JPH09167788A - ウェーハの検査方法およびハンドリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェーハの傷や汚れの発生を可及的に防止し
つつ、外観検査のスループットの向上が図れるウェーハ
の検査方法およびハンドリング装置を提供する。 【解決手段】 ウェーハを作業者がマニュアルで外観検
査をするにあたり、キャリアからウェーハ搬送装置によ
ってウェーハを１枚ずつ取り出して所定の載台上に載置
し、この載台上のウェーハの外観検査を行った後にその
ウェーハを所定の載台上に載置し、この載台上のウェー
ハをウェーハ搬送装置によってキャリアに収納するよう
にしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハ
（以下、「ウェーハ」という）の検査方法およびハンド
リング装置に係わり、特に、検査工程において作業者が
ウェーハをマニュアルでハンドリングしながら、肉眼で
観察する場合の検査方法およびハンドリング装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造に用いられるウェーハ
においては、該ウェーハ表面上のパーティクルや結晶欠
陥等が半導体装置の製造歩留りに大きく影響するため、
従来から該ウェーハ表面の外観検査が行われている。

【０００３】この表面検査においては、作業者の肉眼に
よる観察が有効である。肉眼でなければ、結晶欠陥とパ
ーティクルの判別、または傷と塵の判別等が困難だから
である。判別が的確になされることは、パーティクル付
着などの原因の究明や、製造歩留りおよび信頼性の向上
のために不可欠であり、その原因を探り出し、その原因
をなくすることに役立つ。

【０００４】一方で、ウェーハ表面の外観検査において
は、検査時間の短縮化の要請も大きい。そのため、従
来、肉眼で外観検査を行う場合、主として、マニュアル
でウェーハをハンドリングすることとしていた。

【０００５】このマニュアルの外観検査方法では、ウェ
ーハを多数枚保持したキャリアから作業者がピンセッ
ト、または真空吸着器具等でウェーハを１枚ずつ取り出
し、該ウェーハを蛍光灯または集光ランプで照らされた
検査台上へ移動させ、該検査台上で該ウェーハを旋回さ
せたり、反転させたり、傾けたりして、該ウェーハ表面
の外観検査を肉眼で行い、その後に、該ウェーハをキャ
リアに収納するようにしている。しかし、この方法によ
れば、キャリアからのウェーハの取出しや、キャリアへ
のウェーハの収納の時に、ウェーハに傷、汚れなどの不
良が発生し易いという問題があった。

【０００６】他方、最近のウェーハ表面検査において
は、特開平１−２０７９４２号公報および特開昭６４−
４７０４１号公報に示されるように、ウェーハのハンド
リングを全て自動で行うことの可能なハンドリング装置
も考えられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これら全自動
の表面検査装置においても、ハンドリングの自動化は未
だ十分でなく後述するような問題を抱えていた。すなわ
ち、ウェーハ表面の外観検査においては、ウェーハを旋
回させたり、反転させたり、傾けたりして、一番見やす
い所を探し出して外観検査することが必要であるが、ウ
ェーハを旋回させたり、反転させたり、傾けたりして一
番見やすい所を探し出そうとすれば、ウェーハの動作機
構が極めて複雑となり、しかも、マニュアルによるハン
ドリングに比べて、時間がかかるという問題があった。
そこで、上記したハンドリング装置においても、直線往
復運動と回転など限定されたハンドリングだけを行っ
て、外観検査をしているのが普通であった。

【０００８】本発明は、かかる問題点に鑑みなされたも
ので、ウェーハの傷や汚れの発生を可及的に防止しつ
つ、外観検査のスループットの向上が図れるウェーハの
検査方法を提供すること、およびその検査方法の実施に
使用されるハンドリング装置を提供することを目的とし
ている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の検査方法
は、ウェーハを作業者がマニュアルで外観検査をするに
あたり、キャリアからウェーハ搬送装置によってウェー
ハを１枚ずつ取り出して所定の載台上に載置し、この載
台上のウェーハの外観検査を行った後にそのウェーハを
所定の載台上に載置し、この載台上のウェーハをウェー
ハ搬送装置によってキャリアに収納するようにしたこと
を特徴とする。

【００１０】請求項２記載の検査装置は、キャリアを設
置するためのキャリアステーションと、作業者との間で
ウェーハの受渡しをするために使用される載台と、前記
キャリアステーションに設置された前記キャリアと前記
載台との間で前記ウェーハの搬送を行うウェーハ搬送装
置とを備えたことを特徴とする。

