JPH11121577A - 半導体ウェハの検査システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウェハを自動的に流して検査し、検査
結果を分別することのできる半導体ウェハの検査システ
ムを提供すること。 【解決手段】 検査システムＳは、架台１上にウェハＷ
を搬送するロボット３と、ロボット３の回りに配置され
ウェハＷを収納する検査用カセット５・検査されたウェ
ハＷをその判定結果によりそれぞれ収納するＯＫカセッ
ト７Ａ・ＮＧカセット７Ｂと、検査用カセット５から取
り出されたウェハＷを水平状態と垂直状態に反転するよ
うに構成されたウェハ立直装置９と、垂直状態にあるウ
ェハＷの表面に光を照射して撮像する検査装置１１とを
有している。そして、検査装置１１で撮像されたウェハ
Ｗの表面を作業者が検査してその結果を制御装置に送
り、検査結果が「ＯＫ」であればＯＫカセット７Ａに、
「ＮＧ」であればＮＧカセット７Ｂにそれぞれ収納され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体ウェハの
表面を検査して、その結果により半導体ウェハを分別し
てカセットに収納する検査システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェハ（以下、ウェハという）は
集積回路のチップとして幅広く使用され、多種の工程間
を搬送される。また、これらの基板はゴミや塵埃を極度
に嫌うため一般にクリーンルーム内で処理製造されてい
る。ウェハの搬送はクリーンルーム内に設置された搬送
ロボットにより行なわれ、搬送ロボットによりオリフラ
合わせ工程で位置決めをした後、次工程に搬送されてい
た。そして、ウェハは次工程に搬送される際に、基板の
表面にゴミが付着していたり、傷の有無を確認するため
に表面検査が行なわれている。従来における検査工程
は、前工程でカセットに収納されたウェハをロボットで
搬送する前に、１枚づつ手で取り出し、目視によってそ
の表面を検査していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ウェハの需要
が大幅に増加し量産化されるようになると、ウェハの検
査も従来のような１枚づつ手でとって目視するのではな
く、光学手段による合理的な手段によって半自動化ある
いは完全な自動化による検査システムを提供しなければ
ならなくなってきた。合理的な検査システムはウェハを
自動的に検査装置に搬入搬出することが必要で検査の判
定は人手あるいはプログラムを含めた自動判定のいずれ
かで行なわれる。しかし一般的にウェハを自動化ライン
内で検査する場合にはウェハは水平状態で搬送され水平
状態で配置されるため、光学手段は上方から照射される
ことになる。特に、ウェハが大型化され半自動化ライン
で人がそのまま検査を行なうとすれば、ウェハを上方か
ら除いて検査しなければならず、光の当たり方によって
は正しい検査を行なえなくなる。さらに、検査装置の照
射手段や撮像手段を上下方向に配置すると、装置そのも
のが大掛かりになったりメンテナンスにかかる時間が多
くなってしまう。

【０００４】この発明は、上述の課題を解決するもので
あり、ウェハの表面検査を行なえる検査システムを提供
するとともに、さらに、ウェハを水平状態から垂直状態
に配置変換し、光学手段をウェハの側面から照射するこ
とによって、正確で容易なウェハの表面検査を行なえる
ウェハの検査システムを提供することを特徴とするもの
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明にかかわる半導
体ウェハの検査システムでは、上記の課題を解決するた
めに以下のように構成するものである。すなわち、半導
体ウェハ表面を検査してその結果を分別するための半導
体ウェハの検査システムであって、前記半導体ウェハが
収納された検査用カセットと、前記半導体ウェハを搬送
する搬送ロボットと、前記半導体ウェハの表面を検査す
る検査装置と、検査された前記半導体ウェハを前記搬送
ロボットで搬送されて収納する複数個の検査済カセット
と、を有し、前記検査用カセット内に収納された前記半
導体ウェハを、前記搬送ロボットで前記検査装置に搬送
して、その表面を検査し、検査結果により判定された前
記半導体ウェハを、前記搬送ロボットにより、分別され
るそれぞれの検査済カセットに収納することを特徴とす
るものである。

