JPH0580149B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

＜技術分野＞ 本発明は、半導体ウエーハの自動精密位置合せ
システム、更に詳しくは、表面には格子状に配列
された複数個の直線状領域が存在し、かかる直線
状領域によつて区画された複数個の矩形領域の
各々には回路パターンが施されている半導体ウエ
ーハを、所要位置に位置付ける自動精密位置合せ
システムに関する。 ＜背景技術＞ 周知の如く、半導体ウエーハの表面には、所定
間隔を置いて格子状に配列された所定幅の複数個
の直線状領域が存在する。かかる直線状領域は、
一般に、ストリートと称されている。そして、直
線状領域によつて区画された複数個の矩形領域に
回路パターンが施されている。かような半導体ウ
エーハは、上記直線状領域において切断され、か
くして回路パターンが施されている複数個の矩形
領域が個々に分離される。個々に分離された矩形
領域は、一般に、チツプと称されている。半導体
ウエーハの切断は充分精密に上記直線状領域にお
いて遂行することが重要であり、上記直線状領域
自体の幅は、極めて狭く、一般に、数十μｍ程度
である。それ故に、ダイヤモンドブレードの如き
切断手段によつて半導体ウエーハを切断する際に
は、切断手段に関して著しく精密に半導体ウエー
ハを位置合せすることが必要である。 而して、上記切断等のために半導体ウエーハを
所要位置に充分精密に位置付けるための、種々の
形態の自動精密位置合せシステムが、既に提案さ
れ実用に共されている。かような自動精密位置合
せシステムにおいては、半導体ウエーハの縁に形
成されているオリエンテーシヨンフラツトを利用
して粗位置付けして保持手段上に半導体ウエーハ
が供給され、かかる半導体ウエーハの表面に存在
する上記直線状領域の相対的位置が充分精密に検
出され、かかる検出に基いて保持手段が移動せし
められ、かくして半導体ウエーハが所要位置に精
密位置合せされる。かような自動精密位置合せシ
ステムにおける上記直線状領域の相対的位置の検
出は、一般に、パターンマツチング方式を利用し
ている。即ち、半導体ウエーハが所定位置にある
時のその表面上の特徴的な特定領域のパターン即
ちキーパターン、及びかかるキーパターンの位置
を予め記憶して置き、位置合せすべき半導体ウエ
ーハの表面上で上記キーパターンと同一のパター
ンを検出し、かくして直線状領域の相対的位置を
検出する。 然るに、パターンマツチング方式を利用して直
線状領域の相対的位置を検出する従来の自動精密
位置合せシステムには、直線状領域の相対的位置
を適切に検出するには半導体ウエーハの表面にお
ける比較的広い範囲に渡つてパターンマツチング
を遂行することが必要であり、従つて、相当長時
間を要し、かくして上記切断等の半導体ウエーハ
処理工程における高速化を阻害する、という重大
な欠点がある。 他方、本出願人の出願にかかる昭和58年特許願
第162031号（発明の名称：自動精密位置合せシス
テム、出願日：昭和58年９月５日）明細書及び図
面（特開昭60−54454号公報）には、独特な直線
検出方式によつて上記直線状領域の少なくとも片
側縁の位置を検出し、かくして上記直線状領域の
相対的位置を検出することを利用した自動精密位
置合せシステムが提案されている。かかる自動精
密位置合せシステムにおいては、パターンマツチ
ング方式を利用する従来の自動精密位置合せシス
テムと比べて相当迅速に直線状領域の相対的位置
を検出することができ、従つて上記切断等の半導
体ウエーハ処理工程の高速化に充分に対処するこ
とができる。 しかしながら、上記昭和58年特許願第162031号
明細書及び図面において提案されている自動精密
位置合せシステムには、その可能性は著しく小さ
いが、例えば直線状領域によつて区画されている
矩形領域に施されている回路パターン中に直線状
領域の側縁に近似した直線が多数存在する場合、
かかる直線を直線状領域の側縁として誤検出し、
かくして半導体ウエーハの位置付けに誤りを発生
せしめる恐れがあることが判明した。 ＜発明の目的＞ 本発明は上記事実に鑑みてなされたものであ
り、その主目的は、誤りの発生を実質上皆無にせ
しめて且つ充分迅速に半導体ウエーハを所要位置
に位置付けることができる、改良された自動精密
位置合せシステムを提供することである。 ＜発明の要約＞ 本発明者等は、鋭意検討の結果、非パターンマ
ツチング方式、好ましくは上記昭和58年特許願第
162031号明細書及び図面において提案されている
通りの独特な直線検出方式による直線状領域の相
対的位置の検出と、パターンマツチング方式によ
る直線状領域の相対的位置の検出とを組合せる
と、前者の検出における誤りの発生を後者の検出
において補償することができると共に、前者の検
出によつて後者の検出に要する時間を相当短縮す
ることができ、かくして誤りの発生を実質上皆無
にせしめて且つ充分迅速に半導体ウエーハを所要
位置に位置付けることができることを見出した。 即ち、本発明によれば、表面には格子状に配列
された複数個の直線状領域が存在し、該直線状領
域によつて区画された複数個の矩形領域の各々に
は回路パターンが施されており、且つオリエンテ
ーシヨンフラツトを利用して粗位置付けして保持
手段上に供給された半導体ウエーハを、所要位置
に精密位置付けするための自動精密位置合せシス
テムにして； 該保持手段を移動せしめるための移動手段と、 該保持手段に保持された該半導体ウエーハの該
表面の少なくとも一部の画像を撮像して、ｘ−ｙ
マトイリツクス配列画素の濃度を示すアナログ信
号を出力するための撮像手段と、 該撮像手段が生成する該アナログ信号を多値デ
ジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換手段と、 該Ａ／Ｄ変換手段が生成する該多値デジタル信
号を記憶するための画像フレームメモリと、 該画像フレームメモリに記憶されている該多値
デジタル信号を演算処理して２値デジタル信号を
生成するための演算処理手段と、該２値デジタル
信号に基いて該直線状領域の相対的位置を検出
し、かくして該直線状領域の相対的位置を検出す
るための直線状領域検出手段とを含む、非パター
ンマツチング式位置検出手段と、 該半導体ウエーハが所定位置にある時の該表面
における特定領域に対応したキーパターン及び該
キーパターンの位置を示す多値デジタル信号を記
憶するためのキーパターンメモリと、 該画像フレームメモリに記憶されている該多値
デジタル信号と該キーパターンメモリに記憶され
ている該多値デジタル信号とに基いて、該撮像手
段に撮像されている画像中で該キーパターンと同
一のパターンを検出して、該直線状領域の相対的
位置を検出するためのパターンマツチング式位置
検出手段と、 該非パターンマツチング式位置検出手段による
該直線状領域の相対的位置の検出に応じて該移動
手段を作動せしめ、かくして該保持手段に保持さ
れた該半導体ウエーハの一次位置付けを遂行し、
しかる後に該パターンマツチング式位置検出手段
による該直線状領域の相対的位置の検出に応じて
該移動手段を作動せしめ、かくして該保持手段に
保持された該半導体ウエーハの二次位置付けを遂
行する移動制御手段と、 を具備することを特徴とする自動精密位置合せシ
ステムが提供される。 ＜発明の好適具体例＞ 以下、添付図面を参照して、本発明に従つて構
成された自動精密位置合せシステムの一具体例に
ついて詳細に説明する。 第１図は、本発明に従つて構成された自動精密
位置合せシステムの一具体例が装備された半導体
ウエーハ切断装置の一部を図式的に示している。
切断すべき半導体ウエーハ２は、それ自体は公知
の形態でよい適宜の供給手段（図示していない）
によつて供給されて保持手段４上に載置される。
この際には、例えばウエーハ２に存在するオリエ
ンテーシヨンフラツト６を利用することによつ
