移載装置１０や載置台１７の動作を補正するための装置であり、撮像手段２１と、精度測定用ウエハ２２と、画像処理装置２３からなる。
ＣＣＤカメラ等からなる撮像手段２１は一対のカメラ２１ａ・２１ｂで構成され、載置台１７上に載置された精度測定用ウエハ２２の測定面（本実施例では上面）に対向するように配設される。カメラ２１ａ・２１ｂはそれぞれ撮像領域２５ａ・２５ｂ（図３中の斜線部）の画像情報を画像処理装置２３に送信可能に構成されている。
精度測定用ウエハ２２は通常のウエハ８と略同じ形状を有し、オリフラ２２ｃ（ノッチでもよい）が側面の一部に設けられるとともに、固定孔２２ａ・２２ｂが穿設されている。固定孔２２ａは精度測定用ウエハ２２の中心に穿設され、固定ネジ２６ａが該固定孔２２ａを貫通して、載置台１７の中心に螺装される。一方、固定ネジ２６ｂは固定孔２２ｂを貫通して載置台１７の端部近傍に螺装される。このように構成することにより、精度測定用ウエハ２２は載置台１７の所定位置に所定の結晶方位で固定される。固定ねじ２６ａ・２６ｂは、精度測定用ウエハ２２を載置した載置台１７を旋回させた際に、精度測定用ウエハ２２が載置台１７の基準位置からずれるのを確実に防止するためのものであり、固定孔と嵌合するねじ溝の設けられていないピンでもよい。
また測定面の両端近傍には一対の目印２４ａ・２４ｂが刻印する等の方法で設けられており、目印２４ａと目印２４ｂとを結ぶ直線の中間点が精度測定用ウエハ２２の測定面の中心および固定孔２２ａの中心に一致するように構成されている。
【００１５】
アライナー１１の精度測定を行うときは、まず精度測定用ウエハ２２の中心と載置台１７の中心が一致し、かつオリフラ２２ｃと載置台１７が所定の位置関係となるように、固定ネジ２６ａ・２６ｂを締め付けて精度測定用ウエハ２２を載置台１７に固定する。続いてカメラ２１ａ・２１ｂでそれぞれ撮像領域２５ａ・２５ｂ内にある目印２４ａ・２４ｂを撮像し、その画像情報を画像処理装置２３に送信する。画像処理装置２３では該画像情報を基準画像として記憶する。
次に固定ネジ２６ａ・２６ｂを外して精度測定用ウエハ２２をアライナー１１から取り出し、これを無人搬送車１のバッファカセット１２、あるいはカセット７内に収納し、無人搬送車１の移載装置１０でアライナー１１内に移載させ、通常のウエハ８と同様の姿勢合わせ作業（アライナー作業）を行う。アライナー作業後にカメラ２１ａ・２１ｂでそれぞれ撮像領域２５ａ・２５ｂ内にある目印２４ａ・２４ｂを撮像し、その画像情報を画像処理装置２３に送信する。該画像情報を画像処理装置２３では作業後画像として記憶する。
【００１６】
図４に示すように、画像処理装置２３では、前記基準画像に基づいて、画像処理装置２３のプログラム上の仮想平面３１に基準画像における目印２４ａの中心点２７ａ、および目印２４ｂの中心点２７ｂがプロットされる。また、前記作業後画像に基づいて、前記仮想平面３１に作業後画像における目印２４ａの中心点２８ａ、および目印２４ｂの中心点２８ｂがプロットされる。
【００１７】
前記中心点２７ａと中心点２７ｂとを結ぶ直線と、中心点２８ａと中心点２８ｂとを結ぶ直線との成す角（図４中のθ）を求めることにより、アライナー１１におけるアライナー作業のずれ角を精度良く測定することが可能である。
【００１８】
また、中心点２７ａと中心点２７ｂとを結ぶ直線の中間点２９と、中心点２８ａと中心点２８ｂとを結ぶ直線の中間点３０との距離（図４中のＬ）を求めることにより、アライナー１１におけるアライナー作業のずれ量を精度良く測定することが可能である。
【００１９】
画像処理装置２３では基準画像および作業後画像の記憶、ずれ角およびずれ量の計算・記憶の他に、ずれ角およびずれ量の計算結果を無人搬送車システム全体を統括する制御機構（図示せず）に送信したり、該計算結果に基づいて無人搬送車１の移載装置１０およびアライナー１１の動作パターンを自動補正するように構成することも可能である。
【００２０】
従来のアライナー精度測定装置は精度測定用ウエハの中心一箇所に目印を設け、一個の撮像手段でアライナー作業前後の画像情報を比較して、ずれ量およびずれ角を測定していた。しかし、この方法は撮像手段の分解能と測定精度が略一致するため、測定精度を向上させるには高価な高分解能の撮像手段を使用する以外になく、コストアップの原因になるとともに、撮像領域が狭くなるため装置構成の制約が大きいなどの問題があった。また、特にずれ角度の精度が低いという問題（小さい目印の回転量を画像情報より算出するため）があった。
本発明のアライナー測定装置は、ウエハの両端近傍に離れて設けられた一対の目印を用いて測定するため、ずれ量・ずれ角が撮像画像上に大きく現れ、ずれ量・ずれ角とも測定精度が向上し、特にずれ角の精度の向上効果が大きい。また、近年ウエハの大径化が進んでいるが、これに伴って一対の目印間の距離を大きくとれるため、測定精度も向上するという利点がある。さらに、本実施の一例では、撮像手段２１をより分解能の低いカメラでも撮像できるように、一対の目印２４ａ・２４ｂをそれぞれ別々のカメラで撮像するようにしている。
【００２１】
なお、本実施の一例では、撮像手段２１は、より分解能の低いカメラでも精度良く測定できるように、一対の目印それぞれにカメラを配置するとともに、それぞれの目印を撮像していたが、従来に比しずれ量およびずれ角が大きく現れ、精度良く判るため、１つのカメラで２つの目印両方を撮像することも可能である。また、精度測定用ウエハ２２を載置台１７に精度良く固定する方法については、固定孔を三個以上としても、固定孔の形状を四角形などにして、該孔に精度良く貫装される固定ピンと組み合わせるなどとしても良く、限定されない。
