JP2000021955A - 半導体ウエハの外観検査装置 - Google Patents

半導体ウエハの外観検査装置

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JP2000021955A JP19673798A JP19673798A JP2000021955A JP 2000021955 A JP2000021955 A JP 2000021955A JP 19673798 A JP19673798 A JP 19673798A JP 19673798 A JP19673798 A JP 19673798A JP 2000021955 A JP2000021955 A JP 2000021955A
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Mitsuaki Hagio
光昭 萩尾
Ichiro Moriyama
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 走査性能が高く、走査速度の速い、かつ作業
効率のよい半導体ウエハの外観検査装置を得る。 【解決手段】 本発明の半導体ウエハの外観検査装置は
Ｘ−Ｙテーブル1 と、上下方向の駆動と周方向の回転を
行うステージ駆動部2 と、ステージ駆動部2 の上に固定
されたウエハステージ3 と、Ｘ−Ｙテーブルとステージ
駆動部とを制御する制御部と、検査用測定器とを備え、
Ｘ−Ｙテーブルを駆動させて半導体ウエハの全領域を走
査しながら、ステージ駆動部の上下駆動により半導体ウ
エハと測定器との距離を調整するもので、制御部は、ピ
ッチングおよびたわみに基づく上下量、Ｘ軸およびＹ軸
のヨーイング量、Ｘ軸とＹ軸の直角度のずれ量のそれぞ
れの誤差量を予め記憶させた記憶部と、それぞれの誤差
量に応じた補正量を演算する演算部とを有し、それぞれ
の補正量を動作指令として駆動部に与える構成である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造プロセ
スにおけるウエハの外観検査装置に関するもので、とく
に検査用カメラや顕微鏡のレンズの焦点合わせ、被検査
ウエハの位置修正など走査性能の向上に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、ウエハ外観検査装置における測定
器の光学系レンズの焦点合わせには、モニターにて像を
確認しながらピントリングを手動にて回転させるマニュ
アル方式のほか、自動焦点方式としてレンズを前後に動
かして像のコントラストが最大になる位置を検出した
り、受光素子を用い像の位相差が小さくなる位置を検出
して、像の焦点を合わせるなど、測定器側に焦点合わせ
機構がついていた。また、走査方向に対する被検査ウエ
ハの結晶方向あるいはパターン溝方向を合わせるには、
Ｘ−ＹテーブルのＸ軸Ｙ軸の２軸の合成を行ったり、ウ
エハステージを回転方向に駆動する軸を備えているもの
ではモニターを監視しながら位置修正していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ウエハ走査
時における、Ｘ−Ｙテーブルの各部品加工組立精度や案
内ガイドの精度の誤差を要因とするピッチングやベース
のたわみ、あるいはヨーイングによるウエハ走査面の変
化に対して、従来のマニュアル方式による測定器の焦点
合わせでは、人手による調整のため検査中はつねにモニ
ターを監視していなければならず作業効率が悪く、測定
器側の自動焦点合わせでは、像の焦点合わせに時間がか
かるため、走査速度があげられず検査時間が増大し、ス
ループットが長くなるなどの問題があった。また、走査
方向に対する検査ウエハの結晶方向あるいはパターン溝
の方向あわせは、Ｘ−ＹテーブルのＸ軸Ｙ軸の２軸の合
成を行っても、走査によりパターン溝が測定視野からは
ずれるのを防ぐことはできるが、結晶方向あるいはパタ
