JPS62104131A - ウエハ測定装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、ウェハ」−のパターンの寸法測定、合わせ
精度７！Ｉ１１定などを杼うウェハ測定装置に関する。

［従来の技術］ 従来のウェハ４ｌｌ定装置においては、モニタテレビの
画面を観察しながら、ウェハがセットされたＸ−Ｙステ
ージ機構をマニュアル操作し、各チップの基準点（例え
ばチップのコーナ）をパターン検出光学系に位置決めし
、その峙のＸ−Ｙステージの位置座標を装置に読み取ら
せて内部メモリに記憶させて、これを基準として各測定
対象チップのマークパターンとか、測定対象パターンを
パターン検出光学系の観測位置に順次位置決めして測定
することが行われる。

従来、このようなウェハの寸法測定は、バッチ処理にて
行なわれ、半導体製造ライン等から得た特定の選択され
たウェハを順次測定して行くというものである。

［解決しようとする問題点］ ところで、最近では、半導体の高密度化とそのイ、１頼
性の点から１枚１枚の枚低処理による測定が安水され、
その製造量の増加とともに、バッチ処理では追いつかな
い状況にある。

そこで　；ｌ＝導体製造プロセスのラインにこのような
検査装置を配置することが考えられるが、製品の種類が
多様化している現杖から見ると、依然としてバッチ的な
測定処理も必要であり、半導体製造プロセスのラインに
ウェハ測定装置を設けると、この測定装置は、バッチ処
理としての、いわゆるオフラインでの使用ができず、重
複した設備が７殼となるという問題点が生じる。

［発明の目的］ この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決
するとともに、オフラインで使用するウェハ測定装置を
　ｂｌ′、導体製造プロセスのラインに配置して随時イ
ンラインとして使用することができるウェハ７Ｉ＊１定
装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段コ このような目的を達成するために、この発明は、測定対
象となるウェハを測定装置筐体の内部へ搬入するために
筐体に設けられた第１の開口部及び測定済みのウェハを
筐体の外部に搬出するために筐体に設けられた第２の開
口部を（ｆ　していて、筐体内部に配置され、第１の開
口部から搬入されたウェハをＸ−Ｙステージに搬送する
第１の搬送機構と、第１の開口部に連通して着脱可能に
設置され、ウェハを第１の搬送機構へと移送する第２の
搬送機構を有するウェハローダ機構と、筐体内部に配置
され、Ｘ−Ｙステージから送出されたウェハを第２の開
口部に搬送する第３の搬送機構と、第２の開口部に連通
して着脱可能に設置され、送出されたウェハを第３の搬
送機構から笛体外部へと搬出する第４の搬送機構を有す
るウェハアンローダ機構とを備えていて、ウェハローダ
機構及びウェハアンローダ機構を取り外して、゛１′−
導体製造プロセスの製造ラインに配置することができる
というものである。

［作用コ このように筐体側とローダ／アンローダ側とにそれぞれ
搬送機構を設けることにより、容易にローダ／アンロー
ダを筐体側から着脱分離でき、゛１１導体製造プロセス
のラインに専用のウェハ測定装置を設けな（でも、バッ
チ処理用のウェハ４ｕｌｌ定装置を随時゛１へ導体製造
プロセスのラインに挿入してインラインとして使用する
ことができる。

その結東、ウェハ１ｉｔｌｌ定装置を重複して設ける必
要がない。

［実施例コ 以下、図面を参照し、この発明の・実施例について説明
する。

第１図に、この発明によるウェハ測定装置の一実施例の
外観図であり、第２図は、その内部の主要部分のブロッ
ク図、第３図は、第１図におけるＩ−Ｉ断面図、第４図
は、インラインとしての使用時の状態を示す、第１図に
おけるＩ−Ｉ断面図である。なお、これら各図において
同一のものは、同一の符号で示す。

第１図に見るごとく、ウェハ測定装置１は、その最下部
に第２図に見るＸ−Ｙステージ１０等を制御する制御ユ
ニット２が設けられていて、その上部の中央部筐体３の
内部にＸ−ＹステージｌＯが配置されていて、このＸ−
Ｙステージ１０には、ウェハ１２が載置される。

中央部筺体３の内部上側には、第２図に見るような光学
系と検出系とか配置され、中央部筐体３の上部外側には
、操作パネル４が設けられ、この中央部筺体３のヒには
、ＣＲＴディスプレイ装置５が載置されている。

