JPS6159258A - 薄片の表面欠陥検出装置 - Google Patents

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、超音波探傷法によりシリコンウェハー等の薄
片の表面欠陥を検出する装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来にあって、シリコンウェハー等の薄片の表面欠陥を
検出する場合は、水中に浸漬した薄片を固定とし、探触
子をジグザグ或いはＸ−Ｙ軸方向へ方形状に移動させて
走査する方法が採られていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上記従来の探傷法では、直径６インチの大き
さの薄片表面を探傷するのに、３００秒程かかり、非能
率的であった。

また水中浸漬による探傷法では、気泡の発生が少ないこ
と、浮遊物等の異物が混入してないことが大切である。

然しなから、これまでの水中ｔｉ？Ｒによる超音波探傷
法では、上述の気泡の発生及び異物の混入の具体的な対
策がなされていな・いのが現状である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は従来の上記欠点に鑑みてこれを改良除去したも
のであって、被検薄片装入用の搬送装置と、該搬送装置
の終端側に設置され、被検薄片を載置した状態で回転さ
せる円盤及び該円盤の昇降機構を備えた被検薄片の取出
装置と、前記円盤上に載置された被検薄片を搬送方向と
直交する方向からチャックし、被検薄片の心出しを行う
位置決め装置と、水槽と、該水槽内に配設された探触子
を支持し、該探触子を直線往復動させる探触子の送り装
置と、下方先端部に被検薄片の吸着部を有し、回転及び
昇降自在な２重管構造のサンプルホルダーと、該サンプ
ルホルダーを前記円盤及び水槽の間で旋回させるハンド
ラー装置と、前記サンプルホルダーの旋回範囲内に設置
された被検薄片搬出用の搬送装置とで薄片の表面欠陥検
出装置を構成することにより、被検薄片を高速回転させ
なから探触子を直線状に移動させて探傷を行い、坏傷に
要する時間の短縮及び高精度の探傷を実現せんとするも
のである。

以下に本発明装置の構成を図面に示す実施例に基づいて
、更に詳細に説明すると次の通りである。

〔実施例〕

第１図は表面欠陥検出装置への全体を示す平面図、第２
図は間正面図、第３図は同右側面図である０表面欠陥検
出装置Ａは、シリコンウェハー等の被検薄片１の装入用
搬送装置Ｂと、被検薄片１の取出装ＷｔＣと、位置決め
装ＷＤと、水ｔＩＩＥと、水漕Ｅ内に配置された探触子
２の送り装ｙｔＦと、サンプルホルダー〇と、該サンプ
ルホルダーＧを旋回させるハンドラー装置Ｈと、被検薄
片ｌの門出用搬送装置Ｊとで構成されている。

装入用搬送装置Ｂは、被検薄片１を多数枚積層してなる
キャリア３のセット部を有し、断面円形状のベルト４を
両端に配置してなる搬送路５が前記セット部に連続して
いる。６はベルト４，４間に設置されたテーブルである
。

被検薄片１の取出装？ｉＩＣは、前記搬送装５ｉＢの終
端側に配置されており、第４図及び第５図に示すように
構成されている。すなわち、取出装置Ｃは、テーブル６
の終端側下方に設置されており、ベフド７上に固定設置
されたエアーシリンダ８を有している。該シリンダ８の
ピストンロッド先端には台枠９が取り付けられておりミ
更に該台枠９に被検薄片回転用のモータ１０が固定され
ている。

１１はモータ１０の回転軸先端に取り付けられた被検薄
片ｇ１用の円盤である。この円盤１１は、前記テーブル
６の終端側に形成された丸孔１２内に位置しており、従
ってエアーシリンダ８の動作に応じて丸孔１２内を通過
し、第５図の鎖線の位置と実線の位置との間を昇降する
。実線の状態にあっては、搬送ベルト４．４に載置され
て搬送される被検薄片１の下方に位置している。鎖線の
状態にあっては、円盤１１が搬送ベルト４．４上の被検
薄片１を押し上げてｔ、Ｕ送ベルト４．４から被検薄片
１を移し取る。

なお、第４図において、４３は円盤１１上に載置された
被検薄片１の載置状態を確認するための光電センサー等
の検出素子である。この実施例の場合、被検薄片ｌに照
射した反射光レベルを検出することで、被検薄片１の切
欠部１ａがどの位置にあるかを検出するようにしている
。

