JPH03119742A

JPH03119742A - 試料の処理方法および試料の処理ステーション

Info

Publication number: JPH03119742A
Application number: JP2239165A
Authority: JP
Inventors: Paul S Filipski; ポール　エス　フィリプスキ; Paul E Bacchi; ポール　イー　バッキー
Original assignee: Kensington Laboratories Inc
Current assignee: Kensington Laboratories Inc
Priority date: 1989-09-11
Filing date: 1990-09-11
Publication date: 1991-05-22
Also published as: KR910006730A; DE69026172T2; DE69026172D1; EP0418018A3; US5331458A; EP0418018A2; EP0418018B1; US5646776A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は試料の処理ステーションに関し、特に、試料が
実質的に垂直な配置方向に位置する間に、貯蔵されかつ
処理される試料の処理ステーションに関する。

（従来の技術）試料の処理ステーションは、選定された物品すなわち試
料に製造、検査、選別その他の処理操作を行うように適
合されている。前記試料の処理ステーションは、典型的
には、電子的要素（たとえば、プリント回路基板、半導
体ウェーハ、電子回路、またはフォトマスク）、機械式
組立品または半組立品、または化学製品のような前もっ
て選定されたタイプの試料に適合される。以下に述べる
従来技術は、ここでは、例として半導体ウェーハの検査
ステーションを参照して示されている。

慣用されている半導体ウェーハの製造工程は、試料ウェ
ーハの模様面の欠陥の探知および検出を必要とする。欠
陥の処理過程での検査は、典型的には、前記ウェーハの
微小領域における前記模様面の微細な状態を見るための
、顕微鏡と、テレビジョンタイプのデイスプレィモニタ
とによって達成される。

前記ウェーハは、典型的には、真空圧力またはその他の
手段によってＸ−Ｙ変換ステージに固定される。Ｘ−Ｙ
変換ステージは、水平面内で前記ウェーハを動かす。前
記顕微鏡は、典型的には、Ｘ−Ｙ変換ステージの上方の
空間における固定された領域と光学的に結合し、前記固
定された領域は、顕微鏡の対物レンズの視野によって限
定される。前記Ｘ−Ｙ変換ステージは、前記ウェーハを
水平面内の選定されつる位置に動かし、顕微鏡の対物レ
ンズの視野内に前記ウェーへの異なる領域を呈する。前
記顕微鏡に光学的に結合されたビデオカメラが、前記対
物レンズに示された前記ウェーへの領域を表現するビデ
オ信号を与える。

したがって、オペレータは、検査のためのウェーハの領
域を選定し、顕微鏡の接眼レンズを通して前記領域を見
るか、またはモニタによって表示された領域のビデオイ
メージを見る。

（発明が解決しようとする課題）試料の検査ステーションに用いられる物理的レイアウト
と装置とに影響を及ぼすいくつかの設計上考慮すべき点
がある。そのような設計上の考慮は、オペレータの存在
と、検査ステーションの通常の使用中のオペレータの動
きとに主として由来する。

第１に、前記オペレータは、コンピュータに伝達される
データをキーボードを使用して手で入力する。前記コン
ピュータは、指令を出して前記Ｘ−Ｙ変換ステージを操
作し、また検査中の前記試料にある欠陥の位置決め、同
定および分類に必要なその他の機能を実行する。したが
って、振動分離が、通常のオペレータの動きが顕微鏡の
対物レンズの視野に置かれた前記ウェーハの領域の安定
性に影響するのを防ぐべく、時には使用される。

第２に、前記オペレータによって導かれる人間のよごれ
が、処理中のウェーハの欠陥に大いに寄与する。この問
題に対処すべく、クリーンルーム環境を与える特別な装
置が時には使用される。

第３に、キーボード、顕微鏡、オペレータの便宜のため
のデイスプレィモニタのようなオペレータ装置の配置を
統合するアーゴノミックス（人間工学）と、使用の容易
さとが、前記試料の検査ステーションの要素に必要とさ
れる作業空間のレイアウトや大きさを決定する。

最後に、前記Ｘ−Ｙ変換ステージ上の非常に大きな面積
の試料の水平配置が、それ自体の重量下で試料をたわま
せ、それにより、検査中に試料によって生ずる応力の量
を減らすべく大表面を有するステージの使用が必要とな
る。

したがって、本発明の目的は、コンパクトな試料処理ス
テーションを提供することにある。

本発明の別の目的は、オペレータによって引き起こされ
る振動によって誘発される試料の動きを最小にする処理
ステーションを提供することにある。

本発明のさらに別の目的は、処理される試料の人間のよ
ごれの可能性を減らす要素レイアウトを有する処理ステ
ーションを提供することにある。

本発明のさらに別の目的は、良好なアーゴノミック設計
を特徴とし、コンパクトな作業空間を占め、かつ処理中
の試料に及ぼす応力を少なくする処理ステーションを提
供することにある。

本発明のさらに別の目的は、試料を検査するのに適合さ
れる処理ステーションを提供することにある。

（課題を解決するための手段、作用および効果）本発明は、試料が実質的に垂直な配置方向に位置する間
に、試料が貯蔵され、移送され、そして処理されるよう
に方向付けされている要素を存する試料の処理ステーシ
ョンである。この処理ステーションは、試料の検査、機
械加工、試験、トリミング、ワイヤ結合、穴あけ等のよ
うな幅広い種類の処理のいずれかを行うべく試料を配置
する。本発明は、実施例として半導体ウェーへの欠陥検
査ステーションを参照して以下に説明されているが、前
記検査ステーションの顕著な特徴は、異なる試料および
処理機能に等しく適用できることである。