そして、中央部筺体３の左右両側には、ローダ／アンロ
ーダユニット６．７がそれぞれ装着されている。ここで
、左右両側のローダ／アンロータユニット６．７のうち
一方は、ローダとして使用され、他方がアンローダとし
て使用される。８は、ウェハ１２を積層したカセットで
あって、一定間隔で−！−下方向に配置された棚状の支
持縁を有している。そしてこの支持縁に各ウェハ１２を
順次保持して一定距離隔てて積層状態で収納している。

今仮に、例えばローダ側のユニットをローダ／アンロー
ダユニット６としてアンロータ側のユニットをローダ／
アンローダユニット７とすると、ローダ／アンローダユ
ニット６に装着されたカセット８のウェハ１２は、ド側
のウェハ１２から１枚１枚Ｘ−ＹステージｌＯに搬送さ
れ、測定済みのウェハ１２は、ロータ／アンローダユニ
ット７側に移送されて下側から１枚１枚順次積層されて
行く。また、この逆にローダ側のユニットヲローダ／ア
ンローダユニット７としてアンローダ側のユニットをロ
ーダ／アンローダユニット６として動作させることもで
きる。

９　ａ　ｅ　９　ｂは、それぞれ制御ユニット２の両側
に配置された電源部及び印字部であって、その上部には
、前記ローダ／アンローダユニット６．７がそれぞれ載
置される構成を採る。そして、これらは、このローダ／
アンローダユニッ）Ｅ３１７ヲ中央部筺体３に対して着
脱可能に支持している。

さて、ウェハ測定装置１は、ウェハ上のパターンの寸法
測定、パターンの合わせ精度測定などを行うものであっ
て、中央部筐体３の内部には、第２図に見るようにウェ
ハ測定装置１の主要な部分が内蔵されている。

すなわち、ローダ／アンローダ６によりＸ−Ｙステージ
１０のチャック部に搬入されたウェハ１２は、Ｘ−Ｙス
テージ１０においてウェハ１２のオリフラ（オリエンテ
ーションフラット）１３を基準として位置決めされて保
持されるようになっている。

このようにしてウェハ１２の座標系と、ｘ−ｙステージ
１０との座標系とを一致させるようにしている。そして
ウェハ１２の上面は、ハロゲンランプ１６によりミラー
１８．アクロマチックレンズ２０およびハーフミラ−２
２を介して照明される。このようにして照明されたウェ
ハ１２のに面の局所的明暗像は、パターン検出光学系２
４およびモニタ系２５によって観／１ｔ１１される。

パターン検出光学系２４は、対物レンズ２６、前記ハー
フミラ−２１，２２、ハーフミラ−２８、スリット３０
Ｘ、３０Ｙ１　リレーレンズ３２Ｘ。

３２Ｙ１　ミラー３４、シリンドリカルレンズ３６Ｘ、
３６Ｙ、１次元のイメージセンサであるＣＣＤリニアイ
メージセンサ３８Ｘ、３８Ｙかう構成されている。

対物レンズ２６で決まるウェハ而」−の円形視野内の明
暗像は、スリブ）３０Ｘ、３０Ｙを介して視野をさらに
絞られてＣＣＤリニアイメージセンサ３８Ｘ、３８Ｙに
撮像され、また、対物レンズ２６の視野内の明暗像は、
ハーフミラ−２１によってモニタ系２５側へも入射し、
ミラー２７およびリレーレンズ２９を介してテレビカメ
ラ３１の撮像面に結像される。このテレビカメラ２５か
ら出力されるビデ第４３号は、第１図のＣＲＴディスプ
レイ装置５の画面に表示される。

次に、第３図に従ってウェハ１２の搬送処理について説
明する。第３図は、第１図におけるＩ−Ｉ断面図であり
、ローダ／アンローダユニット６は、第１の搬送機構と
してベルト６１を備える搬送機構６０を有していて、ベ
ル）８１は、それぞれ一対のプーリ６２．８２．６３．
６３に架けわたされ、プーリ６２を駆動するモータ６４
により駆動される。ここで、プーリ８３，６３は、ロー
ダ／アンローダユニット６の開口部６ａから外側に突出
している。