位置決め装置りは、第４図及びｆｆ１５図に示す如り、
搬送ベルト４．４の終端側において１股送方向と直交す
る方向に配置されたチャック１３．１４を有している。

チャック１３は、二叉伏をしており、支持ポスト１５の
上端部で摺動自在に百挿支持されたロッド１６の先端部
に固定されている、１７は、ロッド１６を摺動させるた
めのエアーシリンダである。

またチャック１４は、平板状をしており、支持ボスＨ５
の上端部でロッドｌＢが摺動自在にＨｔ）ＩＮ支持され
、該ロッド１８の先端部に固定されている。１９け、口
７ド１８を摺動させるためのエアーシリンダであろうこ
れらのチャック１３及び１４は、同）用して世１し量だ
け摺動するようになされている。

第１０図は、位置決め装置りの他の実施例を示すもので
ある。この実施例は、エアーシリンダー５０とロッド５
１とを水平方向に並列配置し、ピストンロッド５０ａの
先端とロフト５１の先端とにチャック固定用部材５２を
連結している。そして、該チャック固定用部材５２に平
面視の状態で円弧状のチャック５４をボルト５３等で取
り付けている。チャック５４の内周面側の曲率は、対象
とする被検薄片１の外周はの曲率と同じである。またチ
ャック５４は対向して２個が設置されている。このよう
な構成のチャック５４．５４であれば、被検薄片１の外
周端面に密着してこれを保持することができ、両者の相
対的な位置ズレの心配がないので、被検薄片１の心合わ
せ精度を向上させることが可能である。

水槽Ｅは、第２図及び第３図を見れば明らかなように、
その上端部は波形に形成されており、水槽下面より供給
される清水（供給部については図示せず）のオーバーフ
ローが水槽全周面から均一に行われるようになされてい
る。また水槽Ｅの上部においては、水平方向の水流をつ
くるようになされている。これは、水槽外に設置したポ
ンプによって水槽内の水を循環することで、実現してい
る。

探触子２の送り機構Ｆは、第１図乃至第３図及び第６図
に示す如く、水槽Ｅに近接した位置に設置されており、
案内ベッド２０上に載置されたスライダ２１を有してい
る。該スライダ２１の一端側には、送りモータ２２に取
り付けられたスクリュー軸２３が螺合貫通している。ま
たスライダ２１の他端側には、探触子２の垂直支持アー
ム２４が螺合貫通して垂設されており、該垂直支持アー
ム２４の下端側に水平支持アーム２５が支持されている
。探触子２は、この水平支持アーム２５に三個取り付け
られている。

各探触子２は、超音波ビームが被検薄片ｌの同一点で集
合するようにその角度が決定されている。

探傷方法については後述する。

次に、被検薄片１を吸着保持した状態で水ｔＭＥ内に浸
漬させてこれを回転させるサンプルホルダー〇及び咳サ
ンプルホルダー〇を前記取出装置Ｗｃと水槽Ｅとの間で
旋回させるハンドラー装置Ｈについて説明する。第１図
乃至第３図及び第６図乃至第９図に示す如く、ハンドラ
ー装置ｔｌは、旋回アーム２６の回転軸２７をターンテ
ーブル２８に回転自在に取り付けてあり、該回転軸２７
の下端側に旋回用モータ２９を連結している。この実施
例の場合、旋回アーム２６の旋回角度は９Ｇ”である。

サンプ７Ｌ／　ｙｈ　）ＬｔダーＧは、外ｆｆ１３０．
内ｖＩ３１（７）　２重管構造を呈しており、外筒３ｏ
が前記旋回アーム２６の先端に貫通して取り付けられ、
昇降自在である。

内筒３１は、外筒３０の内部に回転自在に支持されてい
る。３２は、サンプルホルダーＧを旋回アーム２６へ取
り付けるための筐体である。筐体３２の側面には、サン
プルホルダー〇を昇降させるためのモータ３３が取付固
定されており、その回転軸先端にはピニオン３４が取り
付けられている。ピニオン３４は、外筒３０に刻設され
たラック３５と噛合する。外筒３゜の上端側には、ギヤ
ボックス３６が取り付けられている。３７はギヤボック
ス３６の上端側に取り付けられたモータであり、その回
転軸の先端にはギヤ３８が固定されている。３９は内ｖ
１３１の上部に固定されたギヤであり、前記モータ３７
のギヤ３８と噛合する。

従って、サンプルホルダー〇はラックビニオン機構によ
り昇降自在であると共に、内筒３１が外筒３０内で回転
自在である。

前記内’ｉ’ｆｊ３１の上端側は、ギヤボックス３６を
貫通しており、ロータリージツイント４０を介して負圧
源（図示せず）に連通している。

また内ｖ１３１の下端側には、被検薄片１を’ｉｌｌ＠
保持するための治具４１が取り付けられている。４２は
該治具４１の凹部内に取り付けられた例えばゴム等の緩
衝材である。これらの治具４１及び１１１Ｈ材４２が内
ｗ１３１を介して負圧源に連通ずることは当然のことで
ある。