前記検査ステーションは構成の要素として、水平な棚上
に配置されたウェーハ貯蔵カセットを含む。その結果、
多数の半導体ウェーハが、それぞれの模様面を垂直にし
て互いから間隔をおいて貯蔵されつる。各ウェーハは、
前記貯蔵カセットのスロットの異なる１つに貯蔵されて
いる。前記棚は、振動を減衰した支持構造に取り付けら
れており、前記支持構造に、試料の貯蔵、移送および検
査要素のすべてが取り付けられている。自動ウェーハ処
理機およびＸ−Ｙ変換ステージが、前記支持構造の直立
した後方部材に取り付けられている。前記ウェーハ処理
機は、ウェーハの選定された１つを前記貯蔵カセットの
スロットからＸ−Ｙ変換ステージに移送する。前記ウェ
ーハ処理機とＸ−Ｙ変換ステージとのウェーハ処理面は
、垂直な面内に位置する。前記Ｘ−Ｙ変換ステージは前
記ウェーハを保持し、前記ウェーハの面の異なる領域が
検査のため顕微鏡の対物レンズの視野内に位置するよう
に、前記ウェーハを垂直面内で動かす。

前記ウェーハ処理機とＸ−Ｙ変換ステージとは、前記ウ
ェーハを保持するための真空装置に結合されており、そ
れによって前記ウェーへの移送および検査の間、前記ウ
ェーハを垂直な配置方向に維持する。前記ウェーハ処理
機は、回転可能な架台を有し、この架台に、一対のパド
ルを含むパドル構造が取り付けられている。該パドル構
造は、前記架台の角速度から独立した角速度で回転する
。前記架台およびパドル構造の、テレスビック形の伸長
をする前記ウェーハ処理機との共同の調整された回転運
動は、パドルが前記貯蔵カセットのスロットから前記ウ
ェーハの選定された１つを垂直に取り出し、前記架台に
前記選定されたウェーハを位置させるのを可能にする。

前記パドル右よび架台に供給された真空圧力は前記ウェ
ーハを固定する。

前記ウェーハ処理機は、まず、前記ウェーハのエツジ操
作を実行してウェーハの垂直面における中心のずれと角
度で測った配置方向とを決定する。前記パドルを使用し
て、前記ウェーハ処理機はその後、所要の角度の配置方
向で前記ウェーハを前記Ｘ−Ｙ変換ステージの前記ウェ
ーハ処理面に移送する。ｘ−ｙ変換ステージに供給され
た真空圧力は、前記ウェーハを前記Ｘ−Ｙ変換ステージ
に固定する。オペレータの命令に応答して、前記Ｘ−Ｙ
変換ステージは、前記ウェーへの選定された領域を、前
記ウェーへの模様面の近くに位置する顕微鏡の対物レン
ズの視野内に動かす。前記顕微鏡は、前記直立部材上の
前記Ｘ−Ｙ変換ステージの基礎に取り付けられ、接眼レ
ンズが前記ウェーハ面から水平方向に間隔をおいて位置
し、それによって検査中のオペレータのよごれの可能性
を減らすように配置される。ビデオカメラが前記顕微鏡
に光学的に結合され、前記オペレータによって見られた
イメージを表現するビデオ信号を発生する。前記直立部
材に支持されたデイスプレィモニタが、前記オペレータ
に前記顕微鏡の対物レンズの視野内の領域のビデオのデ
イスプレィイメージを提供する。

前記した要素のレイアウトは優れたアーゴノミッタな設
計上の特徴を呈する一方、オペレータのよごれの可能性
を最小にし、かつウェーハ自体の重量に起因するウェー
ハへのたわみ力を減らすコンパクトな検査ステーション
を提供する。したがって、前記検査ステーションは、検
査中の前記ウェーハが電力の故障また真空圧力の損失の
場合、脱落されないことを保証するフェイルセーフを含
む。

本発明のさらに別の目的および利点は、図面を参照して
の好ましい実施例についての詳細な説明から明らかとな
るであろう。

（実施例）図示し、詳細に説明する本発明の１つの好ましい実施例
は、半導体ウェーへの顕微鏡検査のための処理ステーシ
ョンに向けられている。プリント回路基板、電子回路、
フォトマスク、機械式組立品および半組立品等のような
多種の試料が、ここに記載した装置および方法を使用し
て処理される。同様に、穴あけ、トリミング、ワイヤ結
合等のような機械式処理、電気式試験、レーザ補助操作
およびその他の処理操作を含む幅広い処理機能が前記処
理ステーションによって果たされる。

第１ないし３図を参照するに、試料の処理ステーション
１０は、直立した後方部材１４と、前方のベンチ部材１
６とを有する、内部的に振動を減衰した支持構造１２を
含む。そのような支持構造の例は、カリフォルニア州フ
オウンテインノ（−リのニューボート社（Ｎｅｗｐｏｒ
ｔ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　）によって製造されてい
るＲＳシリーズのテーブルである。支持構造１２は一体
構造の設計であり、３つの上下方向に調節できる脚２０
によって床１８上に支持されている。脚２０は２つが前
方に、１つが後方にある。

後方部材１４は、階段状の上面２４付きの垂直な平坦の
前面２２を有する。半導体ウエーノλ貯蔵カセット２６
、自動ロボット式つエーノＸＩＡ理機２８、Ｘ−Ｙ変換
ステージ３０および双眼顕微鏡３２が、前面２２にコン
パクト配置で取り付Ｃｆられている。前記コンパクト配
置は、以下にさらに説明するように、はぼ垂直方向に位
置する半導体ウェーハ３４の移送および検査を容易にす
る。

テレビジョンタイプのイメージ表示モニタ３６が上面２
４の棚状部分３８に載っている。ベンチ部材１６の平坦
な水平面４０からの棚状部分３８の高さは、オペレータ
４２が顕微鏡３２の接眼レンズ４６の正面に座ったとき
、オペレータがモニタ３６の表示面４４を直接見ること
ができるものである。光学的ビームスプリッタ−５０を
介して顕微鏡３２に結合されたビデオカメラ４８は、顕
微鏡３２の対物レンズ５２の視野内のイメージを表現す
るビデオ信号をモニタ３６に表示すべく伝達する。顕微
鏡３２およびモニタ３６は、ウェーハ３４の模様面５４
の領域における、すなわち顕微鏡の対物レンズ５２の視
野内における欠陥の直接的なイメージと、ビデオ表示イ
メージとをそれぞれオペレータ４２に提供する。