一方、中央部筺体３の左右両側には、開口部３ａ、３ｂ
が設けられていて、ローダ／アンローダユニット６を中
央部筺体３に装着する際に、ローダ／アンローダユニッ
ト６の開口部６ａが開口部３ａと嵌合して、前記の突出
したプーリ６３．６３側は、この開口部３ａの内部に挿
入されている。

また、中央部筐体３の内部には、開口部３ａに対峙し、
ｘ−ｙステージ１０との間に、第２の搬送機構としてベ
ルト４１を備える搬送機構４０が設けられている。ベル
ト４１は、それぞれ一対のプーリ４２．４２．４３．４
３に架けわたされ、プーリ４２を駆動するモータ４４に
より駆動される。ここで、プーリ４２，４２は、ローダ
／アンローダユニット６側の突き出したプーリ６３，６
３を挟さみ込むようにその両側に配置されていて、プー
リ４２．４２は、それぞれプーリ６３，６３の下側に配
置された軸と歯ｌ［〔（これらは図示せず）を介して結
合され、モータ４４の回転が伝達される構成を採る。

同様に、ローダ／アンローダユニット７は、第４の搬送
機構としてベル）７１を備える搬送機構７０をイ、「シ
ていて、ベル１−７１は、それぞれ一対のプーリ７２．
７２，７３，７３に架けわたされ、プーリ７２を駆動す
るモータ７４により駆動される。ここで、プーリ７３．
７３は、ローダ／アンローダユニット７の開口部７ａか
ら外側に突出している。そして前記と同様にローダ／ア
ンｏ−タユニット７を中央部筐体３に装着する際に、ロ
ーダ／アンローダユニット７の開口部７ａが開口部３ｂ
と嵌合して、前記の突出したブーＩＪ７３．７３側は、
中央部筺体３の開口部３ｂの内部に挿入されている。

また、中央部筐体３の内部には、開口部３ｂに対峙し、
前記第２の搬送機構４０七Ｘ−ＹステージｌＯを挾んで
対称位置に、第３の搬送機構としてベルト５１を備える
搬送機構５０が設けられている。ベルト５１は、それぞ
れ一対のブーＩＪ５２゜５２．５３．５３に架けわたさ
れ、プーリ５２を駆動するモータ５４により駆動される
。ここで、ブーＩＪ５２，５２は、プーリ４２．４２と
同様に、ローダ／アンローダユニット７側の突き出した
ブーＩＪ７３．７３を挟さみ込むようにその両側に配置
ξされていて、ブーＩＪ５２，５２は、それぞれブー＋
Ｊ７３．７３の下側に配置された軸と歯１１ｔ　（これ
らは図示せず）を介して結合されモータ５４の回転が伝
達される構成を採る。

次に、ウェハ１２のオフラインにおける測定処理の際の
ウェハの搬入／搬出動作について説明する。

まず、ウェハ１２をＸ−Ｙステージ１０ヘロードする場
合には、Ｘ−Ｙステージ１０は、中央部から図面右側の
第２のベルト搬送機構４０側へと移動して、第２のベル
ト搬送機構４０からウニ／Ｘ１２を受は取る位置に待機
する。

一方、ロータ／アンローダユニット６に挿着すれたカセ
ット８の最Ｆ部から取り出されたウエノ１１２がベルト
６１の上に載置され、モータ６４が駆動されてこのウェ
ハ１２が中央部筐体３の開口部３ａ方向へと移送される
。この移送は、プーリ６３、６３．ブーＩＪ４２．４２
の地点で第１のベルト搬送機構６０から第２のベルト搬
送機構４０へとリレーされ、ウェハ１２はモータ４４に
より駆動される第２のベルト搬送機構４０へと渡される
。

ここで、第２のベルト搬送機構４０は、ウェハ１２をＸ
−Ｙステージ１０の方向へと搬送してＸ−Ｙステージ１
０へと渡す。Ｘ−Ｙステージ１０に受は渡されたウェハ
１２は、Ｘ−Ｙステージ１０」二の中央部に吸着固定さ
れ、Ｘ−Ｙステージ１０は、中央部筐体３の中央位置へ
と移動する。

筐体中央位置においてＸ−Ｙステージ１０」―のウェハ
１２は、そのパターンの寸法等の測定が１ｔわれ、この
測定が終了したときに、Ｘ−ＹステージｌＯは、中央か
ら今度は、図面左側の第３のベルト搬送機構５０の方向
へと移動して、第３のベルト移動機構５０に測定済みの
ウエノ１１２を受け渡し、元の中央部位置へと戻る。