【０００６】またこの検査システムは、半導体ウェハ表
面を検査してその結果を分別するための半導体ウェハの
検査システムであって、前記半導体ウェハが収納された
検査用カセットと、前記半導体ウェハを搬送する搬送ロ
ボットと、水平状態に配置された前記半導体ウェハを垂
直状態に配置移動する半導体ウェハ立直装置と、垂直状
態に配置された前記半導体ウェハの表面を、光学手段に
より検査する検査装置と、検査された前記半導体ウェハ
を前記搬送ロボットで搬送して収納するＯＫカセット及
びＮＧカセットと、を有し、前記検査用カセット内に収
納された前記半導体ウェハを、前記搬送ロボットによ
り、前記半導体ウェハ立直装置を介して前記検査装置に
搬送して、その表面を検査し、検査結果により判定され
た前記半導体ウェハを、前記搬送ロボットにより前記Ｏ
Ｋカセットあるいは前記ＮＧカセットに収納することを
特徴とするものである。

【０００７】さらに好ましくは、前記検査装置が、垂直
状態に配置された前記半導体ウェハを側面から光を照射
する照射手段と、前記半導体ウェハから反射された光を
撮像する撮像手段と、を備えていることを特徴とするも
のであればよい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態を
図面に基づいて説明する。

【０００９】図１〜２は、ウェハＷの表面を検査するた
めに、ウェハ搬送システム内に設置されたウェハ検査シ
ステム（以下、検査システムという）Ｓを示すものであ
り、検査システムＳは、架台１上に、ウェハＷを搬送す
る搬送ロボット（以下、ロボットという）３と、ロボッ
ト３の回りに配置されウェハＷを収納する検査用カセッ
ト５・検査されたウェハＷをその判定結果によりそれぞ
れ収納するＯＫカセット７Ａ・ＮＧカセット７Ｂと、検
査用カセット５から取り出されたウェハＷを、水平状態
と垂直状態に反転するように構成されたウェハ立直装置
（以下、立直装置という）９と、垂直状態にあるウェハ
Ｗの表面に光を照射して撮像するウェハ検査装置（以
下、検査装置という）１１とを有している。

【００１０】ロボット３は、ロボット機台３１に対して
回動あるいは上下動するとともに、その中間部において
屈伸可能に構成されているアーム体３２と、アーム体３
２の先端部に接続され、ウェハＷを吸着あるいは把持す
るハンド３３とを有して構成されている。ハンド３３
は、図１に示すようなウェハＷの下面を吸着するように
形成されたフォーク状のものでも良く、また、図３に示
すようなウェハＷの外周面を把持するように形成した元
部３４Ａと把持部３５Ａとを有し、把持部３５Ａに固定
クランプ３６Ａと固定クランプ３６Ａに対して接近離隔
する可動クランプ３７Ａを有する把持ハンド３３Ａであ
ってもよい。さらに、ハンドはウェハをテーパ面でセン
タリングしてウェハ支持面に自然落下させるような落と
し込みハンドであってもよい。

【００１１】検査用カセット５は少なくとも一方が開口
され、ウェハＷが複数段に水平状態で配置されるように
箱状に形成されている。そして、ウェハＷがロボット３
のハンド３３により１枚づつ取り出され次の検査工程に
移動される。

【００１２】立直装置９は、図４〜６に示すように、２
個の支柱９４と１個の位置ストッパ９５及びウェハＷを
ガイドする４個のガイド体９６（図５参照）とが取り付
けられる機台９３と、支柱９４に上下方向に回動するよ
うに支承されるベース板１０１・ベース板１０１の上方
に位置される回転テーブル１０２・回転テーブル１０２
に取着されウェハＷを把持するワーク把持部１１０を有
する支持体１００と、支持体１００を水平方向と垂直方
向に配置移動する駆動手段としてのシリンダ９７とを有
して構成されている。