棚５６は、４つの伸長可能な取付は脚５８によって水平
面４０の上方に支持されている。取付は脚５８はベンチ
部材１６内に解除可能に取り付けられている。取付は脚
５８は、ベンチ部材１６内で上下方向に調節可能であり
、棚５６の高さは調節可能である。キーボード６０と貯
蔵ボックス６２とが、その他の操作器具と共に棚５６上
に配置されている。オペレータ４２は、キーボード６０
を用いて命令およびその他のデータを、処理ステーショ
ン１０の操作を制御するマイクロプロセッサ・ベース・
コンピュータ（図示せず）に入力する。貯蔵ボックス６
２は、処理ステーション１０でその後使用するための余
分な貯蔵カセットを保持する。

検査操作は、以下に述べるように、処理ステーション１
０を用いて実行される。第４Ａ、４Ｂｊ１５よび４Ｃ図
は、ウェーハ３４が貯蔵カセット２６から取り出されか
つ貯蔵カセット２６に戻されている状態、ウェーハがウ
ェーハ処理機２８に心合わせされた状態、およびウェー
ハが検査のためＸ−Ｙ変換ステージ３０に移送された状
態をそれぞれ示している。第１ないし３図および第４Ａ
ないし４Ｃ図を参照するに、ウェーハ処理機２８は、試
料処理のための回転可能な架台７０を有し、一対のパド
ル７４ａ、７４ｂを有するパドル構造７２が、架台７０
に回転可能に取り付けられている。架台７０およびパド
ル構造７２は、水平な中実軸線７６および水平なパドル
軸線７８の回りをそれぞれ他から独立して回転する。架
台７０は、中実軸線７６に沿って位置調節可能であり、
パドル構造７２を貯蔵カセット２６中に貯蔵されている
ウェーハ３４の選定された１つに係合させる。貯蔵カセ
ット２６は、該貯蔵カセットに貯蔵されているウェーハ
３４が上下に方向付けられ、かつ貯蔵カセット２６から
真直ぐ上方へ引き上げることによって取り出すことがで
きるように、後方部材１４に固定されている。

架台７０とパドル構造７２との調整された回転運動は、
第４Ａ図に示すように、パドル７４ａをウェーハ３４に
接触させ、パドル真空チャック８０ａを経て及ぼされる
真空圧力によりウェーハ３４を吸引させ、架台７０にあ
る中央真空チャック８２に対向してウェーハを位置させ
る。中央真空チャック８２に真空圧力を及ぼすと、架台
７０に対して垂直な配置方向で所定の箇所にウェーハ３
４を固定する。パドル７４ａはその後、ウェーハ３４の
背後から、すなわちウェーハ３４と架台７０との間の空
間から移動する。パドル構造７２が、パドルまたは試料
の配置方向に関係なく、試料（たとえば、ウェーハ３４
）を支持しかつ保持することができるパドルを有するた
め、パドル構造７２は、垂直またはその他の配置方向に
ある試料を取り、手ぎわよく処理し、固定することがで
きる。この特徴が種々の特別な配置方向にある試料の手
ぎわよい処理を可能にすることから、前記特徴は使用の
一層の柔軟性を与え、多数の処理操作を容易にする。パ
ドル構造７２は、広範囲の試料のタイプやサイズでの使
用に適合する。

架台７０は、ウェーハを光学的に走査すべく３６０°回
転し、ウェーハ３４の極座標マツプを計算してウェーハ
の中心位置とフラットとを決定する。中心位置を決定す
ると、パドル７４ａは第４Ｂ図に示すように、ウェーハ
３４の背後に戻り、パドル真空チャック８０ａを経て及
ぼされる真空圧力によりてウェーハ３４を吸引する。架
台７０とパドル構造７２との調整された回転運動により
、パドル７４ａがウェーハ３４をＸ−Ｙ変換ステージ３
０の上方ステージ８４に移送する。この上方ステージは
、第４ｃ図に仮想線で示すように、第４Ａおよび４Ｂ図
のＸ−Ｙ変換ステージ３０の名目上の位置から変位され
ており、Ｘ−Ｙ変換ステージ３０のウェーハ受取り位置
を示している。ウェーハ３４によってたどられた移送路
は、ｘ−Ｙ変換ステージ３０にある真空チャック８６に
対向して適切な配置方向でウェーハを置く。真空チャッ
ク８６に及ぼされた真空圧力は、ｘ−Ｙ変換ステージ３
ｏに対して垂直な配置方向で所定の箇所にウェーハ３４
を固定する。ウェーハ３４の配置は、架台７０とパドル
構造７２との回転運動を計算することによって達成され
る。前記回転運動は、架台７０からＸ−Ｙ変換ステージ
３０上の適切な配置方向まで、計算された配置方向にウ
ェーハ３４を移送するのに必要とされる。ウェーハ３４
の真空チャック８２への配置および取外しの間、さらに
ウェーハ処理機２８とＸ−Ｙ変換ステージ３ｏとの間の
ウェーハ３４の移送の間、後に詳細に説明するように、
ウェーハ３４が常に真空圧力下にあることは、真空圧力
制御装置によって保証される。

顕微鏡３２は本体８８を含み、本体８８は、後方部材１
４にあるｘ−Ｙ変換ステージ３ｏのベース部材９０に直
接ボルト止めされている。

本体８８は、顕微鏡の対物レンズ５２がウェーハ３４の
模様面５４の正面に位置するように構成されている。オ
ペレータ４２は接眼レンズ４６を通して、対物レンズ５
２の視野内のウェーハ３４の領域を検査する。ｘ−Ｙ変
換ステージ３ｏは、後方部材１４の前面２２に平行な垂
直面に沿ってウェーハ３４を動かすべく操作できる。そ
の結果、ウェーハ３４の模様面５４のどの位置も対物レ
ンズ５２の視野内に置くことができる。