【００１１】請求項３記載の検査装置は、キャリアをそ
れぞれ設置するための供給キャリアステーションおよび
返却キャリアステーションと、前記ウェーハを載置する
ための供給載台および返却載台と、前記供給キャリアス
テーションに設置された前記キャリアと前記供給載台と
の間、前記返却キャリアステーションに設置された前記
キャリアと前記返却載台との間でそれぞれ前記ウェーハ
の搬送を行うウェーハ搬送装置とを備えたことを特徴と
する。

【００１２】上記した検査方法およびハンドリング装置
によれば、ウェーハの取出し・収納がウェーハ搬送装置
によってなされるので、ウェーハの取出し・収納時にお
けるウェーハの傷、汚れなどの不良の発生が防止される
一方、外観検査の際のハンドリングはマニュアルで行う
ため、検査のスループットが向上することになる。特
に、ウェーハの傷、汚れなどの不良の発生は、外観検査
時ではなく、キャリアからのウェーハ取出し時、および
キャリアへのウェーハ収納時に発生することが確認され
ている。この結果は図６に示されている。したがって、
本願発明のように、キャリアからのウェーハ取出し時、
およびキャリアへのウェーハ収納時にウェーハ搬送装置
を用いることは、ウェーハの傷、汚れなどの不良の発生
を防止する上で極めて有益である。

【００１３】

【実施の形態】以下、図面に基いて実施形態について説
明する。

【００１４】図１には実施形態のハンドリング装置が記
載されている。このハンドリング装置１はテーブル１０
を有し、このテーブル１０には、正面から見て、左側に
供給キャリアステーション２ａ，２ｂが、また、右側に
返却キャリアステーション３ａ，３ｂを有している。以
下、この供給キャリアステーション２ａ，２ｂおよび返
却キャリアステーション３ａ，３ｂを特に区別しない場
合には、単に、「キャリアステーション」と称すること
とする。これらキャリアステーション２ａ，２ｂ，３
ａ，３ｂは、中心Ｏから等距離の位置に存在し、これら
キャリアステーション２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂには、ウ
ェーハＷを積層状態でかつ互いに非接触に多数枚保持可
能なキャリア４が設置可能となっている。また、中心Ｏ
から前記キャリアステーション２ａ等とほぼ等距離の位
置に、供給ステージ（供給載台）５と、返却ステージ
（返却載台）６とが設けられている。また、これらキャ
リアステーション２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ、供給ステー
ジ５および返却ステージ６の中央には、ウェーハ搬送ロ
ボット（ウェーハ搬送装置）７が設けられている。。

【００１５】このうちキャリアステーション２ａ，２
ｂ，３ａ，３ｂは、テーブル１０に設けた凹部から構成
され、この凹部の内側にキャリア４の下端が嵌合可能と
なっている。なお、キャリアステーション２ａ，２ｂ，
３ａ，３ｂは、テーブル１０に設けた凸部から構成さ
れ、この凸部の外側にキャリア４の下端が嵌合可能とな
っていても良い。また、他の方法により、キャリアステ
ーション２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂにキャリア４を固定で
きるような構造にしても良い。

【００１６】キャリア４は図２に示すように箱型となっ
ており、このキャリア４の内部には、ウェーハＷを保持
するためのスロット４ａが多数形成されている。そし
て、このキャリア４は、各スロット４ａへのウェーハＷ
の差込みによって、そのウェーハＷを保持することがで
きるようになっている。

【００１７】供給テーブル５は円盤状に構成されてい
る。この供給テーブル５は左右に移動可能となってお
り、右側位置にあるとき、ウェーハ搬送ロボット７から
ウェーハＷを受け取り、左側への移動によって、ウェー
ハＷが厚さ測定器１１の位置に送られ、この厚さ測定器
１１によってウェーハＷの厚さが測定できるようになっ
ている。そして、この厚さの測定データは図示しないコ
ンピュータに送られ、このコンピュータによってデータ
管理されるようになっている。

【００１８】返却テーブル６は円盤状に構成されてい
る。この返却テーブル６は回転可能に構成されている。
また、この返却テーブル６にはＯＦアライメント１２が
付設されている。ＯＦアライメント１２は、例えば、Ｃ
ＣＤセンサによる完全非接触式でウェーハＷのオリエン
テーションフラット（以下、単に「ＯＦ」と称する）を
検出できると共に、同時にセンタリング誤差を検出でき
るようになっている。このＯＦアライメント１２の検出
データはコンピュータに送られ、数値処理され、その結
果に基づいて、返却テーブル６が回転してＯＦの向きが
正されると共に、ウェーハ搬送ロボット７の動作制御が
行われるようになっている。