第３のベルト搬送機構５０は、Ｘ−ＹステージｌＯから
測定済みのウェハ１２をそのベルト５１にて受け、これ
を第４のベルト搬送機構７０の方向へと移送する。

そして、プーリ５３．５３．プーリ７２．７２の地点で
第３のベルト搬送機構５０から第４のベルト搬送機構７
０へとウェハ１２がリレーされて第４のベルト搬送機構
７０へと受は渡される。

第４のベルト搬送機構７０は、測定済みのウェハ１２を
中央部筺体３の開口部３ｂから外へと搬出シテローダ／
アンローダユニット７側に取り出し、ローダ／アンロー
ダユニット７にセットされているカセット８へとウェハ
１２を収納する。

次に、オンラインとしての動作について説明する。

このウェハ測定装置１をオンラインとして使用する場合
には、着脱できるローダ／アンローダユニット６．７が
取り外される。そして第４図に見るように、半導体製造
ラインに設けられた。ベルト移送機構に連結される補助
移送機構８０．８１が中央部筺体３の両側にローダ／ア
ンローダユニット６．７に代えて装着される。

この補助移送機構は、ローダ／アンローダユニット６．
７の第１．第４のベルト搬送機構６０゜７０と同様な関
係にあるベルト搬送機構８２．８３とこれらベルト搬送
機構８２．８３からウェハ１２をリレー移送するベルト
搬送機構８４．８５とを備えている。

そして、このベルト搬送機構８４．８５がそれぞれ半導
体製造ラインのベルト移送機構に連結される。

さて、製造ライン上において搬送されて宋るウェハ１２
は、ベルト搬送機＋／１８４からベルト搬送機構８２へ
と受は渡されて、第２のベルト搬送機構４０へとリレー
され、ｘ−ｙステージ１０へと渡される。そして測定を
終了したウェハ１２は、Ｘ−Ｙステージ１０から第３の
ベルト搬送機構５０へと移送されて、この第３のベルト
搬送機構５０からベルト搬送機構８３へと渡され、ベル
ト搬送機構８５を経て、製造ライン上のベルト搬送機構
に受は渡される。

このようにローダ／アンローダユニット６．７側と中央
部筐体３側とにそれぞれウエノ１を移送する搬送機構を
設けることにより、筺体側とローダ／アンローダユニッ
ト側とが容易に着脱でき、オンライン使用時に同様な搬
送機構をライン側に設けることで、簡ｑＬにインライン
として製造ラインに組み込めるものである。

以に説明してきたが、この実施例では、ローダ／アンロ
ーダユニット６をローダ側とし、ローダ／アンローダユ
ニット７をアンローダｆｉｌｌとして説明しているば、
これは、とちらをローダ側とし、どちらをアンローダ側
としてもよい。

このようにどちらにもできることにより、インライン配
置としたときに、左右どちら６１１を搬入側にもでき、
操作パネルを常にオペレータの正面側とすることができ
るという利点がある。

また、これらローダ／アンローダユニット６゜７は、中
央部筺体３の左右に配置して、直線上としているが、こ
れは、例えばローダ／アンローダユニット６及び／又は
７を中央部筺体３の裏面側に配置してもよい。

さらに、ベルト搬送機構を用いているので、ベルトの移
動方向を逆転させることにより、ウェハを入り［ｌから
出すことができ、ローダとして使用しているローダ／ア
ンローダユニットをアンローダとして使用することがで
きる。このようにすれば、ローダ／アンローダユニット
は、１つでローダ及びアンローダとして使用することが
できる。