【００１３】機台９３は平面視矩形で板状に形成され、
機台９３の先端側（図４中、左側）両側２か所に支持体
１００を支承する支柱９４が立設されている。支柱９４
は上端部に先端側に向かって突起部９４ａが形成され、
突起部９４ａに支持体１００のベース板１０１下面側に
形成されたヒンジ部１０１ａが軸支される。また、支柱
９４の中央部には前方に向かうようにストッパボルト９
４ｂが取り付けられ、ベース板１０１が垂直状態になる
時にストッパとしての役割を行なう。位置ストッパ９５
は、支持体１００のベース板１０１の後端部下面が当接
されるように機台９３の後部（図４中、右側）に配置さ
れ、円柱状に形成された本体部９５ａの上方に、高さ調
整ができるようにストッパボルト９５ｂが取り付けられ
ている。さらに、機台９３上には、両側（図５中、上下
方向）にウェハＷをガイドする４個のガイド体９６が各
２個づつ配置され、ガイド体９６の内面側に形成された
ガイド部９６ａで水平状態で搬送されたウェハＷを支持
するとともにウェハＷの外周面をガイドする。

【００１４】ベース板１０１は、図５に示すように、平
面視後部（図中、右側部）が先細りする矩形状に形成さ
れ、先端部下面には前述のヒンジ部１０１ａが形成さ
れ、後部には回転テーブル１０２に取り付けられるテー
ブル支持軸１０４がモータ１０３に連結されて配置され
ている。モータ１０３はベース板１０１の下面側に取り
付けられ、モータ１０３の駆動によって回転テーブル１
０２が回転する。さらにベース板１０１の下面にはヒン
ジ部１０１ａとモータ１０３との間にシリンダ受け１０
１ｂが形成され、機台９３に揺動可能に配置されたシリ
ンダ９７のピストン部が枢支されている。

【００１５】ワーク把持部１１０は、図５〜６に示すよ
うに、ウェハＷを直接把持する爪部１１１と、爪部１１
１を固着して回転テーブル１０２にリニアガイド１１３
を介して接続するアーム１１２とを有し、爪部１１１は
それぞれの側のガイド体９６・９６間に挟まれるように
配置され、アーム１１２は回転テーブル１０２の下面側
に配置されそれぞれ対向して外方に向かうように２個配
置され、回転テーブル１０２側に固着されたリニアガイ
ド１１３の固定部１１３ａに対して摺動するリニアガイ
ド１１３移動部１１３ｂに取り付けられている。また、
それぞれのアーム１１２の下面には内側に傾斜面１１５
ａを有するカム１１５が配置され、カム１１５の傾斜面
１１５ａが、ウェハＷの水平状態で機台９３に立設され
たカムローラ部１１６に当接可能に配置されている。そ
れぞれのカムローラ部１１６は支柱部１１６ａとローラ
部１１６ｂとからなり、ローラ部１１６ｂがカム１１５
の傾斜面１１５ａと係合する。カム１１５の傾斜面１１
５ａは、下方に向かって、内側から外側に傾斜されてい
るので、カム１１５が下降（支持体１００が下降）する
と傾斜面１１５ａがローラ部１１６ｂより押圧されて外
方に移動し、そのためアーム１１２及び爪部１１１が外
方に移動してウェハＷを解放する。

【００１６】さらにアーム１１２には、図５に示すよう
に、その側面にばね受け１１７が取り付けられ、回転テ
ーブル１０２側のばね受け１１９に掛止されたコイルば
ね１１８がアーム１１２を内側に向かって付勢するよう
に掛止されている。従って、カム１１５が上昇（支持体
１００が上昇）すると、傾斜面１１５ａがローラ部１１
６ｂの規制から解除され、コイルばね１１８の付勢力に
より内側に移動する。そのため、爪部１１１がウェハＷ
を把持することができる。

