JPH10116869A - ウエハ検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】検査員が各マクロ検査毎に視点を変える必要が
なく、且つウエハ周縁部やウエハ表面を傷つけることが
ないウエハ検査装置を提供する。 【解決手段】表面を上側にして載置されたウエハを保持
するウエハ保持アームと、ウエハの平面上に与えられた
回転軸を中心にウエハ保持アームを回転させる回転手段
と、ウエハ保持アームを上昇させる上昇手段とを備え、
ウエハ保持アームが上昇しながら回転軸を中心に回転す
ることを特徴とするウエハ検査装置が提供される。ま
た、前記回転手段は、前記上昇手段によって上昇され、
前記回転手段の上昇を前記ウエハ保持アームの回転運動
に変換する変換手段を有していてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
工程などにおいて半導体ウエハの表面と裏面を検査する
ウエハ検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】表面に所定のパターンが形成された半導
体ウエハは、検査員の目視によって、ウエハの表面の色
むらやゴミの付着を検査するマクロ検査と、顕微鏡によ
って表面パターンの形成状態を検査するミクロ検査によ
り検査される。

【０００３】また、最近は、ウエハの不良率を下げるた
めに、ウエハ表面の検査だけでなく裏面の検査も重要視
されてきており、そのためのウエハ検査装置として、例
えば特開平６−３４９９０８号に記載されている検査装
置などが知られている。この従来の装置は、ウエハの周
縁部を挟み込むウエハ保持腕と、ウエハと前記ウエハ保
持腕全体を煽り上げる揺動腕とから構成される構造であ
り、揺動腕の回転による円弧軌跡中でウエハ保持腕によ
るウエハ周縁部の挟み込み動作や裏面マクロ検査を行
う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、裏面マクロ検査機構がウエハと前記ウエ
ハ保持腕全体を煽り上げる揺動腕構造であるため、裏面
マクロ検査時のウエハ位置と表面マクロ検査時のウエハ
位置とが、検査員に対して異なるため、検査員が各マク
ロ検査毎に視点を変えなければならないという問題点が
あった。

【０００５】また、ウエハの周縁部を挟み込むウエハ保
持腕であるため、ウエハ周縁部やウエハ表面を傷つける
という欠点を有していた。

【０００６】また、揺動腕の回転による円弧軌跡中でウ
エハ保持腕によるウエハ周縁部の挟み込み動作を行うた
め、ウエハ受け渡し時のウエハとウエハ保持腕( 揺動
腕) の平行度を保つことが困難である。従って、ウエハ
がウエハ保持腕の溝に入り込まない状態でウエハを挟み
込んでしまったり、ウエハを傾けて挟み込もうとしてウ
エハを滑らしてしまったりして、ウエハを傷つける危険
性が高いという問題点があった。

【０００７】また、上記の従来技術を実現させるために
は、複数の駆動源を有した複雑な機構を採用しなければ
ならないという問題点があった。

【０００８】そこで、本発明は、このような従来の問題
点を解決し、検査員が各マクロ検査毎に視点を変える必
要がなく、且つウエハ周縁部やウエハ表面を傷つけるこ
とがない、構造が簡単で、低コスト、省スペースなウエ
ハ検査装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、表面を上側にして載置されたウエハを
保持するウエハ保持アームと、該ウエハの平面上に与え
られた回転軸を中心に前記ウエハ保持アームを回転させ
る回転手段と、前記ウエハ保持アームを上昇させる上昇
手段とを備え、前記ウエハ保持アームが上昇しながら前
記回転軸を中心に回転することを特徴とするウエハ検査
装置が提供される。

【００１０】また、上記ウエハの平面上に与えられた回
転軸は、前記ウエハの直径であってもよく、また、ウエ
ハの弦であってよい。

【００１１】さらに、前記回転手段は、前記上昇手段に
よって上昇され、前記回転手段の上昇を前記ウエハ保持
アームの回転運動に変換する変換手段を有していてもよ
い。

【００１２】また、前記回転軸は、検査位置の検査員の
前記ウエハ保持アームの方向に向けた視線方向に対して
ほぼ直角に配置されることが好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に従って説明する。しかしながら、本発明の技術
的範囲がその実施の形態に限定されるものではない。