て、充分精密ではないが粗位置付けされて所要誤
差範囲内で保持手段４上に載置される。この点に
ついて更に詳述すると、第２図に図示する如く、
ウエーハ２の表面には、格子状に配列された複数
個の直線状領域８が存在する。一般にストリート
と称されるかかる直線状領域８は、所定幅ｗを有
し且つ所定間隔ｄを置いて配列されている。特定
方向に延びる直線状領域８ａの幅と上記特定方向
に垂直な方向に延びる直線状領域８ｂの幅とは、
必ずしも実質上同一である必要はなく相互に異な
つていることも少なくないが、一般に、数十μｍ
程度である。また、上記特定方向に延びる直線状
領域８ａ間の間隔と上記特定方向に垂直な方向に
延びる直線状領域８ｂ間の間隔も、必ずしも同一
である必要はなく相互に異なつていることも少な
くない。従つて、通常のウエーハ２においては、
直線状領域８（８ａ及び８ｂ）によつて複数個の
矩形の領域１０が区画されている。そして、かか
る矩形領域１０に所要の回路パターンが施されて
いる。かようなウエーハ２は、上記オリエンテー
シヨンフラツトを利用することによつて、上記直
線状領域８ａ又８ｂのいずれか一方、図示の場合
は直線状領域８ａが所定の基準方向即ちｘ方向
（第１図）に対して例えば±1.5度乃至3.0度程度
以下である傾斜角度範囲内になるように、上記保
持手段４上に載置される。 第１図を参照して説明を続けると、それ自体は
公知の形態でよい保持手段４は、その表面上に載
置されたウエーハ２を真空吸着等によつて充分確
実に保持する。この保持手段４は、適宜の支持機
構（図示していない）によつて、ｘ方向、ｙ方向
及びθ方向に移動自在に装着されている。保持手
段４には、これを充分精密に所要通りに移動せし
める移動手段１２が駆動連結されている。図示の
具体例においては、移動手段１２は、ｘ方向移動
源１４、ｙ方向移動源１６及びθ方向移動源１８
から構成されている。パルスモータから構成され
ているのが好都合であるｘ方向移動源１４は、作
動せしめられると保持手段４をｘ方向に、例えば
1μｍ程度の精度で所要距離移動せしめる。パル
スモータから構成されているのが好都合であるｙ
方向移動源１６は、作動せしめられると保持手段
４をｙ方向、即ち上記ｘ方向に垂直な方向に、例
えば1μｍ程度の精度で所要距離移動せしめる。
同様にパルスモータから構成されているのが好都
合であるθ方向移動源１８は、作動せしめられる
と保持手段４を例えば0.0015度程度の精度でθ方
向に所要角度移動、即ち保持手段４の中心軸線２
０を中心として回転せしめる。 図示の半導体ウエーハ切断装置には、固定ダイ
ヤモンド砥粒から形成されているのが好ましい回
転ブレード２２が設けられている。ウエーハ切断
手段を構成するこの回転ブレード２２は、上記ｙ
方向に実質上平行な中心軸線２４を中心として回
転自在に且つ上記ｘ方向に移動自在に装着されて
おり、ACモータの如き適宜の駆動源（図示して
いない）によつて所要速度で回転駆動されると共
に、DCモータの如き適宜の駆動源（図示してい
ない）によつて所要速度でｘ方向に往復動せしめ
られる。 図示の半導体ウエーハ切断装置においては、保
持手段４が第１図に実線で示す位置乃至その近傍
である供給及び排出域に存在している間に、上記
供給手段（図示していない）によつて保持手段４
上にウエーハ２が載置される。次いで、後に詳述
する如くして、保持手段４の位置を微細に調整す
ることによつて、保持手段４上に保持されたウエ
ーハ２が回転ブレード２２に関して所定位置に充
分精密に位置合せされる。しかる後に、保持手段
４がｙ方向に所定距離前進せしめられて、第１図
に２点鎖線で図示する如く、保持手段４及びその
上面に保持されたウエーハ２が回転ブレード２２
に隣接する切断開始域に位置付けられる。次い
で、回転ブレード２２を回転せしめると共にｘ方
向に移動せしめてウエーハ２が回転駆動されてい
る回転ブレード２２の作用を受けるようにする切
断移動と、ウエーハ２の表面に存在する直線状領
域８の間隔ｄ＋ｗ（第２図）だけ保持手段４をｙ
方向に移動する所謂インデツクス移動とを交互に
遂行し、かくしてウエーハ２をその表面に存在す
る直線状領域８ｂ（又は８ａ）に沿つて切断する。
次に、保持手段４をその中心軸線２０を中心とし
てθ方向に90度移動せしめ、次いで上記切断移動
と上記インデツクス移動を交互に遂行し、かくし
てウエーハ２をその表面に存在する直線状領域８
ａ（又は８ｂ）に沿つて切断する。しかる後に、
保持手段４がｙ方向に所定距離後進せしめられ
て、保持手段４が上記供給及び排出域に戻され
る。次いで、保持手段４から切断されたウエーハ
２が、それ自体は公知の形態でよい適宜の排出手
段（図示していない）によつて保持手段４から排
出され、そして上記供給手段（図示していない）
によつて保持手段４上に次のウエーハ２が載置さ
れる。回転ブレード２２によるウエーハ２の切断
は、当業者には周知の如く、ウエーハ２の厚さ全
体に渡つてではなくて極く僅かだけ非切断厚さを
残留せしめて遂行し、かくして上記矩形領域１０
（第２図）が完全には分離されないようになすこ
とができる（この場合には、後に若干の力を加え
て非切断残留部を破断せしめることによつて上記
矩形領域１０が完全に分離され、かくしてチツプ
が生成される）。或いは、ウエーハ２の裏面に予
め粘着テープを貼着しておいて、ウエーハ２を厚
さ全体に渡つて切断しても上記矩形領域１０が
個々に分離されないようにせしめてもよい（この
場合には、後に粘着テープを剥がすことによつて
上記矩形領域１０が完全に分離され、かくしてチ
ツプが生成される）。 第１図を参照して更に説明を続けると、図示の
具体例においては、保持手段４が上記供給及び排
出域に存在する時に保持手段４及びその表面に保
持されたウエーハ２の上方に位置する静止拡大光
学手段２６と、この拡大光学手段２６に光学的に
接続された撮像手段２８とが配設されている。図
示の拡大光学手段２６は、ｘ方向に適宜の間隔、
例えば40mm程度、を置いて位置する２個の入光開
口３０ａ及び３０ｂを有する双眼顕微鏡から構成
されている。従つて、保持手段４上に保持された
ウエーハ２の表面の、ｘ方向の所定間隔を置いた
２個の部分の画像が、上記入光開口３０ａ及び３
０ｂを通して拡大光学手段２６に入力され、所要
倍率で拡大されてスプリツト画像として撮像手段
２８に送られる。拡大光学手段２６による拡大
は、例えば20倍程度でよい。所望ならば、拡大倍
率を段階的に或いは連続的に変更せしめることが
できる可変倍率拡大光学手段を用いることもでき
る。撮像手段２８は、撮像した画像に応じて、ｘ
−ｙマトリツクス配列画素の濃度を示すアナログ
信号を出力することができるものであれば任意の
形態のものでよいが、固体カメラ、特にｘ−ｙマ
トリツクス配列された複数個の撮像素子、例えば
CCD、CPD又はMOS、を有する固体カメラ、か
ら構成されているのが好ましい。図示の具体例に
おいては、撮像手段２８は、256×256個のマトリ
ツクス配列されたCCDを有する固体カメラから
構成されている。256×256個のCCDのうちの左
半分に位置する128×256個のCCDには、拡大光
学手段２６の左側入光開口３０ａに入光された画
像が入力され、右半部に位置する残りの128×256
個のCCDには、拡大光学手段２６の右側入光開
口３０ｂに入光された画像が入力される。256×
256個のCCDの各々は、それに入力された画像の
濃度（gray level）に応じた電圧を有するアナロ
グ信号を出力する。256×256個のCCDを有する
固体カメラには、撮像した画像の実際の濃度に応
じて出力アナログ信号の利得を自動的に調整する
それ自体は公知の自動ゲイン調整手段（図示して
いない）が付設乃至内蔵されているのが好都合で
ある。 撮像手段２８に関連して設けられている種々の
電子的乃至電気的手段を図式的に示すブロツク線