オペレータ４２はキーボード６０を使用して命令を入力
し、Ｘ−Ｙ変換ステージ３ｏにより、対物レンズ５２の
視野内にウェーハ３４の適切な領域を移動させる。検査
の完了後、ウェーハ処理機２８は、ウェーハ３４をＸ−
Ｙ変換ステージ３０から取り外すべくパドル構造７２の
位置を定め、ウェーハ３４を、第４Ａ図に示すように、
貯蔵カセット２６の指定スロットに戻す。

第５図は、ウェーハ貯蔵カセット２６とＸ−Ｙ変換ステ
ージ３０との間に、仮想線で示すウェーハ３４を移送す
るためのウェーハ処理機２８の斜視図である。ウェーハ
処理機２８とＸ−Ｙ変換ステージ３０とは、出願人によ
って製造されたタイプのものである。重力につり合わせ
るべく設計されるウェーハ処理機に設けられるべきウェ
イトが、ウェーハ処理機２８に必要とされない、という
ことが評価されるであろう。

ウェーハ処理機２８はトップシリンダ１００ａを含む。

トップシリンダ１００ａは、ベースシリンダ１００ｂと
同軸であり、ベースシリンダ１００ｂと重なり合ってい
る。ベースシリンダ１００ｂは後方部材１４の後方面を
貫通して伸びている。トップシリンダ１００ａはその頂
部で架台７０を支持する。トップシリンダ１００ａは架
台７０と共に中実軸線７６の回りに回転可能であり、か
つ中実軸線７６に沿って移動可能である。ウェーハ処理
機２８は、したがって、トップシリンダ１００ａとベー
スシリンダ１ｏｏｂとの間にウェストを有することを特
徴とする。第５図では、ウェストラインは上方部材１４
の内部にあって見えない。

架台７０は非回転の中実軸受台１０４を含む。

中実軸受台１０４の軸線が中実軸線７６と整合しており
、中実軸受台１０４は中実軸線７６に沿って移動可能で
ある。架台７０の周縁に配置されたパドル軸受台１０６
が、パドル構造７２を支持する。パドル構造７２はウェ
ーハのためのパドル７４ａ、７４ｂを含み、これらパド
ルは、中実軸線７６と実質的に平行であるパドル軸線７
８の回りを回転可能に、パドル軸受台１０６に支持され
ている。

中実軸受台１０４は中央真空チャック８２を含む。中央
真空チャック８２の軸線は中実軸線７６と整合している
。ウェーハ処理機２８内に含まれている、マイクロプロ
セッサで制御される駆動機構（図示せず）は、中実軸線
７６の回りの架台７０の回転と、パドル軸線７８の回り
のパドル７４ａ、７４ｂの回転とを調整し、貯蔵カセッ
ト２６とＸ−Ｙ変換ステージ３０との間に移送されるウ
ェーハ３４のための所要の移動を達成する。

たとえば、ウェーハ処理機２８は、パドル７４ａをウェ
ーハの背後に位置させることによって貯蔵カセット２６
からウェーハ３４を取り出す。架台７０はその後、トッ
プシリンダ１００ａを中実軸線７６に沿フて伸長するこ
とによって前方へ移動され、パドル７４ａがウェーハ３
４に係合する。パドル７４ａのパドル真空チャック８０
ａに及ぼされる真空圧力が、ウェーハ３４をパドル７４
ａに固定する。ウェーハ処理機２８は、ウェーハ３４を
貯蔵カセット２６から真直ぐな通路１１０に沿って動か
す。

マイクロプロセッサ１１２（第７図）は、中実軸、ｌｌ
７６回りに架台７０を、またパドル軸線７８回りにパド
ル７４ａを回転する前記駆動機構を制御して真直ぐな通
路１１０を形成する。真直ぐな通路１１０は、たとえば
、架台７０を時計方向に回転する一方で、パドル７４ａ
を反時計方向に前もって定めた角速度で回転することに
よって達成することができる。

ウェーハが真直ぐな通路１１０に沿って貯蔵カセット２
６から取り出された後、ウェーハ３４はパドル軸線７８
の回りを回転され、中実軸受台１０４の正面に位置され
る。ウェーハ３４は、パドル真空チャック８０ａへの真
空圧力の開放と、中央真空チャック８２に真空圧力を及
ぼすこと、すなわち真空圧力の付与との調整によってパ
ドル７４ａから中央真空チャック８２に移される。ウェ
ーハ３４を真直ぐな通路に沿って移送することができる
ことから、ウェーハ処理機２８は、標準のウェーハ貯蔵
カセットと、集積回路製造設備において採用されている
処理装置との使用を両立できる。

ウェーハ処理機２８の仕事の１つは、ウェーハの周縁の
極座標マツプを得ることである。前記極座標マツプのデ
ータは、ウェーハの中心と配置方向とを計算するための
適当なアルゴリズムに従って処理される。特に、ウェー
ハ処理機２８は、架台７０にある光学的走査アッセンブ
リ１１４をウェーハ３４の周囲１１６の回りに回転する
ことによってエツジ走査を実行する。前記エツジ走査の
完了後、ウェーハ処理機２８はウェーハ３４の位置と配
置方向とを計算する。ウェーハ処理機２８は、第２の走
査を光学的に実行し、ウェーハ３４の底部面１２０に配
置されたバーコード記号１１８を読み取る。前記バーコ
ード記号は、１９８９年２月２７日付けで出願された「
バーコード記号の解読方法およびその装置」に関する米
国特許出願第０７７３１７，２２７号の明細書に記載さ
れている方法で配置される。ウェーハ処理機２８は、ウ
ェーハがＸ−Ｙ変換ステージ３０に正確に配置されるよ
うに、パドル７４ａを使用してウェーハ３４の心出しと
方向決めとをする。

第６図は、中央真空チャック８２に固定されたウェーハ
３４を備える架台７０の正面図である。ウェーハ処理機
２８は、ウェーハ３４の周囲１１６の回りに光学的走査
アッセンブリ１１４を回転することによってウェーハ３
４のエツジ走査を実行する。この場合、ウェーハ３４は
中央真空チャック８２によって固定位置に保持される。