【００１４】図１は、本発明の実施の形態にかかるウエ
ハ検査装置の全体概略構成図である。基台２の左側に複
数の半導体ウエハを収容したウエハキャリア３が上下動
自在に設置され、図示しない取り出し機構により矢印ａ
の方向に取り出され、ウエハ待機部６上に載置される。
そして、ウエハ１の表面の状態が目視検査されてから、
後述する本発明にかかるウエハ裏面検査機構５によりウ
エハ１の裏面を検査員に露見させ、ウエハ１の裏面の目
視検査が行われる。

【００１５】ウエハ１は、再びウエハ待機部６上に戻さ
れ、図示しない移動機構により矢印ｃに従って顕微鏡９
のステージ７上に載せられる。そして、その光学系８に
よってウエハ１の表面のミクロ検査が行われる。ミクロ
検査が終了すると、矢印ｃ、ａに沿ってウエハキャリア
３内にウエハ１が戻される。その後、ウエハキャリア３
が上下動して次のウエハは取り出されて、上記と同様の
マクロ検査とミクロ検査が行われる。

【００１６】図２は、上記裏面マクロ検査機構５の上面
図である。また、図３は同正面図、図４は同左側面図、
図５は同右側面図である。図２に示す通り、裏面マクロ
検査機構５は、ウエハ１を保持するウエハ保持アーム２
０を有し、後述するように、ウエハ保持アーム２０が上
昇し、ウエハ１と係合するとき、ウエハ１は、ウエハ保
持アーム２０に設けられた真空吸着部２２によってその
裏面が真空吸着され、ウエハ保持アーム２０に保持され
る。本実施の形態においては、ウエハ保持アーム２０の
先端部にウエハ待機部６を囲むような形状で、３カ所に
真空吸着部が設けられ、ウエハ保持アーム２０内の図示
しない流路を介して図示しない真空ポンプに接続され、
ウエハ１の裏面側を吸着できるようになっている。

【００１７】また、ウエハ保持アーム２０は、図２にお
ける一点鎖線Ａで示されるウエハ１の直径を回転軸とし
て回転する。さらに、この回転軸は、図２における二点
鎖線Ｂで示されるウエハ１の直径と平行で且つ直径から
わずかにずれた軸であってもよい。これは、回転軸を直
径からわずかにずらすことによって、後述するように、
ウエハ保持アーム２０を上昇させ、さらに回転させると
き、ウエハ保持アーム２０の上昇距離を短くすることが
でき、また、ウエハ１の裏面が検査員に露出されたとき
のウエハ１の中心の上下のずれを小さくすることができ
るので、検査員の視点の移動が少なくなるという理由に
よるものである。

【００１８】図３は、裏面マクロ検査機構５の正面図で
ある。図３によれば、ウエハ保持アーム２０は、それを
上下動させる上下動可動部２６の上端部に取り付けら
れ、さらに、上下動可動部２６の上端部には、ウエハ保
持アーム２０と同軸であるウエハ保持アームプーリ２４
が取り付けられている。さらに、ウエハ保持アームプー
リ２４は、タイミングベルト２８を介し、上下動可動部
２６の下端部に取り付けられているカムプーリ３０と連
動するようになっている。

【００１９】上下動可動部２６を駆動する駆動部３２
は、駆動プーリ４４，従動プーリ４６及びタイミングベ
ルト３８を有し、モータ４０の回転力がカップリング５
０を介して駆動プーリ４４に伝えられる。そして、駆動
プーリ４４の回転に従ってタイミングベルト３８が動
く。

【００２０】本実施の形態においては、駆動部３２には
タイミングベルト３８と回転モータ４０が使用されてい
るが、上下動可動部２６を直線運動させる手段として、
送りネジと回転モータ、ラックピニオンと回転モータ、
空気圧シリンダ、あるいは、リニアモータが用いられて
もよい。

【００２１】図４は、裏面マクロ検査機構５の左側面図
である。図４によれば、駆動部３２には直動ガイド３４
が取り付けられており、上下動可動部２６は、連結部４
２によって、直道ガイド３４とスライド可能に連結され
ている。さらに、連結部４２はタイミングベルト３８に
固定されているので、上下動可動部２６は、タイミング
ベルト３８の移動に伴って、直動ガイド３４沿って上下
動する。