図である第３図を参照して説明すると、撮像手段
２８の出力アナログ信号はＡ／Ｄ（アナログ・デ
ジタル）変換手段３２に入力され、Ａ／Ｄ変換手
段３２は、入力されたアナログ信号を、例えば８
ビツト（従つて2⁸＝2562段階）でよい多値デジタ
ル信号に変換する。そして、かかる多値デジタル
信号は、画像フレームメモリ３４に送給されてそ
こに記憶される。図示の具体例における画像フレ
ームメモリ３４は、少なくとも256×256×８ビツ
トの記憶容量を有し、従つて、上記撮像手段２８
を構成する固体カメラにおける256×256個の
CCDに入力された256×256個の画素の濃度に
夫々対応する256×256個の８ビツト多値デジタル
信号を記憶することができるRAMから構成され
ている。 図示の具体例においては、上記画像フレームメ
モリ３４には、複数個のRAMを内蔵したマイク
ロプロセツサでよい中央処理ユニツト（CPU）
３６を介して、全体を番号３８で示す非パターン
マツチング式位置検出手段が接続されている。 図示の非パターンマツチング式位置検出手段３
８は、演算処理手段４０と直線状領域検出手段４
２とを含んでいる。演算処理手段４０は、微分処
理回路４４、閾値処理回路４６及びパリテイチエ
ツク処理回路４８を有する。かかる演算処理手段
４０は、操作者の選択に応じて、３つのモード、
即ち微分演算処理及び閾値処理モード、単純閾値
処理モード、並びに閾値処理及びパリテイチエツ
ク処理モードのいずれかに従つて、上記画像フレ
ームメモリ３４に記憶されている上記多値デジタ
ル信号を演算処理して２値デジタル信号を生成す
る。そして、演算処理手段４０によつて生成され
た上記２値デジタル信号は、中央処理ユニツト３
６に内蔵されているRAMに記憶される。直線状
領域検出手段４２は、上記２値デジタル信号に基
いて、直線状領域８ａ（又は８ｂ）の少なくとも
片側縁を検出し、かくして直線状領域８ａ（又は
８ｂ）の相対的位置を検出する。而して、演算処
理手段４０と直線状領域検出手段４２とを含む非
パターンマツチング式位置検出手段３８は、上記
昭和58年特許願第162031号明細書及び図面におい
て詳細に説明されている通りの形態でよく、それ
故に、非パターンマツチング式位置検出手段３８
の構成及び作用効果の詳細については、上記昭和
58年特許願第162031号明細書及び図面に委ね、本
発明細書においては説明を省略する。 図示の具体例においては、陰極線管（CRT）
から構成されているのが好都合である表示手段５
０も設けられている。この表示手段５０は、切換
手段（図示していない）の手動操作に応じては、
上記Ａ／Ｄ変換手段３２が出力する多値デジタル
信号、上記中央処理ユニツト３６に内蔵されてい
るRAMに記憶されている上記２値デジタル信
号、或いは後述するキーパターンメモリに記憶さ
れている信号等に対応する画像を選択的に可視表
示する。図示の表示手段５０においては、その左
半部には上記拡大光学手段２６の左側入光開口３
０ａから撮像手段２８に入力される画像に関連し
た画像が、その右半部には上記拡大光学手段２６
の右側入光開口３０ｂから撮像手段２８に入力さ
れる画像に関連した画像が、夫々、例えば総倍率
として260倍程度に拡大して表示される。 上記画像フレームメモリ３４には、上記中央処
理ユニツト３６を介して、キーパターンメモリ５
２及びパターンマツチング式位置検出手段５４も
接続されている。 RAMから構成することができるキーパターン
メモリ５２は、保持手段４上に保持されたウエー
ハ２が所定位置にある時の、ウエーハ２の表面の
特定領域のパターン即ちキーパターン及びかかる
キーパターンの位置を示す信号を記憶する。キー
パターンメモリ５２への信号入力方式の一例につ
いて説明すると、次の通りである。キーパターン
メモリ５２へ信号を入力する際には、保持手段４
上にサンプルウエーハ２を載置し、次いでｘ方向
移動源１４、ｙ方向移動源１６及びθ方向移動源
１８を手動によつて適宜に作動せしめて保持手段
４を移動せしめ、保持手段４上のサンプルウエー
ハ２を上記拡大光学手段２８に関して所要位置に
手動位置付けする。かかる手動位置付けの際に
は、上記Ａ／Ｄ変換手段３２が出力する多値デジ
タル信号を上記表示手段５０が可視表示する状態
にせしめ、上記表示手段５０に表示されている画
像を観測し、かくして、例えば、第４図に図式的
に示す如く、サンプルウエーハ２の表面における
直線状領域８ａの中心線が上記表示手段５０の表
示画面における横方向中心線即ちｘ−ｘ線に実質
上合致するようにサンプルウエーハ２を位置付け
る。次いで、上記表示手段５０の表示画面におけ
る左半部と右半部との各々において、夫々、カー
ソル５５を特定領域５６Ｌ及び５６Ｒに手動位置
付けする。カーソル５５、従つてカーソル５５に
よつて指定される特定領域５６Ｌ及び５６Ｒは、
例えば32×32個の画素に対応（従つて撮像手段２
８における32×32個のCCDに対応）した寸法を
有する正方形でよい。カーソル５５によつて指定
される特定領域５６Ｌ及び５６Ｒは、顕著な特徴
を有する領域、例えば直線状領域８ａと直線状領
域８ｂとの交差部における領域であるのが好まし
い。しかる後に、上記画像フレームメモリ３４に
記憶されている多値デジタル信号のうちの、上記
特定領域５６Ｌ及び５６Ｒ内に存在する32×32＝
1024個の画素に対応する信号を、キーパターンメ
モリ５２へ送給して記憶する。同時に、表示手段
５０の表示画面における上記特定領域５６Ｌ及び
５６Ｒの位置（即ちｘ座標及びｙ座標）を示す信
号も、キーパターンメモリ５２へ送給して記憶す
る。かくして、キーパターンメモリ５２には、上
記特定領域５６Ｌ及び５６Ｒのパターン即ちキー
パターンを示す多値デジタル信号が記憶されると
共に、キーパターンの位置を示すｘ座標及びｙ座
標信号が記憶される。 好適具体例においては、上述した通りのキーパ
ターン記憶操作の後に、副キーパターン記憶操作
が遂行される。この副キーパターン記憶操作にお
いては、上記表示手段５０の表示画面における左
半部と右半部との各々において、夫々、カーソル
５５を上記特定領域５６Ｌ及び５６Ｒとは別個の
適宜の領域、即ち副特定領域５８Ｌ及び５８Ｒに
手動位置付けする。しかる後に、上記キーパター
ン記憶操作の場合と同様にして、副特定領域５８
Ｌ及び５８Ｒのパターン即ち副キーパターンを示
す多値デジタル信号をキーパターンメモリ５２に
記憶する。そしてまた、副キーパターンの位置を
示すｘ座標及びｙ座標信号をキーパターンメモリ
５２に記憶する。 上述したキーパターン記憶操作及び副キーパタ
ーン記憶操作が終了すると、θ方向移動源１８を
手動によつて作動せしめて保持手段４上に保持さ
れたサンプルウエーハ２を90度回転せしめる。次
いで、ｘ方向移動源１４及びｙ方向移動源１６を
手動によつて必要に応じて適宜に作動せしめ、か
くして、第５図に図式的に示す如く、サンプルウ
エーハ２の表面における直線状領域８ｂの中心線
が上記表示手段５０の表示画面における横方向中
心線即ちｘ−ｘ線に合致するようにサンプルウエ
ーハ２を位置付ける。そして、上述したキーパタ
ーン記憶操作と同様のキーパターン記憶操作を遂
行する。即ち、上記表示手段５０の表示画面にお
ける左半部と右半部との各々において、夫々、カ
ーソル５５を特定領域６０Ｌ及び６０Ｒに手動位
置付けし、次いで特定領域６０Ｌ及び６０Ｒのパ
ターン即ちキーパターンを示す多値デジタル信号
をキーパターンメモリ５２に記憶し、そしてま
た、キーパターンの位置を示すｘ座標及びｙ座標
信号をキーパターンメモリ５２に記憶する。加え
て、サンプルウエーハ２を90度回転せしめた後に
サンプルウエーハを第５図に示す状態に位置付け
るために遂行したｘ方向及びｙ方向移動量を示す
信号を回転変位信号として、中央処理ユニツト３
６に内蔵されているRAMに（或いはキーパター