ーン溝の方向の走査方向に対する傾きそのものは修正す
ることができないなどの問題点があり、ウエハステージ
を回転方向に駆動する軸を備えているものでも人手によ
る調整のため検査中はつねにモニターを監視していなけ
ればならず、作業者はウエハ上の異物や外観不良の検査
という本来の作業以外に、被検査ウエハの位置修正も行
わなければならないという問題点があった。そこで、本
発明は装置の上下誤差、ヨーイング量、直角度誤差を予
め記憶させこれを基に自動的に誤差を補正し移動直線性
を一定に保つことにより、走査性能が高く、走査速度が
速くかつ、作業効率の高い半導体ウエハの外観検査装置
を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明はＸ軸およびＹ軸にそれぞれ駆動部を有する
Ｘ−Ｙテーブルと、前記Ｘ−Ｙテーブルの最上部に固定
され上下方向の駆動と周方向の回転を行うステージ駆動
部と、前記ステージ駆動部の上に固定されたウエハステ
ージと、前記Ｘ−Ｙテーブルおよび前記ステージ駆動部
とを制御する制御部と、検査用測定器とを備え、前記Ｘ
−Ｙテーブルを駆動させて半導体ウエハの全領域を走査
しながら、前記ステージ駆動部の上下駆動により前記半
導体ウエハと前記検査用測定器との距離を調整し、異物
や外観不良を検査する半導体ウエハの外観検査装置にお
いて、前記制御部は、前記Ｘ−Ｙテーブルの全可動領域
におけるピッチングおよびたわみに基づく上下量、Ｘ軸
およびＹ軸のヨーイング量、Ｘ軸とＹ軸の直角度のずれ
量のそれぞれの誤差量を予め記憶させた記憶部と、前記
それぞれの誤差量に応じた補正量を演算する演算部とを
有し、前記それぞれの補正量を動作指令として前記Ｘ−
Ｙテーブルの駆動部および前記ステージ駆動部に与える
構成にしている。上記手段により、走査時におけるＸ−
Ｙテーブルの任意の位置において、あらかじめ把握して
おいた調整量だけ、走査動作指令時にウエハステージが
自動的に上下し、Ｘ軸Ｙ軸互いのヨーイング分の補正を
行い、半導体ウエハの結晶方向やパターン溝方向に対し
て微動回転補正するので、走査面高さや走査移動直線性
が一定となり、半導体ウエハと測定器までの距離を一定
とすることができ、走査方向に対する半導体ウエハの結
晶方向あるいはパターン溝の方向を一定に保つことがで
きる。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図に基づいて詳
細に説明する。図１は、Ｘ−Ｙテーブルとステージ駆動
部の斜視図、図２は半導体ウエハの外観検査装置の側面
図である。図において、１はＸ−Ｙテーブル、２はステ
ージ駆動部、３はウエハステージ、４は半導体ウエハで
ある。Ｘ−Ｙテーブル１はベース１１、Ｘ軸移動テーブ
ル１３、Ｙ軸移動テーブル１５からなる。ベース１１の
上にＸ軸ガイドレール１２が固定されている。Ｘ軸ガイ
ドレール１２にはめ合うガイドブロック（図示していな
い）上に、Ｘ軸移動テーブル１３が固定されている。ベ
ース１１とＸ軸移動テーブル１３はリニアモータとなっ
ており、電機子巻線を備えた固定子がベース１１に、マ
グネットを備えた移動子がＸ軸移動テーブル１３に埋設
してあり、Ｘ軸移動テーブル１３は、Ｘ軸ガイドレール
１２により案内されＸ軸方向に移動できる。Ｘ軸移動テ
ーブル１３上には、Ｘ軸ガイドレール１２に直交した方
向にＹ軸ガイドレール１４が固定されており、Ｙ軸ガイ
ドレール１４にはめ合うガイドブロック（図示していな
い）上に、Ｙ軸移動テーブル１５が固定されている。
【０００６】Ｘ軸移動テーブル１３とＹ軸移動テーブル
１５にはリニアモータとなっており、Ｘ軸移動テーブル
１３は移動子とともに電機子巻線を備えた固定子が埋設
してあり、Ｙ軸移動テーブル１５にはマグネットを備え
た移動子が埋設してある。Ｙ軸移動テーブル１５は、Ｙ
軸ガイドレール１４により案内されＹ軸方向に移動でき
るとともに、Ｘ軸の動作によりＸ軸方向にも移動でき