被検薄片搬出用の搬送装置Ｊは、第１図に示す如く、前
記旋回アーム２６の旋回範囲内に設置されている。基本
的な構成は、装入用の搬送装ｒｆｉＢと同じであるので
ここでの説明は省略する。

次に、上述の如く構成された被検薄片１の表面欠陥検出
装置への勅作恕様を説明する。

ところで、運転開始状筋にあって、旋回アーム２６は取
出装置Ｃの側へ旋回しており、サンプルホルダーＧは取
出装置Ｃの円盤１１の上方へ待機している。

先ず、装入用の搬送波ｆｆＢより被検薄片１が搬送され
て来ると、その終端側において、取出装置Ｃのエアーシ
リンダ８が上昇し、円盤１１を押し上げて搬送ベルド４
．４上の被検薄片１を該円盤１１上へ移載する。そして
、この状態で回転用モータ１０が回転を始める。これと
同時に、検出素子４３が被検薄片１の形状を検出する。

形状の検出は、被検薄片１へ照射した反射光レベルを検
出素子４３で検出することにより、被検薄片１の切欠部
１ａがどの回転角度位置にあるかを知ることが可能であ
る。

このようにして切欠部１ａの位置を検出した後は、咳切
欠部１ａが位置決め装ｆｆＤのチャック１４と対向する
位置で円盤１１の回転を停止させる。切欠部１ａの位置
を検出するのは、後述する表面欠陥の探傷時に欠陥が被
検薄片１のどの位置にあるかを知るためである。ｆ８る
後は、位置決め装置りのエアーシリンダ１７．１９を動
作させて被検薄片１をチャック１３．１４で挟持するこ
とで被検薄片ｌの心出しを行う。

被検薄片ｌの心出しが完了した後は、図示しない負圧源
に連通ずる内筒３１を介して被検薄片１を吸着し、これ
を保持する。このとき、チャック１３゜工４はそれぞれ
後退復帰する。

次に、ハンドラー装置Ｈの旋回用モータ２９を動作させ
て、旋回アーム２６を第１図において時計方向へ９０°
旋回させ、吸着保持した状態の被検薄片１を水槽Ｅの上
方へ移動させる。そして、この位置でモータ３３を動作
させ、ピニオン３４．外筒３０のラック３５を介してサ
ンプルホルダー〇を下降させ、第２図、第３図、第６図
等に示す如く、被検薄片ｌを水槽Ｅ内へ浸漬する。

然る後は、回転用モータ３７を動作させて内筒３１を回
転させることで内ｍ３１の下端吸着治具４１に吸着され
た被検薄片１を回転させる。そして、探触子２を励振さ
せて超音波ビームを被検薄片１の表面（第６Ｗ！Ｊの下
方面）へ照射する。この実施例では、三個の探触子２よ
り照射される超音波ビームが被検薄片１表面の間一点で
収束するように各探触子２の位置決めがなされている。

探傷は、同時に二個の探触子２を交互に励振させ、励振
後は全部の探触子２で反射エコーを受信するようにして
いる。これは探傷精度を向上させるためである。

探触子２で受信される反射エコーは、表面欠陥により乱
反射したものであり、従ってこの反射エコーを受信する
ことで、欠陥の有無を検知でき、また反射エコーの受信
レベルを検出することで欠陥の大きさを検知することが
可能である。

然しながら、探触子２を固定した状態では被検薄片１の
一部のみしか行えない、それで、本装置Ａでは回転状態
の被検薄片工の外周端側から中心側へ向けて直線状に探
触子２を移動させることで、被検薄片１表面の前面探傷
を短時間で行うようにしている。この方法で行うと、例
えば、直径６インチの大きさの被検薄片ｌでは、探傷時
間は約１０秒である。探触子２の上記直線移動は、第１
図及び第３図に示すモータ２２を動作させて行う、この
モータ２２の回転により、図示しない、傘歯車機構等を
介してスクリユー軸２３を回転させ、スライダー２１を
案内ベッド２０上で摺動させることにより行う、ところ
で、被検薄片１の切欠部１ａの位置は予め決定されてお
り、その状態から被検薄片１を回転させて探傷するので
、被検薄片ｌの回転角度と探触子２の送り量とから欠陥
の位置を知ることが可能である。必要であれば、この欠
陥の位置信号を取り出して、これを表示すればよい。