ンメモリ５２に）記憶する。 好適具体例においては、更に、上記キーパター
ン記憶操作の後に、上述した副キーパターン記憶
操作と同様の幅キーパターン記憶操作を遂行す
る。即ち、上記表示手段５０の表示画面における
左半部と右半部との各々において、夫々、カーソ
ル５５を上記特定領域６０Ｌ及び６０Ｒとは別個
の適宜の領域、即ち副特定領域６２Ｌ及び６２Ｒ
に手動位置付けし、次いで副特定領域６２Ｌ及び
６２Ｒのパターン即ち幅キーパターンを示す多値
デジタル信号をキーパターンメモリ５２に記憶
し、そしてまた、副キーパターンの位置を示すｘ
座標及びｙ座標信号をキーパターンメモリ５２に
記憶する。 上記パターンマツチング式位置検出手段５４
は、保持手段４上に保持された、自動的に所要位
置に位置付けるべきウエーハ２の表面における、
撮像手段２６に撮像される画像、従つて表示手段
５０に表示される画像中で、上記キーパターン又
は副キーパターンと同一のパターンを検出し、か
くして上記直線状領域８ａ又は８ｂの相対的位置
を検出する。かようなパターンマツチング式位置
検出の一例について説明すると、次の通りであ
る。拡大光学手段２６の左側入光開口３０ａから
撮像手段２８に入力される画像、従つて表示手段
５０の表示画面における左半部に表示される画像
中で、上記特定領域５６Ｌのキーパターンと同一
のパターンを検出する場合を、第６図に示すフロ
ーチヤートを参照して説明すると、最初にステツ
プｎ−１において、カーソル５５が所定位置、例
えば表示手段５０の表示画面中の左上角部、に位
置付けられ、かくしてキーパターンと照合すべき
照合領域が規定される。次いで、ステツプｎ−２
に進行し、上記照合領域とキーパターンとのマツ
チング度Ｐが算出される。かかるマツチング度の
算出Ｐは、キーパターンメモリ５２に記憶されて
いるところの、キーパターンを示す多値デジタル
信号、即ち上記特定領域５６Ｌ中の32×32個の画
素の濃度を示す32×32個の多値デジタル信号と、
上記照合領域における32×32個の画素の濃度を示
すところの、撮像手段２８からＡ／Ｄ変換手段３
２を介して画像フレームメモリ３４に入力された
多値デジタル信号中の32×32個の多値デジタル信
号とに基いて算出することができる。マツチング
度Ｐ自体は、例えば、下記式Ａ Ｐ＝ 〓 〓^i,j ｜〔ｆ（ｉ、ｊ）−〕−〔ｇ（ｉ、ｊ）−〕｜
……Ａ ここで、ｆは照合領域中の16×16個の画素の
各々の濃度に対応した値であり、はｆの平均値
であり、ｇはキーパターン中の16×16個の画素の
各々の濃度に対応した値であり、はｇの平均値
であり、（ｉ、ｊ）は各画素の行及び列を示し、
従つて（ｉ＝１乃至16、ｊ＝１乃至16）である、 に基いて算出することができる。上記式Ａに基く
マツチング度Ｐの算出においては、照合領域中の
画素の各々の濃度の偏差値（即ち、実際の濃度値
から平均濃度値を引いた値）とキーパターン中の
画素の各々の濃度の偏差値との差異が加算され、
それ故に、照合領域に対する照度の変動等に起因
する所謂濃度ゲインの変動が排除され、充分に信
頼し得るマツチング度Ｐが求められる。 演算処理の簡略化のために、上記式Ａにおける
〔ｆ（ｉ、ｊ）−〕、及び〔ｇ（ｉ、ｊ）−〕の
各々に２値化処理を加えた下記式 Ｐ＝ 〓 〓^i,j ｜Ｕ〔ｆ（ｉ、ｊ）−〕−Ｕ〔ｇ（ｉ、ｊ）−
〕｜……Ｂ ここで、Ｕは２値化演算を意味し、ｘ＞０の場
合Ｕ(a)＝１、ｘ≦０の場合Ｕ(a)＝０である、 に基いてマツチング度Ｐを求めることもできる。 求められるマツチング度Ｐの信頼性を一層高め
るためには、所謂正規化相関に基いて、即ち、下
記式Ｂ

【化】 ここで、ｆ、、ｇ、及び（ｉ、ｊ）は、上
記式Ａの場合と同一である、 に基いてマツチング度Ｐを求めることもできる。 而して、上記式Ａ、Ｂ又はＣに基いてマツチン
グ度Ｐを算出する際、照合領域における全ての画
素（32×32＝1024）について相関処理を遂行する
ことに代えて、演算速度を高速化するために、照
合領域における画素中の複数個の特定画素、例え
ば各行各列１個づつ選定された32個の特定画素の
みについて相関処理を遂行することもできる。特
に、上記式Ｃに基いてマツチング度Ｐを算出する
場合には、照合領域における画素中の複数個の特
定画素のみについて相関処理を遂行しても、ほと
んどの半導体ウエーハに対して充分に良好な結果
を得ることができることが確認されている。 上記マツチング度Ｐの算出に続いて、ステツプ
ｎ−３において、算出されたマツチング度Ｐが所
定閾値以上か否かが判断される。所定閾値は、操
作者が適宜に（例えば試行錯誤法によつて）設定
して、シーパターンメモリ５２又は中央処理ユニ
ツト３６中のRAMに記憶せしめることができ
る。算出されたマツチング度Ｐが所定閾値以上で
ない場合、即ちマツチング度合が比較的低い場合
には、ステツプｎ−４に進み、拡大光学手段２６
の左側入光開口３０ａから撮像手段２８に入力さ
れる画像、従つて表示手段５０の表示画面におけ
る左半部に表示される画像の全領域に渡つてカー
ソル５５が移動されたか否かが判断される。そし
て、全領域に渡るカーソル５５の移動が完了して
いない場合には、ステツプｎ−５に進み、カーソ
ル５５がｘ方向及び／又はｙ方向に１画素分移動
されて次の照合領域に移され、しかる後に上述し
たステツプｎ−２におけるマツチング度Ｐの算
出、及びステツプｎ−３における算出されたマツ
チング度Ｐが所定閾値以上か否かの判断が遂行さ
れる。算出されたマツチング度Ｐが所定閾値以上
の場合、即ちマツチング度合が比較的高い場合に
は、ステツプｎ−３からステツプｎ−６に進み、
照合領域の位置とマツチング度Ｐがパターンマツ
チング式位置検出手段５４に内蔵されている
RAM又は中央処理ユニツト３６に内蔵されてい
るRAMに記憶せしめられてリストアツプされ
る。次いで、上記ステツプｎ−４に進む。かよう
にして、拡大光学手段２６は左側入光開口３０ａ
から撮像手段２８に入力される画像、従つて表示
手段５０の表示画面における左半部に表示される
画像の全領域に渡つて、マツチング度Ｐの算出及
び算出されたマツチング度Ｐが所定閾値以上か否
かの判断が完了すると、上記ステツプｎ−４から
ステツプｎ−７に進み、上記ステツプｎ−６にお
いてリストアツプされたマツチング度Ｐのうちの
最大のものが選択され、かかる最大マツチング度
Pmaxを有する照合領域がキーパターン即ち上記
特定領域５６Ｌと同一であると判定される。かく
すると、最大マツチング度Pmaxを有する照合領
域の位置（ｘ及びｙ座標位置）とキーパターン即
ち上記特定領域５６Ｌの位置（ｘ及びｙ座標位
置）とから、必然的に直線状領域８ａの相対的位
置が検出される。拡大光学手段２６の左側入光開
口３０ａから撮像手段２８に入力される画像、従
つて表示手段５０の表示画面における左半部に表
示される画像中で、上記副特定領域５８Ｌの副キ
ーパターン、上記特定領域６０Ｌのキーパター
ン、又は上記副特定領域６２Ｌの副キーパターン
と同一のパターンを検出する場合、或いは拡大光
学手段２６の右側入光開口３０ｂから撮像手段２
８に入力される画像、従つて表示手段５０の表示
画面における右半部に表示される画像中で、上記
特定領域５６Ｒのキーパターン、上記副特定領域
５８Ｒの副キーパターン、上記特定領域６０Ｒの
キーパターン又は上記副特定領域６２Ｒの副キー
パターンと同一のパターンを検出する場合、第６
図に示すフローチヤートを参照して説明した上記
手順と同様の手順を遂行すればよい。 本発明に従つて構成された自動精密位置合せシ
ステムにおいては、更に、上記移動手段１２、更
に詳しくはｘ方向移動源１４、ｙ方向移動源１６
及びθ方向移動源１８の作動を制御して、保持手
段４上に保持されたウエーハ２を所要位置に位置
付けるための移動制御手段６４が設けられてい
る。かかる移動制御手段６４は、上記非パターン
マツチング式位置検出手段３８による直線状領域