【００１７】検査装置１１は、図１に示すように、垂直
状態で支持されたウェハＷの表面に光を照射する光源装
置１２とウェハＷから反射された光を撮像するスクリー
ン装置１３とを含んでいる。光源装置１２は、ウェハＷ
に対して斜め側部から光を投射できるように配置され、
光源は一般にＬＥＤが使用される。

【００１８】スクリーン装置１３はスクリーン部１４が
縦方向に配置されるとともに、ウェハＷから反射された
光を受光できるように配置され、ウェハＷの表面を写し
出すように構成されている。そして、スクリーン部１４
は平面視約３０°の範囲で回動できるように架台１に軸
支され、スクリーン部１４に写し出されたウェハＷの表
面を作業者が検査する。

【００１９】次に、上記のように各装置が配置された検
査システムＳの作用を説明する。

【００２０】立直装置９の支持台１００が水平状態に配
置している状態で、検査用カセット５からロボット３に
よって搬送されたウェハＷが、立直装置９のガイド体９
６のガイド面９６ａ上に支持される。この際、カム１１
５はその傾斜面１１５ａがカムローラ部１１６のローラ
部１１６ｂによって押圧されて、図６中、左方向に移動
している。そのため、爪部２１は左側に移動しウェハＷ
の外周面を把持しない。従って、ウェハＷはガイド部６
にガイドされながらその自重でガイド体９６に支持され
ていることになる。

【００２１】ウェハＷのガイド体９６への収納が確認さ
れると、ベース板１０１に連結されたシリンダ７が駆動
されピストンがゆっくりと伸張する。すると、ベース板
１０１がそのヒンジ部１０１ａの軸心を中心に、図中反
時計方向に緩速に回転する（図４参照）。ベース板１０
１が上昇すると、カム１１５は、カムローラ１１６のロ
ーラ部１１６ｂに当接された傾斜面１１５ａに沿って上
昇する。この際、カム１１５が取り付けられたアーム１
１２は、コイルばね１１８によって内側（図６中右側）
に付勢されているため、内側に移動し、それに伴って爪
部１１１が内側に移動する。さらに、ベース板１０１が
上昇すると、カム１１５がカムロール部１１６から完全
に離れ、アーム１１２がさらに内側に移動して爪部１１
１がウェハＷの外周面を把持する。

【００２２】ベース板１０１がシリンダ９７によって垂
直状態に位置すると、ベース板１０１の下端部裏面が支
柱９４のストッパボルト９４ｂの頭部上面に当接するこ
とによって、ベース板１０１（支持体１００）の移動が
停止して位置決めがされる。この状態では、カム１１５
はカムローラ部１１６から離隔しているので、アーム１
１２は内側に移動し爪部１１１がウェハＷを把持したま
まにある。そのため、ウェハＷは落下せずに垂直状態に
保持されている。なお、ウェハＷが垂直状態に保持され
るとウェハＷは検査作業者が検査しやすいように水平方
向に僅かに角度調整される。そして、この状態で検査作
業が行なわれる。

【００２３】検査作業では、側部から光源装置１２によ
って光を照射することによって行なわれ、その際、モー
タ１０３を駆動して回転テーブル１０２を一方の方向に
間欠的に回転する。回転テーブル１０２の回転に伴っ
て、ウェハＷを把持している爪部１１１・アーム１１２
が同時に回転するためウェハＷが間欠的に回転され、ウ
ェハＷの回転が停止した時に、作業者がスクリーン部１
４に写し出されたウェハＷの表面全体の傷やゴミの付着
を検査する。傷やゴミの付着の確認は光の照射角度ある
いは反射角度によって変化するため、スクリーン部１４
の角度を変化させて正確な検査を行なう。なお、スクリ
ーン部１４に写し出されたウェハＷの像を明確にするた
め、特にこの検査作業は暗室の中で行なわれるのがよ
く、そのため、上記の検査装置１１あるいは検査システ
ムＳは全体的にクリーンベンチと呼ばれる図示しないボ
ックスで囲むこともできる。