さらに、精度測定用ウエハ２２の目印２４ａ・２４ｂの形状は本実施例では＋印としたが、それ以外の形状でも同様の効果を奏するため、限定されない。また精度測定用ウエハ２２の目印２４ａ・２４ｂの盤面上の配置方法も、両者の中間点が精度測定用ウエハ２２の中心と一致していなくても画像処理装置２３にてプログラム上で補正可能であり、限定されない。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【００２３】
即ち、請求項１に示す如く、ウエハ載置台上に載置されるウエハの姿勢合わせを行うアライナーの精度を測定する精度測定装置であって、前記ウエハ載置台上の基準位置に着脱可能に取り付けられる精度測定用ウエハの測定表面に所定間隔を隔てて設けられた一対の目印を、該ウエハが基準位置に有るときと該ウエハをアライナーによって姿勢合わせしたときとにおいて撮像する撮像手段と、前記それぞれの撮像から得られる画像情報を基にアライナーの精度を測定する画像処理装置とからなるので、従来の１つの目印による画像処理に比し、処理すべき画像のずれ量やずれ角が大きく現れるため、画像処理手段の分解能を向上させずともアライナーの精度測定装置の精度を向上させることができる。
【００２４】
請求項２に示す如く、ウエハの姿勢合わせを行うアライナーのウエハ載置台に一対の所定間隔を隔てた目印を設けた精度測定用ウエハを基準位置に置いたときに該一対の目印を撮像し、この撮像によって得られた画像情報を処理して該一対の目印を結ぶ基準の直線を求め、また該目印を付けたウエハをアライナーにて姿勢合わせを行った後に撮像し、この撮像によって得られた画像情報を処理し該一対の目印を結ぶ姿勢合わせの後の直線を求め、前記基準の直線と姿勢合わせ後の直線との成す角度からアライナーの姿勢合わせのずれ角度を測定するので、従来の１つの目印による画像処理に比し、処理すべき画像のずれ角が大きく現れるため、画像処理手段の分解能を向上させずともアライナーの精度測定装置の精度を向上させることができる。
【００２５】
請求項３に示す如く、ウエハの姿勢合わせを行うアライナーのウエハ載置台に一対の所定間隔を隔てた目印を設けた精度測定用ウエハを基準位置に置いたときにこれを撮像して得た画像情報を基準画像とし該基準画像から該一対の目印の中間点を算出し、また該ウエハをアライナーによって姿勢合わせを行ったときの姿勢合わせ後にこれを撮像し得た画像情報を作業後画像とし、該作業後画像から一対の目印の中間点を算出し、これら中間点を比較することによりアライナーの姿勢合わせのずれ量を算出するので、従来の１つの目印による画像処理に比し、処理すべき画像のずれ量が大きく現れるため、画像処理手段の分解能を向上させずともアライナーの精度測定装置の精度を向上させることができる。
請求項４に示す如く、ウエハの姿勢合わせを行うアライナーのウエハ載置台に一対の所定間隔を隔てた目印を設けた精度測定用ウエハを基準位置に置いたときの前記一対の目印の画像情報から該一対の目印を結ぶ基準の直線を求める手順、該目印を付けたウエハをアライナーにて姿勢合わせを行った後の画像情報から該一対の目印を結ぶ姿勢合わせの後の直線を求める手順、前記基準の直線と姿勢合わせ後の直線との成す角度からアライナーの姿勢合わせのずれ角度を算出する手順を実行するためのプログラムを記憶させたアライナーの精度測定装置で読み取り可能な記憶媒体としたので、従来の１つの目印による画像処理に比し、処理すべき画像のずれ角が大きく現れるため、画像処理手段の分解能を向上させずともアライナーの精度測定装置の精度を向上させることができる。
請求項５に示す如く、ウエハの姿勢合わせを行うアライナーのウエハ載置台に一対の所定間隔を隔てた目印を設けた精度測定用ウエハを基準位置に置いたときの画像情報を基準画像とし該基準画像から該一対の目印の中間点を算出する手順、該ウエハをアライナーによって姿勢合わせを行ったときの姿勢合わせ後の画像情報を作業後画像とし、該作業後画像から一対の目印の中間点を算出する手順、これら中間点を比較することによりアライナーの姿勢合わせのずれ量を算出する手順を実行するためのプログラムを記憶させたアライナーの精度測定装置で読み取り可能な記憶媒体としたので、従来の１つの目印による画像処理に比し、処理すべき画像のずれ量が大きく現れるため、画像処理手段の分解能を向上させずともアライナーの精度測定装置の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】クリーンルーム内の無人搬送車の様子を示す斜視図。
【図２】無人搬送車の側面断面図。
【図３】アライナー精度測定装置を示す図。
【図４】画像処理装置における仮想平面での画像情報処理の実施例を示す図。
【符号の説明】
１  無人搬送車
８  ウエハ
１１  アライナー
１５  アライナー精度測定装置
１７  載置台
２１  撮像手段
２１ａ・２１ｂ  カメラ
２２  精度測定用ウエハ
２２ｃ  オリフラ（オリエンテーションフラット）
２３  画像処理装置
２４ａ・２４ｂ  目印
【図１】
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【図２】
0004104372.tif 000003
【図３】
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【図４】
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