【００１９】ウェーハ搬送ロボット７は伸縮自在の２つ
のアーム１３を備えている。このアーム１３は図示しな
い昇降装置によって上下動作可能に構成されると共に、
図示しない回転駆動装置によって中心Ｏの回りに回転可
能に構成されている。また、このアーム１３の先端には
図３（下面図）に示すようにウェーハＷを減圧吸着する
ための吸着盤１４が付設され、この吸着盤１４は図示し
ない減圧ポンプに連結されている。この吸着盤１４は、
キャリア４に収納されたウェーハＷ，Ｗ間に入り込める
程度の大きさとなっており、ウェーハＷの裏面を吸着す
るようになっている。なお、このウェーハ搬送ロボット
７の動作はコンピュータによって制御される。

【００２０】次に、このように構成されたハンドリング
装置１を用いての検査方法を説明する。

【００２１】まず、供給キャリアステーション２ａ，２
ｂにウェーハＷが入ったキャリア４，４をそれぞれ置く
と共に、返却キャリアステーション３ａ，３ｂに空のキ
ャリア４，４をそれぞれ設置する。この状態で、ウェー
ハ搬送ロボット７を作動させ、供給キャリアステーショ
ン２ａに置かれたキャリア４の中からウェーハＷを１枚
ずつ取り出し、供給ステージ５の上に置く。供給キャリ
アステーション２ａに置かれたキャリア４にウェーハＷ
がなくなったら、他の供給キャリアステーション２ｂに
置かれたキャリア４からウェーハＷを取り出す。供給ス
テージ５の上にウェーハＷが置かれると、供給ステージ
５が左側へ移動してウェーハＷの厚さが検出され、この
検出データはコンピュータに送られデータ管理される。
その後、供給ステージ５は初期位置（右側位置）に戻
る。ここで、ウェーハＷを作業者が真空吸着器具を介し
て手に取り、ウェーハＷを旋回させたり、反転させた
り、傾けたりしてマニュアルによる外観検査を行う。こ
の検査データは、キーボード等の図示しない入力手段に
より作業者が入力し、コンピュータでデータ管理され
る。外観検査が終わったら、作業者はウェーハＷを返却
ステージ６に載置する。すると、この返却ステージ６は
所定角度回転し、その間に、ウェーハＷのＯＦの向きお
よび偏心量が検出される。この検出データはコンピュー
タに送られ、数値処理され、その結果に基づいて、返却
ステージ６が回転し、ＯＦの向きが正される。この状態
で、ウェーハ搬送ロボット７がウェーハＷの裏面を吸着
して、キャリアステーション３ａに設置したキャリア４
に収納する。この場合、良品をキャリアステーション３
ａに設置したキャリア４に収納し、不良品をキャリアス
テーション３ｂに設置したキャリア４に収納するように
しても良いし、後に、ウェーハ番号などで管理する場合
には、良品も不良品も同一のキャリア４に収納するよう
にしても良い。この場合には、キャリアステーション３
ａ，３ｂのいずれかに設置されたキャリア４が満杯とな
ったら、他方のキャリア４を用いるようにすれば良い。

【００２２】このような外観検査方法によれば、ウェー
ハＷの取出し・収納がウェーハ搬送ロボット７によって
なされるので、ウェーハＷの取出し・収納時におけるウ
ェーハＷの傷、汚れなどの不良の発生が防止される一
方、外観検査自体は作業者がマニュアルで行うため、検
査のスループットが向上することになる。

【００２３】この効果を追認するべく、下記のような実
験を行った。

【００２４】ウェーハＷのハンドリングを全てマニュア
ルによってした場合（全マニュアルの場合）と、ウェー
ハＷの取出しおよび収納をウェーハ搬送ロボット７で、
外観検査をマニュアルとした本願発明の場合（半自動化
した場合）と、ウェーハＷのハンドリングを全自動化し
た場合（全自動化の場合）の不良発生率を調べた。この
結果が図４の上欄に示されている。同図から分かるよう
に、全マニュアルの場合には不良発生率が７．５％であ
るのに対して、本願発明の半自動化した場合および全自
動化の場合には不良発生率が０％であった。また、図６
には全マニュアルによる場合の不良発生率が作業別に分
けて示されているが、同図からは、ウェーハの取出しお
よび収納の際に不良が発生していることが分かる。

【００２５】次に、全マニュアルの場合と、本願発明の
半自動化した場合と、全自動化の場合のスループットを
調べた。この結果が図４の下欄に示されている。同図か
らは、本願発明の半自動化した場合には、全自動化の場
合よりスループットが良く、全マニュアルの場合と同じ
程度の時間で済むことが分かる。