８ａ（又は８ｂ）の相対的位置の検出に応じて移
動手段１２を作動せしめ、かくしてウエーハ２の
一次位置付けを遂行し、しかる後に上記パターン
マツチング式位置検出手段５４による直線状領域
８ａ（及び８ｂ）の相対的位置の検出に応じて移
動手段１２を作動せしめ、かくしてウエーハ２の
二次位置付けを遂行することが重要である。 第７−Ａ図乃至第７−Ｃ図は、移動手段６４に
よる位置合せフローチヤートの一例を示してい
る。第７−Ａ図を参照して説明すると、ステツプ
ｍ−１においては、撮像手段２８に入力されてい
る２個の画像、即ち拡大光学手段２６の左側入光
開口３０ａから撮像手段２８に入力される画像と
拡大光学手段２６の右側入光開口３０ｂから撮像
手段２８に入力される画像とのいずれか一方、例
えば拡大光学手段２６の左側入光開口３０ａから
撮像手段２８に入力される画像において、非パタ
ーンマツチング式位置検出手段３８が直線状領域
８ａを検出することができるか否かが判断され
る。保持手段４上へのウエーハ２の載置位置誤差
等に起因して上記画像内に直線状領域８ａが存在
せず、或いは印刷不良等に起因して撮像されてい
る画像において直線状領域８ａが局部的に消失し
ており、従つて非パターンマツチング式位置検出
手段３８が直線状領域８ａを検出することができ
ない場合には、ステツプｍ−２に進み、中央処理
ユニツト３６がｙ方向移動量を設定する。このｙ
方向移動量は、直線状領域８ａの間隔ｄよりも小
さい適宜の値、例えば300μｍ程度でよい。次い
でステツプｍ−３に進行し、保持手段４及びこれ
に保持されたウエーハ２の現時点でのｙ方向位置
に上記ｙ方向移動量が加算される。次に、ステツ
プｍ−４に進行し、ｙ方向の加算移動量と間隔ｄ
とが比較される。そして、間隔ｄの方が大きい時
（ｙ方向の移動が複数回繰返された後に更にｙ方
向移動量が加算されると、間隔ｄの方が小さくな
る）には、ステツプｍ−５に進行し、移動制御手
段６４がｙ方向移動源１６を作動せしめて、保持
手段４及びこれに保持されたウエーハ２を上記ｙ
方向移動量だけｙ方向に移動せしめる。そして、
上記ステツプｍ−１に戻る。上記ステツプｍ−４
において、間隔ｄの方が小さい時、即ちｙ方向移
動量を複数回加算することによつてｙ方向の加算
移動量よりも上記間隔ｄの方が小さくなり、従つ
て更に保持手段４及びこれに保持されたウエーハ
２を上記ｙ方向移動量だけｙ方向に移動せしめた
ならばｙ方向の合計移動量が上記間隔ｄを越える
時には、ステツプｍ−６に進行し、中央処理ユニ
ツトに内蔵されているｘ方向移動カウンタを１だ
け加算し、次いでステツプｍ−７に進行し、ｘ方
向移動カウンタの計数値が４になつていないか否
かを判断（即ちｘ方向移動が既に３回繰返された
か否かを判断）する。そして、ｘ方向移動カウン
タの計数値が４になつていない場合には、ステツ
プｍ−８に進行し、上記移動制御手段６４がｘ方
向移動源１４を移動せしめて、保持手段４及びこ
れに保持されているウエーハ２を、例えば170μ
ｍ程度でよい所定量だけｘ方向に移動せしめる。
次いで、ステツプｍ−９に進行し、ｙ方向移動が
逆転に設定（即ち、それまではｙ方向の移動が正
方向に遂行されていたならば、以後は負方向に遂
行されるように設定）される。そして、上記ステ
ツプｍ−３に進行する。かような次第であるの
で、図示の具体例においては、直線状領域８ａを
検出できない場合には、第２図に矢印６６で例示
する如く、保持手段４及びこれに保持されたウエ
ーハ２をｙ方向及びｘ方向に所謂ジグザグ状に移
動（ｘ方向への移動は最大で３回）せしめて、直
線状領域８ａの検出が繰返されることが理解され
よう。 上記ステツプｍ−１において、非パターンマツ
チング式位置検出手段３８が直線状領域８ａを検
出する場合には、ステツプｍ−10に進行し、撮像
されている画像におけるｙ方向中心（即ち第４図
に図示するｘ−ｘ線）と直線状領域８ａの中心と
の間にずれ即ち偏差が存在するか否かが判断され
る。そして、上記偏差が存在する場合には、ステ
ツプｍ−11に進み、移動制御手段６４がｙ方向移
動源１６を作動せしめて上記偏差分だけ保持手段
４及びこれに保持されたウエーハ２をｙ方向に移
動せしめ、かくして直線状領域８ａを撮像されて
いる画像におけるｙ方向中心に位置せしめる。し
かる後に、ステツプｍ−12に進み、撮像手段２８
に入力されている２個の画像の他方においても、
換言すれば撮像手段２８に入力されている２個の
画像の双方において、非パターンマツチング式検
出手段３８が直線状領域８ａを検出するか否かが
判断される。直線状領域８ａがｘ−ｘ線（第４
図）に対して比較的大きな角度で傾斜しているこ
と等に起因して、上記２個の画像の他方において
直線状領域８ａが存在せず、それ故に、非パター
ンマツチング式位置検出手段３８が上記２個の画
像の双方において直線状領域８ａを検出すること
ができなかつた場合には、ステツプｍ−13に進
み、２個の画像の一方において検出される直線状
領域８ａの、ｘ方向に対する傾斜角度を検出す
る。かような傾斜角度の検出は、保持手段４及び
これに保持されているウエーハ２をｘ方向に所定
距離だけ少なくとも１回移動せしめ、移動前にお
ける直線状領域８ａのｙ方向位置と移動後におけ
る直線状領域８ａのｙ方向位置との差に基いて好
都合に検出することができる。図示の具体例の場
合は、３点チエツク方式が採用されており、移動
前の画像における直線状領域８ａのｙ方向位置
と、ｘ方向駆動源１４を作動せしめて保持手段４
及びこれに保持されたウエーハ２をｘ方向に例え
ば２mm程度でよい所定距離移動せしめた後におけ
る直線状領域８ａのｙ方向位置と、そして更にｘ
方向駆動源１４を作動せしめて保持手段４及びこ
れに保持されたウエーハ２をｘ方向に更に上記所
定距離移動せしめた後における直線状領域８ａの
ｙ方向位置との、３個のｙ方向位置の差に基い
て、上記傾斜角度を検出している。かようにして
上記傾斜角度を検出すると、ステツプｍ−14に進
行し、検出された傾斜角度に応じてθ方向粗整合
が遂行される。即ち、検出された傾斜角度に応じ
て、移動制御手段６４がθ方向移動源１８を駆動
せしめて保持手段４及びこれに保持されたウエー
ハ２をθ方向に移動、即ち中心軸線２０（第１
図）を中心として回転せしめ、これによつて直線
状領域８ａがｘ−ｘ線（第４図）とほぼ平行にせ
しめられる。かようなθ方向粗整合を遂行する
と、容易に理解される如く、撮像手段２８に入力
される２個の画像の双方に直線状領域８ａが存在
するようになる。上記ステツプｍ−12において、
上記２個の画像の双方において、非パターンマツ
チング式位置検出手段３８が直線状領域８ａを検
出する場合には、ステツプｍ−15に進行する。そ
して、このステツプｍ−15においては、例えば位
置合せすべきウエーハ２の特性に応じて操作者が
適宜に選択することができる２つの位置合せ手順
のいずれが選択されているかが判断される。即
ち、非パターンマツチング式位置検出手段３８に
よる直線状領域８ａの相対的位置の検出に基く一
次位置付けを更に続行すべきか、或いは非パター
ンマツチング式位置検出手段３８による直線状領
域８ａの相対的位置の検出に基く一次位置付けを
終了して、パターンマツチング式位置検出手段５
４による直線状領域８ａ及び８ｂの相対的位置の
検出に基く二次位置付けに移行すべきかが判断さ
れる。前者が選択されている場合には、ステツプ
ｍ−16に進み、撮像手段２８に入力される上記２
個の画像の夫々において非パターンマツチング式
位置検出手段３８が検出する直線状領域８ａのｙ
方向の位置が整合しているか否かが判断される。
容易に理解される如く、直線状領域８ａが充分精
密にｘ方向に平行せしめられていない場合には、
ｘ方向に所定間隔を置いて離隔する２個の画像の
夫々において検出される直線状領域８ａのｙ方向
位置に相異が存在する。かような相異が存在する
場合には、ステツプｍ−17に進み、充分に精密な