【００２４】検査されたウェハＷのデータは、作業者が
操作パネルの選択釦を押すことによって図示しない制御
装置に送られ、そのウェハＷの表面が「ＯＫ」であるか
「ＮＧ」であるかを判定し、それぞれのウェハＷにかか
れたバーコードとともに、制御装置からロボット３にそ
の信号を送る。

【００２５】検査作業が終了すると、上記と逆の作用が
行なわれ、支持体１００は水平状態に反転される。そし
て、カム１１５の傾斜面１１５ａがカムローラ部１１６
に当接して外方に移動すると爪部１１１がウェハＷを把
持解除する。ウェハＷが水平状態に位置されることが確
認されると、ロボット３がウェハＷを搬送する。

【００２６】ＯＫカセット７ＡとＮＧカセット７Ｂは、
検査用カセット５と同様に形成されウェハＷの検査結果
で「ＯＫ」と判定されたウェハＷはＯＫカセット７Ａ
に、「ＮＧ」と判定されたウェハＷはＮＧカセット７Ｂ
にそれぞれ収納される。

【００２７】上述のように、この検査システムＳは、立
直装置によってウェハＷを水平状態から垂直状態に位置
させてウェハＷの表面を検査することができ、さらに検
査されたウェハをＯＫカセットとＮＧカセットに分別す
ることが可能となる。従って、ＯＫカセットに収納され
たウェハを取り出してオリフラ合わせ装置を介して次工
程に搬送し、ＮＧカセットに収納されたウェハＷを前工
程に戻すようにすれば、ウェハ搬送システムとして、自
動化することができる。

【００２８】なお、検査作業において、スクリーン部１
４に写し出されたウェハＷの表面を例えばＣＣＤカメラ
で撮像し、そのデータを制御装置に送ってウェハの見本
と比較するようにすれば、検査作業において完全自動化
が達成できる。

【００２９】さらに、検査された各ウェハのデータを、
例えば、フロッピーディスク等で管理しホストコンピュ
ータとオンライン化すれば、さらに充実した検査システ
ムを提供することが可能となる。

【００３０】また、上記各装置における各部位の形状や
構成は、前述のハンドのように本発明の要旨に反するも
のでなければ、上記形態に限るものではない。

【００３１】例えば、検査済カセットを「ＯＫ」・「Ｎ
Ｇ」に分別するのではなく、検査前のカセット５ごとに
分別してもよく、また、判定内容をさらに詳細にして分
別するようにしてもよい。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、半導体検査システム
は、半導体ウェハ表面を検査してその結果を分別するた
めのシステムであって、前記半導体ウェハが収納された
検査用カセットと、前記半導体ウェハを搬送する搬送ロ
ボットと、前記半導体ウェハの表面を検査する検査装置
と、検査された前記半導体ウェハを前記搬送ロボットで
搬送されて収納する複数個の検査済カセットと、を有し
ている。

【００３３】そして、前記検査用カセット内に収納され
た前記半導体ウェハを、前記搬送ロボットで前記検査装
置に搬送して、その表面を検査し、検査結果により判定
された前記半導体ウェハを、前記搬送ロボットにより分
別されてそれぞれの検査済カセットに収納する。

【００３４】従って、従来のように半導体ウェハを１枚
づつ手で取り出して目視するのではなく、半導体ウェハ
を検査システムの中で自動的に流して検査することがで
き合理化を図ることができる。さらに、前記半導体ウェ
ハ検査システムを例えば、自動搬送システムの中に組み
込めば、半導体ウェハの表面を検査分別して次工程に搬
送することができ、さらに合理化される。

【００３５】また、この半導体検査システムは、半導体
ウェハ表面を検査してその結果を分別するためのシステ
ムであって、前記半導体ウェハが収納された検査用カセ
ットと、前記半導体ウェハを搬送する搬送ロボットと、
水平状態に配置された前記半導体ウェハを垂直状態に配
置移動する半導体ウェハ立直装置と、垂直状態に配置さ
れた前記半導体ウェハの表面を、光学手段により検査す
る検査装置と、検査された前記半導体ウェハを前記搬送
ロボットで搬送して収納するＯＫカセット及びＮＧカセ
ットと、を有している。