光学的走査アッセンブリ１１４は、発光手段すなわち発
光ダイオード１２２と、架台７０のスロット１２６の背
後に配置されたラック（図示せず）に沿って移動する、
発光ダイオード１２２に隣接して設けられる光電検出器
１２４とを含む。スロット１２６は、中実軸線７６から
パドル軸受台１０６が位置する側とは反対の架台７０の
側に向けて半径方向に伸びている。

第７図は、光学的走査アッセンブリ１１４と共同してウ
ェーハ３４の位置と配置方向とを計算する走査データ処
理方法の簡略化したプワック図である。ウェーハ３４の
エツジ走査の間、光学的走査アッセンブリ１１４の発光
ダイオード１２２は、前もって測定しである最高強さの
ビーム１３２をウェーハ３４の底部面１２０に向けて導
く。

光学的走査アッセンブリ１１４が、周囲１１６の半径方
向距離より小さい半径方向距離でスロット１２６に沿っ
て配置されるときには、ビーム１３２の実質的にすべて
が光電検出器１２４に向けて反射される。光電検出器１
２４は、「光」状態の位置フィードバック信号を走査ア
ッセンブリのモータ駆動制御器１３４に伝達する。「光
」状態の餌口位置フィードバック信号に応答して、モー
タ駆動制御器１３４は走査アッセンブリのモータ（図示
せず）を作動して前記ラックにかみ合っている歯車を回
転し、光学的走査アッセンブリ１１４が配置されている
半径方向距離を増加する。これにより、光学的走査アッ
センブリ１１４はウェーハ３４の周囲１１６に向けて動
く。

光学的走査アッセンブリ１１４が、周囲１１６の半径方
向距離より大きい半径方向距離でスロット１２６に沿っ
て配置されるときには、ビーム１３２の光電検出器１２
４に向く反射はなく、光電検出器１２４は、「光無し」
状態の位置フィードバック信号を走査アッセンブリのモ
ータ駆動制御器１３４に伝達する。「光無し」状態の位
置フィードバック信号に応答して、モータ駆動制御器１
３４は前記走査アッセンブリのモータを作動して前記ラ
ックにかみ合っている歯車を回転し、光学的走査アッセ
ンブリ１１４が配置されている半径方向距離を減少する
。これにより、光学的走査アッセンブリ１１４はウェー
ハ３４の周囲１１６に向けて動く。

光学的走査アッセンブリ１１４が周囲１１６の半径方向
距離と等しい半径方向距離でスロット１２６に沿って配
置されるときには、ビーム１３２の前もって定めた部分
が光電検出器１２４に向けて反射される。光電検出器１
２４は、「一致」状態の位置フィードバック信号を走査
アッセンブリのモータ駆動制御器１３４に伝達する。「
一致」状態の前記位置フィードバック信号に応答して、
モータ駆動制御器１３４は、光学的走査アッセンブリ１
１４が配置されている半径方向距離を維持する。その結
果、「一致］状態の前記位置フィードバック信号は、ウ
ェーハ３４の周囲１１６の半径方向位置を示す。前記フ
ィードバック回路の成分は、光学的走査アッセンブリ１
１４が、ウェーハにあるノツチに対する特性のように、
ウェーハ３４の周囲１１６の重要な変化に比較的小さい
角変位で追跡するような値のものである。

架台モータ駆動制御器１３６は、架台７ｏと光学的走査
アッセンブリ１１４とを中実軸線７６の回りに回転する
ウェストモータ（図示せず）を制御する。架台モータ駆
動制御器１３６はまた、規則正しい時間間隔でサンプリ
ング制御信号をサンプリング回路１４０の制御入力１３
８に伝達する。前記規則正しい時間間隔は、架台７ｏと
光学的走査アッセンブリ１１４との単位増分角変位（た
とえば、１ア一ク秒（ｏｎｅ　ａｒｃ　５ｅｃｏｎｄ）
で、これはほぼ０．００３度である）に相当する。前記
サンプリング制御信号は、したがって、ウェーハ３４に
対する光学的走査アッセンブリ１１４の角度位置に相当
する。

サンプリング回路１４０のサンプル人力１４２は、走査
アッセンブリのモータ駆動筒ｏＩＪ器１３４から、周囲
１１６と一致した光学的走査アッセンブリ１１４の半径
方向位置に相当する位置信号を受は入れる。架台モータ
駆動制御器１３６から受は入れた前記サンプリング制御
信号に応答して、サンプリング回路１４０は走査アッセ
ンブリのモータ駆動制御器１３４からサンプル人力１４
２に伝達された位置信号を抜き取る。前記サンプリング
制御信号と対応する位置信号とは、ウェーハ３４の周囲
１１６の極座標θおよびｒにそれぞれ相当する。

ウェーハ３４の周囲１１６の回りのエツジ走査の間、サ
ンプリング回路１４０は極座標のデータをデータ記憶回
路１４４に転送する。周囲１１６の回りの完全なエツジ
走査（すなわち、３６０゜の走査）の後、データ記憶回
路１４４は、ウェーハ３４の周囲１１６を表現する完全
な極座標のマツプを含むこととなる。

マイクロプロセッサ１１２は、データ記憶回路１４４に
記憶された極座標のマツプを使用し、中実軸線７６に対
するウェーハ３４の中心１４６（第６図）の位置を決定
し、また周囲１１６にあるフラット１４８とノツチ１５
０（第６図）との角度位置を決定する。フラット１４８
およびノツチ１５０は、半導体ウェーハの基準となる特
徴であり、半導体ウェーへの配置方向を示すこととなる
。

マイクロプロセッサ１１２はウェーハ３４の中心１４６
、フラット１４８およびノツチ１５０の位置を決定し、
ウェーハ処理機２８によりウェーハ３４をＸ−Ｙ変換ス
テージ３０に正確に位置させる。典型的には、ウェーハ
処理機２８は、ウェーハ３４をＸ−Ｙ変換ステージ３０
へ移送するに先立って、ウェーハの中心１４６が中実軸
線７６と整合するように、ウェーハ３４の再位置合わせ
をする。データ記憶回路１４４に記憶されている極座標
のマツプはまた、光学的走査アッセンブリ１１４をバー
コード記号１１８を通り越して回転することにより、す
なわちバーコードの走査により、バーコード記号１１８
をウェーハ処理機２８に読み取らせる。