而して、この探傷時にあうで、本実施例では水槽Ｅの下
面側から清水を供給して上端周縁から均一にオーバーフ
ローさせることで、浮遊物の除去及び気泡の発生をなく
すようにしている。また被検薄片１の浸漬時に、被検薄
片１表面に付着する気泡を水槽上部に形成した水平方向
の清水の流れで除去するようにしている。これにより、
探傷精度の向上を図ることが可能である。

このようにして被検薄片１表面の欠陥検出を行った後は
、回転用モータ３７を停止させると共に昇降用のモータ
３３を逆転させて、サンプルホルダーＧを上昇させ、被
検薄片１を水槽Ｅの上方へ移動させる。このとき、送り
機構Ｆのモータ２２は逆転し、探触子２を直線状に後退
復帰させる。

次に、旋回用のモータ２９を逆転させ、旋回アーム２６
を第１図の鎖線で示す位置へ旋回させる。つまり、探傷
後の被検薄片ｌを搬出用の搬送装置Ｊへ移動させる。然
る後は、負圧源への連通を遮断することで、被検薄片ｌ
の吸着保持を解放し、被検薄片１を搬送ベルト４．４上
へ移載する。搬送ベルト４．４は、上記被検薄片１を空
のキャリア３へ搬送し、これに収納させる。旋回アーム
２６は、被検薄片ｌを移載した後は取出袋ｒｔＣの円盤
１１の上方へ後退復帰し、次サイクルに対応するべくこ
の位置で待機する。

これで、１サイクルが終了する。以後は上述の動作を繰
り返すことで、装入側のキャリア３内の被検薄片１全部
の探傷を行い、新しいキャリア３・　と交換する。これ
は、搬出側においても同様である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明にあっては、シリコンウェハ
ー等の薄片表面の欠陥検出を全て自動的に行うことがで
きる。また探触子による欠陥の検出は、被検薄片を回転
させ、探触子を被検薄片の外周端縁側から中心側へ直線
状に移動させて行っており、探傷に要する時間を著しく
短縮することが可能である。それに、被検薄片の回転角
度信号と探触子の位置信号とから欠陥が被検薄片のどの
位置に存在するかを検知することが可能である。

また、清水を水槽下面側から供給して上端周縁からオー
バーフローさせており、探傷の障害となる気泡の発生並
びに浮遊物の除去を行うことが可能である。更に、被検
薄片の水槽内への浸漬時に被検薄片表面（下面側）に付
着する気泡を水槽上部の水平流で除去することができ、
精度の高い超音波探傷が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は欠陥検出装置の全体を示す平面図、第２図は同
正面図、第３図は同右側面図、第４図は位置決め装置を
示す平面図、第５図は取出装置を示す右側面図、第６図
はへンドラー装置、サンプルホルダー、送り装置を示す
正面図、第７ｖｌＪはサンプルホルダーの一部断面拡大
図、第８図はサンプルホルダーの縦断面図、第９図は第
８図の■−■線断面図、第１０図は位置決め装置の他の
実施例を示す平面図である。 １・・・被検薄片　　　　Ｂ・・・装入用搬送装置１１
・・・円ｉ　　　　　　　ｃ・・・取出装置Ｄ・・・位
置決め装置　　Ｅ・・・水槽２・・・探触子　　　　　
Ｆ・・・送り装置Ｇ・・・サンプルホルダー Ｈ・・・ハンドラー装置　Ｊ・・・搬出用搬送装置特許
出願人　　　住友金名工業株式会社代　理　人　　　弁
理士　内田敏彦 第１図　　　　　　　。 第２図 第３■ 「゛１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、被検薄片装入用の搬送装置と、該搬送装置の終端側
   に設置され、被検薄片を載置した状態で回転させる円盤
   及び該円盤の昇降機構を備えた薄片の取出装置と、前記
   円盤上に載置された薄片を搬送方向と直交する方向から
   チャックし、被検薄片の心出しを行う位置決め装置と、
   水槽と、該水槽内に配設された探触子を支持し、該探触
   子を直線往復動させる探触子の送り装置と、下方先端部
   に被検薄片の吸着部を有し、回転及び昇降自在な２重管
   構造のサンプルホルダーと、該サンプルホルダーを前記
   円盤及び水槽の間で旋回させるハンドラー装置と、前記
   サンプルホルダーの旋回範囲内に設置された被検薄片搬
   出用の搬送装置とで構成したことを特徴とする薄片の表
   面欠陥検出装置。