【００３６】そして、前記検査用カセット内に収納され
た前記半導体ウェハを、前記搬送ロボットにより、前記
半導体ウェハ立直装置を介して前記検査装置に搬送し
て、その表面を検査し、検査結果により判定された前記
半導体ウェハを、前記搬送ロボットにより前記ＯＫカセ
ットあるいは前記ＮＧカセットに収納する。

【００３７】そのため、前記半導体ウェハを検査システ
ム内で自動的に流して検査することができ合理化を図る
ことができる。さらにこの検査システムを、例えば、自
動搬送システムの中に組み込めば、半導体ウェハの表面
を検査分別して次工程に搬送することができ、合理化す
ることが可能となるとともに、前記半導体ウェハを垂直
状態にして検査することができることにより、正確な検
査を行なうことができるとともにコンパクトな検査シス
テムを提供することができる。

【００３８】また、前記検査装置が、垂直状態に配置さ
れた前記半導体ウェハを側面から光を照射する照射手段
と、前記半導体ウェハから反射された光を撮像する撮像
手段と、を備えているため、正確な検査作業を行なうこ
とができるとともにコンパクトな検査システムを提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一形態によるウェハ検査システムを示
す平面図

【図２】同正面図

【図３】図１におけるロボットのハンドの別の形態を示
す平面図

【図４】図１における立直装置の一形態を示す正面断面
図

【図５】同平面図

【図６】同側面断面図

【符号の説明】

１…架台 ３…ロボット ５…検査用カセット ７Ａ…ＯＫカセット ７Ｂ…ＮＧカセット ９…立直装置 １１…検査装置 １２…照射装置 １３…スクリーン装置 Ｓ…検査システム Ｗ…ウェハ（ワーク）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェハ表面を検査してその結果を
   分別するための半導体ウェハの検査システムであって、 前記半導体ウェハが収納された検査用カセットと、 前記半導体ウェハを搬送する搬送ロボットと、 前記半導体ウェハの表面を検査する検査装置と、 検査された前記半導体ウェハを前記搬送ロボットで搬送
   して収納する複数個の検査済カセットと、を有し、 前記検査用カセット内に収納された前記半導体ウェハ
   を、前記搬送ロボットで前記検査装置に搬送して、その
   表面を検査し、 検査結果により判定された前記半導体ウェハを、前記搬
   送ロボットにより、分別されてそれぞれの検査済カセッ
   トに収納することを特徴とする半導体ウェハの検査シス
   テム。
2. 【請求項２】 半導体ウェハ表面を検査してその結果を
   分別するための半導体ウェハの検査システムであって、 前記半導体ウェハが収納された検査用カセットと、 前記半導体ウェハを搬送する搬送ロボットと、 水平状態に配置された前記半導体ウェハを垂直状態に配
   置移動する半導体ウェハ立直装置と、 垂直状態に配置された前記半導体ウェハの表面を、光学
   手段により検査する検査装置と、 検査された前記半導体ウェハを前記搬送ロボットで搬送
   して収納するＯＫカセット及びＮＧカセットと、を有
   し、 前記検査用カセット内に収納された前記半導体ウェハ
   を、前記搬送ロボットにより、前記半導体ウェハ立直装
   置を介して前記検査装置に搬送して、その表面を検査
   し、 検査結果により判定された前記半導体ウェハを、前記搬
   送ロボットにより前記ＯＫカセットあるいは前記ＮＧカ
   セットに収納することを特徴とする半導体ウェハの検査
   システム。
3. 【請求項３】 前記検査装置が、垂直状態に配置された
   前記半導体ウェハを側面から光を照射する照射手段と、
   前記半導体ウェハから反射された光を撮像する撮像手段
   と、を備えていることを特徴とする請求項２記載の半導
   体ウェハの検査システム。