オペレータの入力した命令またはプログラム化された命
令は、マイクロプロセッサ１１２内の指令シーケンスを
開始し、ウェーハ処理機・２８を作動してトップシリン
ダ１１０ａおよびパドル構造７２を架台７０からウェー
ハ３４を取り出すべく移動させ、ウェーハ３４をＸ−Ｙ
変換ステージ３０に移送する。この間、マイクロプロセ
ッサ１１２が、信号をＸ−Ｙ変換ステージ３０に与え、
Ｘ−Ｙ変換ステージ３０の上方ステージ８４を、真空チ
ャック８６でウェーハ３４を受は取るべく待機位置（第
４Ｃ図の仮想線位置）に動かす。マイクロプロセッサ１
１２は、待機した上方ステージ８４の既知の位置座標と
、心合わせされたウェーハ３４のフラット１４８の前も
って計算した位置とを使用し、ウェーハ３４をＸ−Ｙ変
換ステージ３０の所定の位置に配置する軌道を決定する
。マイクロプロセッサ１１２は、ウェーハ３４を計算さ
れた軌道に沿って移送すべく、架台７０とパドル構造７
２とを回転する駆動機構のための必要な信号を引き出す
。

検査の間、オペレータは、顕微鏡の対物レンズ５２の視
野内にウェーハ３４の模様面５４の選定された領域を整
列するのに必要である位置に、Ｘ−Ｙ変換ステージ３０
を位置決めする。好ましい実施例では、ｘ−Ｙ変換ステ
ージ３０は次のようなタイプである。すなわち、上方ス
テージ８４が、ウェーハ３４の模様面を方向決めすべく
中実軸線７６に平行な軸線の回りに回転可能かつ前記軸
線に沿って移動可能であり、鮮明な焦点が対物レンズ５
２に結ばれるものである。検査の完了後、上方ステージ
８４が待機位置に戻って、パドル７４ｂがウェーハ３４
を回収し、貯蔵カセット２６の前もって割り当てたスロ
ットにウェーハを戻すのを可能にする。真空圧力により
てバドル７４ａに固定された第２のウェーハが、バドル
７４ｂがＸ−Ｙ変換ステージ３ｏからウェーハ３４を回
収した直後、Ｘ−Ｙ変換ステージ３゜に移送されうろこ
と、これによってウェーハの検査能力を高めうることが
分かるであろう。

処理ステーション１０のウェーハの貯蔵と移送との構成
部分のレイアウトは、ウェーハ３４の模様面５４を垂直
な配置方向に維持することであり、その結果、ウェーハ
は終始、重力の支配下にある。処理ステーション１０は
、したがって、保護装置を組み込んでいる。この保護装
置は、電力または真空圧力の損失が生ずることとなるウ
ェーハの脱落を防ぐ。第８図は、処理ステーション１０
の電力と真空圧力との補助装置のある構成部分の合成の
ブロック図であり、また電力または真空圧力の損失の場
合に、処理ステーション１０によって実行される処理ス
テップのフローチャートである。

第８図を参照するに、処理ステーショ１０は、無停電電
源装置（ＵＰＳ）１６０から必要な操作電圧を電気的な
補助装置に与えている。前記ＵＰＳは、時間出力電圧を
その通常のレベルに維持するためのエネルギ貯蔵設備（
たとえば、連続的に充電される補助バッテリ）を有する
。

ＵＰＳ１６０は市販されている装置であって、たとえば
、カリフォルニア州、サンディエゴのトバッッ社（Ｔｏ
ｐａｚ、　Ｉｎｃ、　）によって製造されたモデル８４
１３０−０１テある。Ｕ　Ｐ　Ｓ　１６０　ハ、出力１
６２に、ＵＰＳ１６０のための一次電源装置が作動して
いるか否かを示す信号を与える。

ＵＰＳ１６０の出力１６２は、割込み制御器１６４の第
１の人力に接続されている。割込み制御器１６４の出力
１６６は、後述する方法で、ウェーハ処理機２８とＸ−
Ｙ変換ステージ３ｏとを操作するための割込み指令シー
ケンスを開始する割込み信号を与える。

処理ステーション！０は、ウェーハ処理機２８とＸ−Ｙ
変換ステージ３０との前記真空チャックに、真空発生機
１７０によって発生した真空圧力を付与する。真空発生
機１７０は、導管１７２を経て真空圧力を付与するもの
で、導管１７２には真空圧力センサ１７４が接続され、
真空圧力レベルを監視している。圧力センサ１７４と関
連して作動する真空故障探知回路１７６は、真空圧力の
損失を示す信号を出力１７８に与える。出力１７８の信
号は、割込み制御器１６４の第２の人力と、導管１７２
内に配置されている逆止め弁１８０の制御入力とに伝達
される。逆止め弁１８０は、真空アキュムレータ１８２
に直列に結合されており、真空アキュムレータ１８２は
、−時的な真空貯蔵装置として機能する大容量を有する
。

真空圧力の損失が起こった場合、故障探知回路１７６の
出力１７８にある信号が、逆止め弁】８０を閉じ、アキ
ュムレータ１８２の入力１８４に高い真空圧力抵抗を与
える。このような状況下で、アキュムレータ１８２によ
って貯蔵されている真空圧力は、出力マニホルド１８６
を経てのみ連通する。出力マニホルド１８６は、ウェー
ハ処理機２８の真空チャック８０ａ１８０ｂ、８２と、
Ｘ−Ｙ変換ステージ３０（７）真空チャック８６とに結
合されている。真空チャックのそれぞれに供給される真
空量は、マイクロプロセッサ１１２によって与えられる
信号に応答する真空チャック制御器１８８によって決定
される。