る。ステージ駆動部２はＹ軸移動テーブル１５の上に回
転形モータ２１を固定し、その回転部の先端に旋回ベー
ス２２が固定されており、旋回ベース２２上に、上下軸
機構部２３があり、その上部にウエハステージ３を設け
ている。従って、ウエハステージ３は、Ｘ−Ｙ軸方向に
移動できるとともに回転動作および上下動作ができるよ
うになっていて、このウエハステージ３の上に半導体ウ
エハ４を載せるようになっている。ウエハステージ３に
対向した位置に検査用測定器５２が測定器ベース５１に
固定して配置してある。
【０００７】つぎに、動作について述べる。図３は上下
方向に補正を行う状況を示した側面図、図４はＹ軸方向
に補正を行う状況を示した側面図、図５はＸ軸方向に補
正を行う状況を示した側面図である。 走査高さＨの補正を行う。図３において、ＲH0は補正
を行わない時の半導体ウエハ４の中心の軌跡、ＬH1は補
正を行った時の半導体ウエハ４の中心の軌跡、ＲH は任
意の点における上下方向の補正量、ＷH1は補正を行った
時の半導体ウエハ４の位置、ＳH1は補正を行った時のウ
エハステージ３の位置、ＷH0は補正を行なわない時の半
導体ウエハ４の位置、ＳH0は補正を行なわない時のウエ
ハステージ３の位置である。半導体ウエハ４は、Ｙ軸移
動テーブル１５によって走査されるが、Ｙ軸移動テーブ
ル１５を構成する各部品の加工組立精度や案内ガイドの
精度の誤差を要因とするピッチングや移動物の位置によ
るベースのたわみあるいは自重によるベースのたわみに
より軌跡ＲH0が変化する。この変化量を予め測定し、図
示しない制御器側にデータテーブルとしてもたせてお
き、Ｙ軸移動テーブル１５の走査時に検査用測定器５２
の焦点距離が一定になるようにプログラムしてある動作
指令によってウエハステージ３を図３のように上下させ
る。このようにすると、走査高さＨは軌跡ＲH のように
一定になる。
【０００８】Ｘ軸およびＹ軸のヨーイングの補正を行
う。図４、図５において、ＬX0, ＬY0は補正を行わない
時の半導体ウエハ４の中心の軌跡、ＬX1, ＬY1は補正を
行った時の半導体ウエハ４の中心の軌跡、ＲY は任意の
点におけるＹ軸方向の補正量、ＷX0, ＷY0は補正を行な
わない時の半導体ウエハ４の位置、ＳX0, ＳY0は補正を
行なわない時のウエハステージ３の位置、ＷX1, ＷY1は
補正を行った時の半導体ウエハ４の位置、ＳX1, ＳY1は
補正を行った時のウエハステージ３の位置、ＲY は任意
の点におけるＹ方向の補正量、ＲX は任意の点における
Ｘ方向の補正量である。前述の走査高さの補正と同様に
Ｘ軸のヨーイング分を、予め測定し、図示しない制御器
側にデータテーブルとして記憶させておく。そうすると
Ｙ軸移動テーブル１５の走査時に一定になるようにプロ
グラムしてある動作指令によってウエハステージ３をヨ
ーイングなく直進させることができる。Ｙ軸のヨーイン
グ分は図５のように上記と同様にＸ軸で補正させる。こ
のようにするとヨーイングを生ずることなく直進させる
ことができる。
【０００９】Ｘ軸とＹ軸との直角度のずれの補正を行
う。Ｘ軸とＹ軸の直角度がずれている場合、ウエハステ
ージ３の任意の位置における走査方向に対する半導体ウ
エハ４の結晶方向あるいはパターン溝の方向がずれてい
くことに対しても、その直角度の誤差を事前に把握し、
図示しない制御器側にデータテーブルとしてもたせてお
き、Ｙ軸移動テーブル１５の走査時に走査方向に対する
半導体ウエハ４の結晶方向あるいはパターン溝の方向が
一定になるようにプログラムしてある動作指令によって
ウエハステージ３を回転軸モータ２１により微動回転さ
せて方向を修正する。このようにすると直角度のずれが
なく走査させることができる。
【００１０】このように、走査高さが一定となるため、
移動直線性の走査性能が向上し、測定器側による焦点合
わせは不要となり、走査速度が向上できる。さらに、ス
ループットを向上することができるうえ、走査方向に対