【００２６】また、次の実験では、全マニュアル化した
場合と、実施形態のようにハンドリングを半自動化した
場合と、全自動化した場合とで、１つのキャリア４の充
填枚数とスループット（処理時間）との関係を調べた。

【００２７】この結果が図５に示されている。同図に示
すように、全マニュアルの場合には、キャリア４へのウ
ェーハＷの充填枚数が少ないとスループットが最も良い
が、キャリア４へのウェーハＷの充填枚数がある程度の
枚数になると本発明に係る半自動化した場合の方がスル
ープットが良くなることが分かる。また、全自動化した
ものは、外観検査自体に時間がかかるため、キャリア４
へのウェーハＷの充填枚数によらずに、他のものよりも
スループットが悪いことが分かる。

【００２８】この原因としては、全マニュアルの場合に
は、１枚目のウェーハＷの取出しは半自動の場合に比べ
て速いが、外観検査が終了したウェーハＷを収納キャリ
ア４に入れた後でなければ次のウェーハＷを取り出せな
いのに対して、半自動の場合には外観検査をしている最
中に次のウェーハＷの取出しと、前のウェーハＷの収納
とが行えることにあるものとみられる。

【００２９】以上、本発明者がなした実施形態について
説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるも
のではなく、その要旨を変更しない範囲で種々の変形が
可能であることはいうまでもない。

【００３０】前記実施形態のハンドリング装置１では、
キャリアステーションを４個設けたが、キャリアステー
ションは１個で、そこに設置されるキャリア４からウェ
ーハＷを取り出し、外観検査後に、そのキャリア４にウ
ェーハＷを戻すようにしても良いし、また、キャリアス
テーションは２個で、その一方に設置されるキャリア４
からウェーハＷを取り出し、外観検査後に、その他方に
設置されるキャリア４にウェーハＷを収納するようにし
ても良い。

【００３１】また、前記実施形態のハンドリング装置１
では、アーム１３が伸縮可能となっていたが、アームを
屈曲可能に構成するようにしても良い。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、ウェーハの取出し・収
納がウェーハ搬送装置によってなされるので、ウェーハ
の取出し・収納時におけるウェーハの傷、汚れなどの不
良の発生が防止される一方、外観検査自体は作業者がマ
ニュアルで行うため、検査のスループットが向上するこ
とになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態のハンドリング装置の平面図である。

【図２】キャリアの縦断面図である。

【図３】吸着盤およびその近傍の下面図である。

【図４】実施形態と従来のものとの不良発生率およびス
ループットを比較するための図表である。

【図５】実施形態と従来のものとの１キャリアのウェー
ハ充填枚数と処理時間を比較するための図である。

【図６】マニュアルによる場合の不良発生率を示す図表
である。

【符号の説明】 １ ハンドリング装置 ２ａ，２ｂ 供給キャリアステーション ３ａ，３ｂ 返却キャリアステーション ４ キャリア ５ 供給ステージ（供給載台） ６ 返却ステージ（返却載台） ７ ウェーハ搬送ロボット（ウェーハ搬送装置） Ｗ ウェーハ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェーハを作業者がマニュアルで外観検
   査をするにあたり、キャリアからウェーハ搬送装置によ
   ってウェーハを１枚ずつ取り出して所定の載台上に載置
   し、この載台上のウェーハの外観検査を行った後にその
   ウェーハを所定の載台上に載置し、この載台上のウェー
   ハをウェーハ搬送装置によってキャリアに収納するよう
   にしたことを特徴とするウェーハの検査方法。
2. 【請求項２】 キャリアを設置するためのキャリアステ
   ーションと、作業者との間でウェーハの受渡しをするた
   めに使用される載台と、前記キャリアステーションに設
   置された前記キャリアと前記載台との間で前記ウェーハ
   の搬送を行うウェーハ搬送装置とを備えたことを特徴と
   するハンドリング装置。
3. 【請求項３】 キャリアをそれぞれ設置するための供給
   キャリアステーションおよび返却キャリアステーション
   と、前記ウェーハを載置するための供給載台および返却
   載台と、前記供給キャリアステーションに設置された前
   記キャリアと前記供給載台との間、前記返却キャリアス
   テーションに設置された前記キャリアと前記返却載台と
   の間でそれぞれ前記ウェーハの搬送を行うウェーハ搬送
   装置とを備えたことを特徴とするハンドリング装置。