割込み制御器１６４が、ＵＰＳ１６０の出力１６２に電
力損失信号を受けるとき、または故障探知回路１７６の
出力１７８に真空損失信号を受けるときには、割込み制
御器１６４は、次の操作シーケンスを開始する。再び第
８図を参照して、処理ブロック１９０は、ウェーハがウ
ェーハ処理機２８またはＸ−Ｙ変換ステージ３ｏにある
か否かをマイクロプロセッサ１１２が決定することを示
している。この決定は、真空チャック制御器１８８に伝
達された真空制御指令の状態を質問することによって達
成される。

処理ブロック１９２は、ウェーハ処理機２８がパドル７
４ａまたは７４ｂによって保持したウェーハを貯蔵カセ
ット２６に戻すべく反作用していることを示す。所要の
軌跡は、適当なカセットのスロットの既知の位置、ウェ
ーハ処理機２８上のウェーハの現実の位置、パドル構造
の配置方向およびトップシリンダ１００ａの位置から既
に計算されている。

決定ブロック１９４は、処理ブロック１９０によフて表
現された決定がＸ−Ｙ変換ステージ３０の上方ステージ
８４にウェーハがあるのを知らせるのか否かの決定を示
す。

Ｘ−Ｙ変換ステージ３０にウェーハがない場合、処理ブ
ロック１９６は、トップシリンダ１００ａとパドル構造
７２とが前もって定めた位置にあるものと仮定している
ことを示す。前記前もって定めた位置は、ウェーハ処理
機２８のための固有のバランス状態を呈する。このバラ
ンス状態は、パドル構造７２を下方の貯蔵カセット２Ｇ
に向けて動かすであろう方向の重力下で、トップシリン
ダ１００ａとパドル構造７２とが回転するのを妨げる。

前記貯蔵カセット２６は、前記下方への動きが生ずると
、これによって打撃され、貯蔵カセットに収容されたウ
ェーハがパドル７４ａまたは７４ｂによって損傷を受け
るおそれがある。

ｘ−Ｙ変換ステージ３０にウェーハがある場合、決定ブ
ロック１９８は、Ｘ−Ｙ変換ステージ３０の上方ステー
ジ８４の位置座標が待機位置に相当するか否かの決定を
示す。前記待機位置は、ウェーハ処理機２８がＸ−Ｙ変
換ステージ３０に位置するウェーハを取り外すことがで
きる位置を表わす。ｘ−Ｙ変換ステージ３０が待機位置
にない場合、処理ブロック２００は、マイクロプロセッ
サ１１２が必要な指令を出し、Ｘ−Ｙ変換ステージ３０
を待機位置に配置することを示す。

Ｘ−Ｙ変換ステージ３０を待機位置へ配置したとき、処
理ブロック２０２は、ウェーハ処理機２８が待機位置に
あるＸ−Ｙ変換ステージ３０によって保持されているウ
ェーハを取り外すことを示す。フローチャートは処理ブ
ロック１９０への戻りを示している。これは、マイクロ
プロセッサ１１２がウェーハを貯蔵カセット２６のスロ
ットに戻すのに、またはそうでなければウェーハを固定
するのに必要な軌跡を計算できるウェーハ位置を検出す
ることを示す。Ｘ−Ｙ変換ステージ３０にウェーハがな
いことがその後、決定ブロック１９４で決定されると、
ウェーハ処理機２８は、処理ブロック１９６によって示
されているように、バランス位置に休止する。

前述の操作は、ＵＰＳ　１６０が公称電圧を与えなくな
る前に、またはアキュムレータ１８２がウェーハの脱落
を防止するのに十分な真空を与えなくなる前に完了され
る。真空アキュムレータ１８２は、臨界的なまたは進行
中の仕事を完了し、その後試料を固定すべく、Ｘ−Ｙ変
換ステージ３０におよび（または）ウェーハ処理機２８
に試料を十分な時間支えるのに十分な容量を有する。こ
わに代えて、−次真空発生機が故障を起こして不調とな
った後、継続処理を可能にするバックアップ真空システ
ムを利用することができる。

バランス位置へのウェーハ処理機２８の休止には、真空
圧力の損失はないし、また電力の損失もないということ
が評価されるであろう。

第９図は、第２図に示した顕微鏡の位置に穴あけ装置２
２０を採用した垂直な処理ステーション２１０を示す。

第９図と第２図との類似な要素に同一の符号を付けであ
る。広い種類の処理装置が顕微鏡３２に代えて使用され
、または顕微鏡３２と結合して取り付けられつるという
ことが、該技術の知識を有する者によって認められるで
あろう。

第９図を参照するに、処理ステーション２１０の穴あけ
装置２２０は、Ｘ−Ｙ変換ステージ３０上のウェーハ３
４の近くでドリル２１４を支持すべく垂直なドリルサポ
ート２１２を採用している。ドリルビット２１６はドリ
ル２１４からウェーハ３４に向けて伸び、ウェーハ３４
の模様面５４に加工をする。第２図の光学的なビームス
プリッタ−５０は、反射鏡２１８と取り換えられている
。

多くの変形が、内在する本発明の原理から離れることな
く、前記した好ましい実施例になされうることが、該技
術における知識を有する者に明らかであろう。たとえば
、前記処理ステーションの要素の垂直な配置方向は、処
理ステーションの大規模化を容易にし、電子的要素（た
とえば、大面積液晶デイスプレィ、プリント回路基板、
またはフォトマスク）、機械式半組立品、または化学的
な製品のような他の試料の処理に適合させることができ
る。いくつかのタイプの試料を移送機構およびＸ−Ｙ変
換ステージに固定することに関して、電磁石装置が、好
ましい実施例に記載した真空チャック装置と取り換える
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る試料の処理ステーションの正面図
、第２図は第１図に示した処理ステーションの右側面図
、第３図は第１図に示した処理ステーションの平面図、
第４Ａ、４Ｂ、４０図は、ウェーハ処理機の配置方向を
示す概略図であって、ウェーハが貯蔵カセットから取り
出されかつ貯蔵カセットに戻された状態、ウェーハがウ
ェーハ処理機に心合わせされた状態、およびＸ−Ｙ変換
ステージに検査のため移送された状態をそれぞれ示し、
第５図は、垂直な配置方向に位置するつ、ニームを処理
すべく配置されたウェーハ処理機、Ｘ−Ｙ変換ステージ
および貯蔵カセットを示す部分斜視図で、ウェーハが処
理ステーションの異なる位置にある状態を仮想線で示し
てあり、第６図は第５図に示したウェーハ処理機の試料
処理架台に配置されたウェーハの正面図、第７図は、ウ
ェーハの位置と配置方向とを計算し、検査のためのＸ−
Ｙ変換ステージへの移送を容易にする走査データ処理シ
ステムの簡略化したブロック図、第８図は、電力または
真空圧力の損失に応答する本発明の詳細な説明するため
の合成のブロックおよびフロー図、第９図は、第２図に
示した検査ステーションに類似な垂直処理ステーション
を示す右側面図である。１０．２１０：処理ステーション、２６：貯蔵カセット、２８二ウ工−ハ処理機、３０：Ｘ−Ｙ変換ステージ、３２：顕微鏡、３４：ウェーハ、７２：パドル構造。７４ａ、７４ｂ：パドル、８０ａ、８０ｂ：パドル真空チャック、８２：中央真空
チャック。ＦＩＧ、　１