したがって、これらは１つ設けるだけでもよい。

しかし、実施例ではこのベルトによる搬送機構を採用し
ているが、搬送機構は、ベルトによるものに限定される
ものではない。

以上、一実施例について説明したが、この発明はそれだ
けに限定されるものではなく、適宜変形して実施し得る
ものである。

［発明の効果］ 以」−説明したように、この発明によれば、測定対象と
なるウェハを測定装置筐体の内部へ搬入するために筐体
に設けられた第１の開口部及び測定済みのウェハを筐体
の外部に搬出するために筐体に設けられた第２の開口部
を有していて、筺体内部に配置され、第１の開「１部か
ら搬入されたウェハをＸ−Ｙステージに搬送する第１の
搬送機構と、第１の開口部に連通して着脱可能に設置さ
れ、ウェハを第１の搬送機構へと移送する第２の搬送機
構を有するウェハローダ機構と、筐体内部に配置され、
Ｘ−Ｙステージから送出されたウェハを第２の開口部に
搬送する第３の搬送機構と、第２の開口部に連通して着
脱可能に設置され、送出されたウェハを第３の搬送機構
から筐体外部へと搬出する第４の搬送機構を有するウェ
ハアンローダ機構とを備えていて、ウェハローダ機＋Ｍ
及びウェハアンローダ機構を取り外して、半導体製造プ
ロセスの製造ラインに配置することができるようにして
いるので、′１コ導体製造プロセスのラインに専用のウ
ェハ測定装置を設けな（でも、バッチ処理用のウェハ測
定装置を随時半導体製造プロセスのラインに挿入してイ
ンラインとして使用することができる。

その結果、ウェハ測定装置を重複して設ける必要がない
。

【図面の簡単な説明】

第１図に、この発明によるウェハ測定装置の一実施例の
外観図であり、第２図は、その内部の主要部分のブロッ
ク図、第３図は、第１図におけるＩ−Ｉ断面図、第４図
は、インラインとしての使用時の杖態を示す、第１図に
おけるＩ−Ｉ断面図である。 ｌ・・・ウェハ測定装置、２・・・制御ユニット、３・
・・中央部筐体、４・・・操作パネル、５・・・ＣＲＴ
ディスプレイ装置、 ８．７・・・ロータ／アンローダユニット、８・・・カ
セット、９ａ・・・電源部、９ｂ・・・印字部、１０・
・・Ｘ−Ｙステージ、１２・・・ウェハ、２４・・・パ
ターン検出光学系、２６・・・対物レンズ、３０Ｘ、３
０Ｙ・・・スリット、３１・・・テレビカメラ、３８Ｘ
、３８Ｙ・・・ＣＣＤリニアイメージセンサ、 ４０・・・第１のベルト搬送機構、 ５０・・・第２のベルト搬送機構、 ６０・・・第３のベルト搬送機構、 ７０・・・第４のベルト搬送機構、 ８２．８３，８４．８５・・・ベルト搬送機構。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）測定装置本体の筺体内部にＸ−Ｙステージを有す
   るウェハ測定装置において、測定対象となるウェハを前
   記筺体の内部へ搬入するために前記筐体に設けられた第
   １の開口部及び測定済みの前記ウェハを前記筐体の外部
   に搬出するために前記筐体に設けられた第２の開口部を
   有し、前記筺体内部に配置され、前記第１の開口部から
   搬入されたウェハを前記Ｘ−Ｙテーブルに搬送する第１
   の搬送機構と、前記第１の開口部に連通して着脱可能に
   設置され、前記ウェハを第１の搬送機構へと移送する第
   ２の搬送機構を有するウェハローダ機構と、前記筺体内
   部に配置され、前記Ｘ−Ｙステージから送出されたウェ
   ハを第２の開口部に搬送する第３の搬送機構と、第２の
   開口部に連通して着脱可能に設置され、前記送出された
   ウェハを第３の搬送機構から前記筐体外部へと搬出する
   第４の搬送機構を有するウェハアンローダ機構とを備え
   、前記ウェハローダ機構及び前記ウェハアンローダ機構
   が取り外されて半導体製造プロセスの製造ラインに配置
   されることを特徴とするウェハ測定装置。
2. （２）第１の搬送機構及び第２の搬送機構は、それぞれ
   ベルト搬送機構であり、このベルトの方向が逆転制御可
   能であって、第１の搬送機構は逆転制御されたときに第
   ３の搬送機構として動作し、第２の搬送機構は逆転制御
   されたときに第４の搬送機構として動作し、第１の開口
   部と第２の開口部とは同一のものであって、ウェハロー
   ダ機構は、ウェハアンローダ機構としても機能すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のウェハ測定装
   置。
3. （３）第１の搬送機構、第２の搬送機構、第３の搬送機
   構及び第４の搬送機構は、それぞれベルト搬送機構であ
   り、ウェハローダとウェハアンローダとは、ローダ／ア
   ンローダユニットにより構成され、搬入・搬出方向を選
   択できることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   ウェハ測定装置。