【００２２】図５は、裏面マクロ検査機構５の右側面図
である。図５によれば、カムプーリ３０に偏心して取り
付けられているカムフォロワ５２が勘合する溝カム３６
を有するカム部３７が設けられている。上下動可動部２
６が直動ガイド３４に沿って上下方向に移動すると、カ
ムフォロワ５２は溝カム３６の溝カム形状に沿ってカム
プーリ３０を回転させ、その回転運動がタイミングベル
ト２８を介してウエハ保持アームプーリ２４を回転さ
せ、さらには、ウエハ保持アーム２０を回転させること
となる。

【００２３】次に、裏面マクロ検査機構５の基本的な動
作について説明する。初期状態では、図５に示すよう
に、裏面マクロ検査機構５のウエハ保持アーム２０のウ
エハ吸着部２２が、図１に示す表面マクロ検査機構４上
のウエハ待機部６面よりも下に位置するように待機して
いる。

【００２４】モータ４０の駆動により、上下動可動部２
６が上昇すると、それに取り付けられたウエハ保持アー
ム２０もウエハ待機部６面に対して平行を保ったまま上
昇する。そして、図６に示すように、上昇の途中で、ウ
エハ待機部６面からウエハ１を受け取る。続いて、ウエ
ハ保持アーム２０の真空吸着部２２の平行度が保たれた
所定の位置にて、ウエハ１は真空吸着によってウエハ保
持アーム２０に保持される。

【００２５】図７に示すように、ウエハ保持アーム２０
と上下動可動部２６が、直動ガイド３４に沿ってさらに
上昇を続けると、溝カム３６の形状に倣ってカムフォロ
ワ５２が移動即ちカムプーリ３０が回転を始める。カム
プーリ３０の回転によって、タイミングベルト２８を介
して連結されているウエハ保持アーム２０のウエハ保持
アームプーリ２４が連動回転し、ウエハ保持アームプー
リ２４と同軸な回転軸を有するウエハ保持アーム２０は
ウエハ１と共に回転する。

【００２６】図７は、溝カム３６の形状に沿ってカムフ
ォロワ５２が移動し、カムプーリ３０が時計方向に９０
度回転したときの図である。カムプーリ３０の回転はタ
イミングベルト２８によってウエハ保持アームプーリ２
４に伝えられ、ウエハ保持アームプーリ２４及びウエハ
保持アーム２０の回転に伴って、それに保持されたウエ
ハ１は図に示すような直立状態に達する。このとき、ウ
エハ保持アーム２０の回転軸を、例えば、顕微鏡９の正
面の図示しない検査員のウエハ保持アームの方向に向け
た視線方向に対してほぼ直角にすることにより、検査員
はウエハ１の裏面を正面から目視することができる。

【００２７】図８に示すように、カムフォロワ５２が図
に示す位置に移動すると、カムプーリ３０は１８０度回
転する。この状態では、ウエハ１は下向きに保持され、
検査員はウエハ１の裏面を真上から見ることができる。
このように、カムフォロワ５２の位置を適当に定めるこ
とによりウエハ１の裏面を所望のウエハ回転角度にて、
検査することができる。

【００２８】ウエハの回転角度を制御するには、例え
ば、ウエハ１の回転角度と上下動可動部２６の上下動位
置とが相関関係をもっているため、上下動可動部２６の
上下動位置を制御すれば所望のウエハ回転角度が得られ
る。上下動位置を制御する方法としては、所定の上下移
動量分のパルス数を出力してパルスモータを回転させる
オープンループ制御、ポテンショメータやロータリーエ
ンコーダによってＤＣモータの回転量を検出することに
よるセミクローズドループ、あるいは、上下動可動部２
６の移動方向に沿って取り付けるリニアエンコーダなど
によって上下動可動部２６の位置を検出することによる
クローズドループ制御などがある。

【００２９】裏面マクロ検査が終了した後、上下動可動
部２６は降下を始める。上下動可動部２６の降下に伴っ
て、カムプーリ３０は上記と逆の反時計方向に回転し、
図６の状態を経て、上記同様の所定の位置にて、ウエハ
保持アーム２０の真空吸着を切り、ウエハ１を自由状態
にする。さらに図５に示すように、降下の途中でウエハ
待機部６上にウエハ１を受け渡し、図５に示す待機位置
まで下がる。