Claims

【特許請求の範囲】

（１）試料を処理する方法であって、前記試料を実質的
に垂直な配置方向で貯蔵位置に貯蔵し、前記試料を自動
移送機構の第１の支持面に固定しかつ前記試料を前記貯
蔵位置から処理位置まで実質的に垂直な配置方向で移送
し、前記試料を前記処理位置で実質的に垂直な第２の支
持面に実質的に垂直な配置方向で支持し、実質的に垂直
な前記第２の支持面に支持された前記試料を、異なる領
域を選択的に処理手段に呈することによって処理するこ
とを含む、試料の処理方法。
（２）前記処理手段は、前記試料を見るための光学的手
段を含む、請求項（１）に記載の試料の処理方法。
（３）前記試料の異なる領域を前記処理手段に呈するべ
く、実質的に垂直な面内で前記試料を動かすことをさら
に含む、請求項（１）に記載の試料の処理方法。
（４）前記試料は、真空圧力によって実質的に垂直な前
記第２の支持面に支持されている、請求項（１）に記載
の試料の処理方法。
（５）前記真空圧力の変化を検出し、前記試料への損傷
を防ぐべく前記真空圧力の変化に応答して前記試料を固
定することをさらに含む、請求項（４）に記載の試料の
処理方法。
（６）処理のための電気的エネルギを与え、該電気的エ
ネルギの変化を検出し、前記試料への損傷を防ぐべく前
記電気的エネルギの変化に応答して前記試料を固定する
ことをさらに含む、請求項（１）に記載の試料の処理方
法。
（７）試料を処理するステーションであって、前記試料
を実質的に垂直な配置方向で貯蔵する試料の貯蔵手段と
、前記試料を実質的に垂直な配置方向で支持するステー
ジ手段と、前記貯蔵手段と試料の処理手段との間に前記
試料を移送すべく操作されるパドルを含む試料の移送手
段と、前記ステージ手段によって実質的に垂直な配置方
向で支持された前記試料を処理する手段とを含む、試料
の処理ステーション。
（８）前記ステージ手段は、前記試料の異なる領域を前
記処理手段に選択的に呈するべく、実質的に垂直な面内
で前記試料を動かす手段を含む、請求項（７）に記載の
試料の処理ステーション。
（９）前記試料の処理ステーションは、試料の検査ステ
ーションであり、前記処理手段は、前記試料を見るため
の光学的手段を含む、請求項（７）に記載の試料の処理
ステーション。
（１０）真空圧力受入れ手段に操作可能に結合される真
空圧力源をさらに含み、前記パドルは、前記試料の貯蔵
手段と前記ステージ手段との間の前記試料の移送中、前
記試料を前記パドルに固定するべく前記真空圧力受入れ
手段に連通している、請求項（７）に記載の試料の処理
ステーション。
（１１）試料の処理ステーションであって、前記試料を
実質的に垂直な配置方向で支持するステージ手段と、真
空圧力受入れ手段であって実質的に垂直な配置方向で前
記試料を前記ステージ手段に固定するべく前記ステージ
手段に連通する真空圧力受入れ手段に操作可能に結合さ
れる真空圧力源と、前記ステージ手段に供給される真空
圧力の変化を検出するための真空圧力レベル検出手段と
、真空圧力の変化に応答する固定手段であって前記真空
圧力に変化が生じた場合、前記試料への損傷を防ぐべく
前記試料を固定できる固定手段とを含む、試料の処理ス
テーション。
（１２）前記ステージ手段と貯蔵手段との間に前記試料
を移送するための試料の移送手段をさらに含む、請求項
（１１）に記載の試料の処理ステーション。
（１３）前記固定手段は、前記ステージ手段から前記試
料を回収でき、かつ真空圧力の変化に応答して前記試料
を貯蔵できる、請求項（１１）に記載の試料の処理ステ
ーション。
（１４）前記試料が実質的に垂直な配置方向で前記ステ
ージ手段に支持されるとき、前記試料を処理する試料の
処理手段をさらに含む、請求項（１１）に記載の試料の
処理ステーション。
（１５）前記処理手段は、前記ステージ手段に支持され
ている前記試料の選定された領域を見る光学的手段を含
む、請求項（１４）に記載の試料の処理ステーション。
（１６）前記真空圧力受入れ手段は、真空圧力に変化が
生じた場合、前記試料の固定をさせるべく、前記真空圧
力受入れ手段に真空圧力を十分な時間維持する十分な容
量のアキュムレータを含む、請求項（１１）に記載の試
料の処理ステーション。
（１７）前記処理ステーションに供給される電気的エネ
ルギの変化を検出するための電気的エネルギ検出手段を
さらに含み、該検出手段は、電気的エネルギの変化に応
答しかつ電気的エネルギに変化が生じた場合、前記試料
への損傷を防ぐべく前記試料を固定できる、請求項（１
１）に記載の試料の処理ステーション。