θ方向整合が遂行される。即ち、上記相異に応じ
て、移動制御手段６４がθ方向移動源１８を作動
せしめて保持手段４及びこれに保持されたウエー
ハ２をθ方向に移動せしめ、かくして直線状領域
８ａが充分精密にｘ方向と平行にせしめられる。
しかる後にステツプｍ−18に進み、中央処理ユニ
ツト３６は、撮像されている画像におけるｙ方向
中心（即ち第４図に図示するｘ−ｘ線）と直線状
領域８ａの中心との間にずれ即ち偏差が存在する
か否かを判断する。そして、上記偏差が存在する
場合には、ステツプｍ−19に進み、移動制御手段
６４がｙ方向移動源１６を作動せしめて上記偏差
分だけ保持手段４及びこれに保持されているウエ
ーハ２をｙ方向に移動せしめ、かくして直線状領
域８ａを撮像されている画像におけるｙ方向中心
に充分精密に位置せしめる。しかる後に、ステツ
プｍ−20に進み、移動制御手段６４がｙ方向移動
源１６を作動せしめて、保持手段４及びこれに保
持されているウエーハ２を、直線状領域８ａの間
隔ｄ（第２図）だけｙ方向に移動せしめる。次い
で、ステツプｍ−21に進み、再び、撮像手段２８
に入力される２個の画像の双方において、非パタ
ーンマツチング式位置検出手段３８が直線状領域
８ａを検出するか否かが確認される。保持手段４
及びこれに保持されたウエーハ２のｙ方向への移
動量は直線状領域８ａの間隔ｄである故に、通常
の場合は上記２個の画像の双方において非パター
ンマツチング式位置検出手段３８が直線状領域８
ａを検出する。しかしながら、印刷不良等に起因
して上記２個の画像の双方において非パターンマ
ツチング式位置検出手段３８が直線状領域８ａを
検出することが確認し得なかつた場合には、ステ
ツプｍ−22に進み、移動制御手段５２がｘ方向移
動源１４を駆動せしめて、保持手段４及びこれに
保持されたウエーハ２をｘ方向に、例えば200μ
ｍ程度でよい所定距離移動せしめ、しかる後に、
ステツプｍ−23に進み、上記２個の画像の双方に
おいて非パターンマツチング式位置検出手段３８
が直線状領域８ａを検出するか否かが再び確認さ
れる。上記ステツプｍ−21又はｍ−23において、
上記２個の画像の双方において非パターンマツチ
ング式位置検出手段３８が直線状領域８ａを検出
することが確認されると、ステツプｍ−24（第７
−Ｂ図）に進行し、以後は、パターンマツチング
式位置検出手段５４による直線状領域８ａ及び８
ｂの相対的位置の検出に基く二次位置合せが遂行
される。 第７−Ｂ図を参照して説明すると、ステツプｍ
−24においては、撮像手段２８に入力される２個
の画像の一方（或いは双方）において、例えば拡
大光学手段２６の左側入光開口３０ａから撮像手
段２８に入力される画像において、パターンマツ
チング式位置検出手段５４がキーパターン即ち上
記特定領域５６Ｌ（第４図）のパターンと同一の
パターンを検出するか否かが判断される。パター
ンマツチング式位置検出手段５４がキーパターン
と同一のパターンを検出しない時には、ステツプ
ｍ−25に進行し、中央処理ユニツト３６がｘ方向
移動量を設定する。このｘ方向移動量は、直線状
領域８ｂの間隔ｄよりも小さい適宜の値、例えば
300μｍ程度でよい。次いで、ステツプｍ−26に
進行し、保持手段４及びこれに保持されたウエー
ハ２の現時点でのｘ方向位置に上記ｘ方向移動量
が加算される。次に、ステツプｍ−27に進行し、
ｘ方向の加算移動量と間隔ｄとが比較される。そ
して、間隔ｄの方が大きい時（ｘ方向の移動が複
数回繰返された後に更にｘ方向移動量が加算され
ると、間隔ｄの方が小さくなる）には、ステツプ
ｍ−28に進行し、移動制御手段６４がｘ方向移動
源１４を作動せしめて、保持手段４及びこれに保
持されたウエーハ２を上記ｘ方向移動量だけｘ方
向に移動せしめる。そして、上記ステツプｍ−24
に戻る。上記ステツプｍ−27において、間隔ｄの
方が小さい時、即ちｘ方向移動量を複数回加算す
ることによつてｘ方向の加算移動量よりも上記間
隔ｄの方が小さくなり、従つて更に保持手段４及
びこれに保持されたウエーハ２を上記ｘ方向移動
量だけｘ方向に移動せしめたならばｘ方向の合計
移動量が上記間隔ｄを越える時には、ステツプｍ
−29に進行する。このステツプｍ−29において
は、中央処理ユニツトに内蔵されているｙ方向移
動カウンタを１だけ加算し、次いでステツプｍ−
30に進行し、ｙ方向移動量カウンタの計数値が２
になつていないか否かを判断（即ちｙ方向移動が
既に１回遂行されたか否かを判断）する。そし
て、ｙ方向移動カウンタの計数値が４になつてい
ない場合には、ステツプｍ−31に進行し、移動制
御手段６４がｙ方向移動源１６を作動せしめて、
保持手段４及びこれに保持されているウエーハ２
を、直線状領域８ａの間隔ｄだけｙ方向に移動せ
しめる。次いで、ステツプｍ−32に進行し、ｘ方
向移動が逆転に設定（即ち、それまではｘ方向の
移動が正方向に遂行されていたならば、以後は負
方向に遂行されるように設定）される。しかる後
に、上記ステツプｍ−24に戻る。かような次第で
あるので、上記ステツプｍ−24においてパターン
マツチング式位置検出手段５４がキーパターンと
同一のパターンを検出しない場合には、上記ステ
ツプｍ−１乃至ｍ−９の場合と略同様に、保持手
段４及びこれに保持されたウエーハ２をｘ方向及
びｙ方向に所謂ジグザグ状に移動（ｙ方向への移
動は１回のみ）せしめて、キーパターンと同一の
パターンの検出が繰返し遂行される。 而して、上記ステツプｍ−23から上記ステツプ
ｍ−24へ進行した時点においては、既に非パター
ンマツチング式位置検出手段３８による直線状領
域８ａの相対的位置の検出に基く充分に精密な一
次位置合せが終了している故に、非パターンマツ
チング式位置検出手段３８の誤検出等の極めてま
れな場合を除き、上記ステツプｍ−24において
は、パターンマツチング式位置検出手段５４はキ
ーパターンと同一のパターンを直ちに検出する。
そして、パターンマツチング式位置検出手段５４
がキーパターンと同一のパターンを検出する場合
には、ステツプｍ−33に進行し、撮像されている
画像におけるｙ方向中心（即ち第４図に図示する
ｘ−ｘ線）と直線状領域８ａの中心との間にずれ
即ち偏差が存在するか否かが判断される。そし
て、上記偏差が存在する場合には、ステツプｍ−
34に進行し、移動制御手段６４がｙ方向移動源１
６を作動せしめ、かくして直線状領域８ａを撮像
されている画像におけるｙ方向中心に充分精密に
位置せしめる。しかる後に、ステツプｍ−35に進
行し、移動制御手段６４がｘ方向移動源１４を作
動せしめて、保持手段４及びこれに保持されてい
るウエーハ２を、直線状領域８ｂの間隔ｄだけｘ
方向に移動せしめる。次いで、ステツプｍ−36に
進行し、撮像手段２８に入力される２個の画像の
一方（又は双方）において、パターンマツチング
式位置検出手段５４がキーパターンと同一のパタ
ーンを検出するか否かが確認される。パターンマ
ツチング式位置検出手段５４がキーパターンと同
一のパターンを検出することが確認された場合に
は、ステツプｍ−37に進行し、撮像されている画
像におけるｙ方向中心（即ち第４図に図示するｘ
−ｘ線）と直線状領域８ａの中心との間にずれ即
ち偏差が存在するか否かが判断される。そして、
上記偏差が存在する場合には、ステツプｍ−38に
進行し、移動制御手段６４がｙ方向移動源１６を
作動せしめ、かくして直線状領域８ａを撮像され
ている画像におけるｙ方向中心に充分精密に位置
せしめる。しかる後に、ステツプｍ−39に進行
し、保持手段４及びこれに保持されたウエーハ２
の90度回転が既に遂行されたか否かが判断され
る。上記90度回転が未だ遂行されていない場合に
は、ステツプｍ−40に進行し、移動制御手段６４
がθ方向駆動源１８を作動せしめて、保持手段４
及びこれに保持されたウエーハ２を90度回転せし
める。次いで、ステツプｍ−41に進行し、移動制