【００３０】このように、本発明によるウエハ検査装置
の裏面マクロ検査機構５では、図５の点線Ｃに示される
ウエハ１が回転する前のウエハ１の中心軸と図８の点線
Ｃ’で示されるウエハ１が回転し、裏面が露出されたと
きのウエハ１の中心軸とがほぼ同軸に配置されるので、
ウエハ検査装置全体の省スペースに寄与する。

【００３１】上記説明では、ウエハ１の回転角度と上下
動可動部２６の上下動位置との相関関係を明確にするた
めに、ウエハの回転角度に対して上下動量を大きくとっ
た。しかし、実用上は、ウエハ回転角度に応じて検査員
の視線を上下させることを避けるために、上下動量に対
するウエハ１の回転角度の比率を大きく取るような溝カ
ム形状やウエハ保持アームプーリとカムプーリの直径比
を選択することが望ましい。即ち、ウエハ１の上昇中は
極力回転させず、所定の位置まで上昇させてからすばや
く回転させることが好ましい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、単
一の回転駆動源によりウエハ保持アームの上昇、ウエハ
の保持、回転を行うことができ、構造が簡単で低コス
ト、省スペースである。

【００３３】さらに、ウエハの回転軸をウエハの直径と
し、その回転軸が検査員の視線に対して直角になるよう
に配置されることにより、検査員は、表面マクロ検査時
と裏面マクロ検査時において焦点位置と水平・垂直方向
の視線位置をほとんど動かすことなく作業することが可
能になる。したがって、従来のウエハ検査における検査
員の目の疲労を軽減することが可能になり、検査効率や
不良品検出の正確度の向上が図れる。

【００３４】また、ウエハに対して平行に保たれたウエ
ハ保持アームにより持ち上げられて保持されるので、ウ
エハ保持アームがウエハが片当たりしてウエハを滑らせ
るようなことがなく、ウエハを傷つけることなく確実に
保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかるウエハ検査装置の
全体概略構成図である。

【図２】本発明の実施の形態にかかる裏面マクロ検査機
構の上面図である。

【図３】本発明の実施の形態にかかる裏面マクロ検査機
構の正面図である。

【図４】本発明の実施の形態にかかる裏面マクロ検査機
構の左側面図である。

【図５】本発明の実施の形態にかかる裏面マクロ検査機
構の右側面図である。

【図６】ウエハ保持アーム２０が上昇し、ウエハ１を吸
着保持した状態を示す裏面マクロ検査機構の右側面図で
ある。

【図７】ウエハ１が上昇しながら９０度回転し、ウエハ
１が直立状態で裏面を検査員に対して露出した状態を示
す裏面マクロ検査機構の右側面図である。

【図８】ウエハ１がさらに回転し、ウエハ１の裏面が上
側を向いて検査員に対して露出された状態を示す裏面マ
クロ検査機構の右側面図である。

【符号の説明】

１ ウエハ ２０ ウエハ保持アーム ２６ 上下動可動部 ３２ 駆動部 ３６ 溝カム ３７ カム部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウエハを保持するウエハ保持アームと、 該ウエハの平面上に与えられた回転軸を中心に前記ウエ
   ハ保持アームを回転させる回転手段と、 前記ウエハ保持アームを上昇させる上昇手段とを備え、 前記ウエハ保持アームが上昇しながら前記回転軸を中心
   に回転することを特徴とするウエハ検査装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記回転手段は、前記ウエハ保持アームを前記ウエハの
   直径を回転軸として回転させることを特徴とするウエハ
   検査装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、 前記回転手段は、前記上昇手段によって上昇され、前記
   回転手段の上昇を前記ウエハ保持アームの回転運動に変
   換する変換手段を有することを特徴とするウエハ検査装
   置。
4. 【請求項４】請求項１乃至３において、 前記回転軸は、検査位置の検査員の前記ウエハ保持アー
   ムの方向に向けた視線方向に対してほぼ直角に配置され
   ることを特徴とするウエハ検査装置。