御手段６４がｘ方向駆動源１４及びｙ方向駆動源
１６を作動せしめ、中央処理ユニツト３６に内蔵
されているRAMに（或いはキーパターンメモリ
５２に）記憶されている上記回転変位信号、即ち
キーパターン記憶操作の際のサンプルウエーハを
90度回転せしめた後のｘ方向及びｙ方向移動量に
対応する移動量だけ、保持手段４及びこれに保持
されたウエーハ２をｘ方向及びｙ方向に移動せし
める。かくして、第５図に図示する上記特定領域
６０Ｌ及び６０Ｒのキーパターン（並びに副特定
領域６２Ｌ及び６２Ｒの副キーパターン）と同一
のパターンが撮像手段２８に入力される画像内に
存在することを確保する。しかる後に、上記ステ
ツプｍ−24に戻る。而して、上記ステツプｍ−40
及びｍ−41を介して上記ステツプｍ−24に戻つた
後においては、上記ステツプｍ−24及びｍ−36で
は、撮像手段２８に入力される２個の画像の一方
（或いは双方）において、パターンマツチング式
位置検出手段５４が上記特定領域５６Ｌ（又は５
６Ｒ）ではなくて上記特定領域６０Ｌ，６０Ｒの
キーパターンと同一のパターンを検出するか否か
が判断される。 上記の通りにして、一次位置付け及び二次位置
付けが遂行され、かくして誤位置付けを実質上皆
無にせしめて且つ充分迅速にウエーハ２が所要位
置に充分精密に位置付けられる。 次に、上記ステツプｍ−15において、非パター
ンマツチング式位置検出手段３８による直線状領
域８ａの相対的位置の検出に基く一次位置付けを
終了し、パターンマツチング式位置検出手段５４
による直線状領域８ａ及び８ｂの相対的位置の検
出に基く二次位置付けに移行すべきであると判断
される場合について説明する。この場合には、上
記ステツプｍ−15からステツプｍ−42（第７−Ｃ
図）に進行する。第７−Ｃ図を参照して説明する
と、上記ステツプｍ−42においては、撮像手段２
８に入力される２個の画像の一方、例えば拡大光
学手段２６の左側入光開口３０ａから撮像手段２
８に入力される画像において、パターンマツチン
グ式位置検出手段５４が上記特定領域５６Ｌ（第
４図）のキーパターンと同一のパターンを検出す
るか否かが判断される。 而して、上記ステツプｍ−42において、パター
ンマツチング式位置検出手段５４がキーパターン
と同一のパターンを検出しない場合は、二次位置
付けの開始を停止し、再び一次位置付けに戻る。
即ち、ステツプｍ−43に進行し、移動制御手段６
４がｘ方向駆動源１４を作動せしめて、保持手段
４及びこれに保持されたウエーハ２を、ｘ方向に
所定量αだけ移動せしめる。上記所定量αは、例
えば170μｍ程度でよい。次いで、ステツプｍ−
44に進み、撮像手段２８に入力される２個の画像
の双方において非パターンマツチング式位置検出
手段３８が直線状領域８ａを検出するか否かが判
断される。ステツプｍ−44において、２個の画像
の双方において非パターンマツチング式位置検出
手段３８が直線状領域８ａを検出する場合には、
上記ステツプｍ−42に戻る。他方、ステツプｍ−
44において、２個の画像の双方において非パター
ンマツチング式位置検出手段３８が直線状領域８
ａを検出しない場合には、ステツプｍ−45に進行
し、移動制御手段６４がｘ方向駆動源１４を作動
せしめて、保持手段４及びこれに保持されたウエ
ーハ２をｘ方向に所定量αだけ移動、即ち上記ス
テツプｍ−43における所定量αの移動前の位置に
戻す。しかる後に、後述するステツプｍ−51に進
行する。 上記ステツプｍ−42において、パターンマツチ
ング式位置検出手段５４がキーパターンと同一の
パターンを検出する場合には、ステツプｍ−46に
進行し、撮像されている画像におけるｙ方向中心
（即ち第４図に図示するｘ−ｘ線）と直線状領域
８ａの中心との間にずれ即ち偏差が存在するか否
かが判断される。そして、上記偏差が存在する場
合には、ステツプｍ−47に進行し、移動制御手段
６４がｙ方向移動源１６を作動せしめ、かくして
直線状領域８ａを撮像されている画像におけるｙ
方向中心に充分精密に位置せしめる。しかる後
に、ステツプｍ−48に進行し、移動制御手段６４
がｘ方向移動源１４及びｙ方向移動源１６を作動
せしめて、保持手段４及びこれに保持されたウエ
ーハ２を、上記特定領域５６Ｌ（第４図）のキー
パタンと上記副特定領域５８Ｌ（第４図）の副キ
ーパターンとの間のｘ方向距離β及びｙ方向距離
γだけｘ方向及びｙ方向に移動せしめる。次い
で、ステツプｍ−49に進行し、撮像手段２８に入
力される２個の画像の一方において、パターンマ
ツチング式位置検出手段５４が上記副特定領域５
８Ｌ（第４図）の副キーパターンと同一のパター
ンを検出するか否かが判断される。 而して、上記ステツプｍ−49において、パター
ンマツチング式位置検出手段５４が副キーパター
ンと同一のパターンを検出しない場合には、二次
位置付けを停止し、再び一次位置付けに戻る。即
ち、ステツプｍ−50に進行し、移動制御手段６４
がｘ方向駆動源１４及びｙ方向駆動源１６を作動
せしめて、保持手段４及びこれに保持されたウエ
ーハ２、ｘ方向に所定距離−β移動せしめると共
にｙ方向に所定距離−γ移動せしめ、かくして上
記ステツプｍ−48におけるｘ方向移動及びｙ方向
移動前の位置に戻す。次いで、ステツプｍ−51に
進み、移動制御手段６４がｙ方向駆動源１６を作
動せしめて、保持手段４及びこれに保持されたウ
エーハ２を、直線状領域８ａの間隔ｄだけｙ方向
に移動せしめる。しかる後に、ステツプｍ−52に
進行し、撮像手段２８に入力される２個の画像の
双方において非パターンマツチング式位置検出手
段３８が直線状領域８ａを検出するか否かが判断
される。ステツプｍ−52において、２個の画像の
双方において非パターンマツチング式位置検出手
段３８が直線状領域８ａを検出する場合には、上
記ステツプｍ−42に戻る。他方、ステツプｍ−52
において、２個の画像の双方において非パターン
マツチング式位置検出手段３８が直線状領域８ａ
を検出しない場合には、ステツプｍ−53に進行
し、移動制御手段６４がｘ方向駆動源１４を作動
せしめて、保持手段４及びこれに保持されたウエ
ーハ２をｘ方向に例えば170μｍ程度でよい所定
量移動せしめる。しかる後に、ステツプｍ−54に
進行し、再び撮像手段２８に入力される２個の画
像の双方において非パターンマツチング式位置検
出手段３８が直線状領域８ａを検出するか否かが
判断される。ステツプｍ−54において、２個の画
像の双方において非パターンマツチング式位置検
出手段３８が直線状領域８ａを検出する場合に
は、上記ステツプｍ−42に戻る。 上記ステツプｍ−49において、パターンマツチ
ング式位置検出手段５４が副キーパターンと同一
のパターンを検出する場合には、ステツプｍ−55
に進行し、撮像されている画像におけるｙ方向中
心（即ち第４図に図示するｘ−ｘ線）と直線状領
域８ａの中心との間にずれ即ち偏差が存在するか
否かが確認される。そして、上記偏差が存在する
場合には、ステツプｍ−56に進行し、移動制御手
段６４がｙ方向移動源１６を作動せしめ、かくし
て直線状領域８ａを撮像されている画像における
ｙ方向中心に充分精密に位置せしめる。しかる後
に、ステツプｍ−57に進み、撮像手段２８に入力
される２個の画像の他方、従つて拡大光学手段２
６の右側入光開口３０ｂから撮像手段２８に入力
される画像に関しても上述したステツプｍ−42乃
至ｍ−56が遂行されたか否かが判断される。２個
の画像の他方に関し上述したステツプｍ−42乃至
ｍ−56が遂行されていない場合には、上記ステツ
プｍ−42になり、２個の画像他方に関して、上述
したステツプｍ−42乃至ｍ−56が遂行される。他
方、２個の画像の他方に関して上述したステツプ
ｍ−42乃至ｍ−56が遂行された場合には、ステツ
プｍ−58に進み、撮像手段２８に入力される２個
の画像の夫々においてパターンマツチング式位置
検出手段３８が検出する直線状領域８ａのｙ方向
の位置が整合しているか否かが判断される。２個
の画像の夫々において検出される直線状領域８ａ
のｙ方向の位置に相異が存在する場合には、ステ
ツプｍ−59に進み、上記ステツプｍ−17の場合と
同様にして充分に精密なθ方向整合が遂行され
る。しかる後に、ステツプｍ−60に進み、撮像さ
れている画像におけるｙ方向中心（即ち第４図に
図示するｘ−ｘ線）と直線状領域８ａの中心との
間にずれ即ち偏差が存在するか否かが確認され
る。そして、上記偏差が存在する場合には、ステ
ツプｍ−61に進行し、移動制御手段６４がｙ方向
移動源１６を作動せしめ、かくして直線状領域８
ａを撮像されている画像におけるｙ方向中心に充
分精密に位置せしめる。しかる後に、ステツプｍ
−62に進行し、保持手段４及びこれに保持された
ウエーハ２の90度回転が既に遂行されたか否かが
判断される。上記90度回転が末だ遂行されていな
い場合には、ステツプｍ−63に進行し、制御制御
手段６４がθ方向駆動源１８を作動せしめて、保
持手段４及びこれに保持されたウエーハ２を90度
回転せしめる。次いで、ステツプｍ−66に進行
し、上述したステツプｍ−41の場合と同様にし
て、上記回転変位信号に基いたｘ方向及びｙ方向
移動量だけ保持手段４及びこれに保持されたウエ
ーハ２がｘ方向及びｙ方向に移動せしめられる。
しかる後に、上記ステツプｍ−42に戻る。而し
て、上記ステツプｍ−63及びｍ−64を介して上記
ステツプｍ−42に戻つた後においては、上記ステ
ツプｍ−42では、上記特定領域５６Ｌ（又は５６
Ｒ）ではなくて上記特定領域６０Ｌ（又は６０Ｒ）
のキーパターンと同一のパターンを検出するか否
かが判断され、上記ステツプｍ−49では上記幅特
定領域５８Ｌ（又は５８Ｒ）ではなくて上記幅特
定領域６２Ｌ（又は６２Ｒ）の幅キーパターンと
同一のパターンを検出するか否かが判断される。 上記の通りにして、一次位置付けに続く二次位
置付けが遂行され、かくして誤位置付けを実質上
皆無にせしめて且つ充分迅速にウエーハ２が所要
位置に充分精密に位置付けられる。 以上、本発明に従つて構成された自動精密位置
合せシステムの一具体例について添付図面を参照
して詳細に説明したが、本発明はかかる具体例に
限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱す
ることなく種々の変形乃至修正が可能であること
は多言を要しない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従つて構成された自動精密
位置合せシステムの一具体例が装備された半導体
ウエーハ切断装置の一部を図式的に示す簡略斜面
図。第２図は、典型的なウエーハの表面の一部を
示す部分平面図。第３図は、本発明に従つて構成
された自動精密位置合せシステムの一具体例を示
すブロツク線図。第４図及び第５図は、サンプル
ウエーハにおける特定領域及び幅特定領域の指定
位置を表示手段による表示画面上で例示する簡略
図。第６図は、パターンマツチング式位置検出手
順の一例を示すフローチヤート。第７−Ａ図、第
７−Ｂ図及び第７−Ｃ図は、位置合せ手順の一例
を示すフローチヤート。 ２……半導体ウエーハ、４……保持手段、８
（８ａ及び８ｂ）……直線状領域、１２……移動
手段、２６……拡大光学手段、２８……撮像手
段、３２……Ａ／Ｄ変換ユニツト、３４……画像
フレームメモリ、３６……中央処理ユニツト、３
８……非パターンマツチング式位置検出手段、４
０……演算処理手段、４２……直線状領域検出手
段、５０……表示手段、５２……キーパターンメ
モリ、５４……パターンマツチング式位置検出手
段、６４……移動制御。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 表面には格子状に配列された複数個の直線状
   領域が存在し、該直線状領域によつて区画された
   複数個の矩形領域の各々には回路パターンが施さ
   れており、且つオリエンテーシヨンフラツトを利
   用して粗位置付けして保持手段上に供給された半
   導体ウエーハを、所要位置に精密位置付けするた
   めの自動精密位置合せシステムにして； 該保持手段を移動せしめるための移動手段と、 該保持手段に保持された該半導体ウエーハの該
   表面の少なくとも一部の画像を撮像して、ｘ−ｙ
   マトイリツクス配列画素の濃度を示すアナログ信
   号を出力するための撮像手段と、 該撮像手段が生成する該アナログ信号を多値デ
   ジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換手段と、 該Ａ／Ｄ変換手段が生成する該多値デジタル信
   号を記憶するための画像フレームメモリと、 該画像フレームメモリに記憶されている該多値
   デジタル信号を演算処理して２値デジタル信号を
   生成するための演算処理手段と、該２値デジタル
   信号に基いて該直線状領域の相対的位置を検出
   し、かくして該直線状領域の相対的位置を検出す
   るための直線状領域検出手段とを含む、非パター
   ンマツチング式位置検出手段と、 該半導体ウエーハが所定位置にある時の該表面
   における特定領域に対応したキーパターン及び該
   キーパターンの位置を示す多値デジタル信号を記
   憶するためのキーパターンメモリと、 該画像フレームメモリに記憶されている該多値
   デジタル信号と該キーパターンメモリに記憶され
   ている該多値デジタル信号とに基いて、該撮像手
   段に撮像されている画像中で該キーパターンと同
   一のパターンを検出して、該直線状領域の相対的
   位置を検出するためのパターンマツチング式位置
   検出手段と、 該非パターンマツチング式位置検出手段による
   該直線状領域の相対的位置の検出に応じて該移動
   手段を作動せしめ、かくして該保持手段に保持さ
   れた該半導体ウエーハの一次位置付けを遂行し、
   しかる後に該パターンマツチング式位置検出手段
   による該直線状領域の相対的位置の検出に応じて
   該移動手段を作動せしめ、かくして該保持手段に
   保持された該半導体ウエーハの二次位置付けを遂
   行する移動制御手段と、 を具備することを特徴とする自動精密位置合せシ
   ステム。 ２ 該キーパターンメモリは、該半導体ウエーハ
   が第１の所定位置にある時の該表面における少な
   くとも１個の特定領域に対応した少なくとも１個
   のキーパターンと、該半導体ウエーハが該第１の
   所定位置に関して90度回転せしめられた第２の所
   定位置にある時の該表面における少なくとも１個
   の特定領域に対応した少なくとも１個のキーパタ
   ーンを記憶し、 該移動制御手段は、該二次位置付けにおいて
   は、該第１の所定位置に関する位置付けを遂行
   し、次いで該保持手段を90度回転せしめ、しかる
   後に該第２の所定位置に関する位置付けを遂行す
   る、特許請求の範囲第１項記載の自動精密位置合
   せシステム。 ３ 該半導体ウエーハの該表面と該撮像手段との
   間には、拡大光学手段が配設されており、該半導
   体ウエーハの該表面の少なくとも一部の画像が該
   拡大光学手段によつて所定倍率拡大されて該撮像
   手段に入力される、特許請求に範囲第１項又は第
   ２項記載の自動精密位置合せシステム。 ４ 該撮像手段は、該半導体ウエーハの該表面の
   相互に離隔した２個の部分の画像を撮像する、特
   許請求の範囲第３項記載の自動精密位置合せシス
   テム。 ５ 該移動制御手段は、該一次位置付けにおいて
   は、該撮像手段が撮像する該２個の部分の双方に
   該直線状領域が存在するようにせしめる、特許請
   求の範囲第４項記載の自動精密位置合せシステ
   ム。