する半導体ウエハの結晶方向あるいはパターン溝の方向
を一定にするため、作業者によるウエハの位置修正は不
要となり、ウエハ上の異物や外観不良の検査作業に集中
することができる。
【００１１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば装置
の上下誤差、ヨーイング量、直角度誤差を予め記憶させ
これを基に自動的に誤差を補正し移動直線性を一定に保
つようにしたので、移動直線性の走査性能が向上し、走
査速度を上げることができ、さらに作業効率を向上でき
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＸ−Ｙテーブルとステージ駆動部の斜
視図である。
【図２】本発明の半導体ウエハの外観検査装置の側面図
である。
【図３】本発明による上下方向に補正を行う状況を示し
た側面図である。
【図４】本発明によるＹ方向に補正を行う状況を示した
側面図である。
【図５】本発明によるＸ方向に補正を行う状況を示した
側面図である。
【符号の説明】
１：Ｘ−Ｙテーブル １１：ベース １２：Ｘ軸ガイドレール １３：Ｘ軸移動テーブル １４：Ｙ軸ガイドレール １５：Ｙ軸移動テーブル ２：ステージ駆動部 ２１：回転形モータ ２２：旋回ベース ２３：上下軸機構部 ３：ウエハステージ ４：半導体ウエハ ５：検査装置 ５１：測定器ベース ５２：検査用測定器 ＬH0，ＬX0, ＬY0：半導体ウエハ中心の軌跡（補正前） ＬH1，ＬX1, ＬY1：半導体ウエハ中心の軌跡（補正後） ＷH0，ＷX0, ＷY0：半導体ウエハの位置（補正前） ＷH1，ＷX1, ＷY1：半導体ウエハの位置（補正後） ＳH0，ＳX0, ＳY0：ウエハステージの位置（補正前） ＳH1，ＳX1, ＳY1：ウエハステージの位置（補正後） ＲH ，ＲX , ＲY ：任意の点の補正量
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 萩尾 光昭 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号 株式会社安川電機内 (72)発明者 盛山 一郎 東京都青梅市新町６丁目16番地の３ 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 Ｆターム(参考） 2F069 AA12 AA60 BB15 DD15 DD16 EE04 EE09 EE11 EE12 EE23 JJ15 JJ17 MM24 MM34 2G051 AA51 AB02 AC22 DA07 DA08 DA09 EA14 4M106 CA38 CA41 DB18 5F031 GG12 KK09

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｘ軸およびＹ軸にそれぞれ駆動部を有す
    るＸ−Ｙテーブルと、前記Ｘ−Ｙテーブルの最上部に固
    定され上下方向の駆動と周方向の回転を行うステージ駆
    動部と、前記ステージ駆動部の上に固定されたウエハス
    テージと、前記Ｘ−Ｙテーブルおよび前記ステージ駆動
    部を制御する制御部と、検査用測定器とを備え、前記Ｘ
    −Ｙテーブルを駆動させて半導体ウエハの全領域を走査
    しながら、前記ステージ駆動部の上下駆動により前記半
    導体ウエハと前記検査用測定器との距離を調整し、異物
    や外観不良を検査する半導体ウエハの外観検査装置にお
    いて、 前記制御部は、前記Ｘ−Ｙテーブルの全可動領域におけ
    るピッチングおよびたわみに基づく上下量、Ｘ軸および
    Ｙ軸のヨーイング量、Ｘ軸とＹ軸の直角度のずれ量のそ
    れぞれの誤差量を予め記憶させた記憶部と、前記それぞ
    れの誤差量に応じた補正量を演算する演算部とを有し、
    前記それぞれの補正量を動作指令として前記Ｘ−Ｙテー
    ブルの駆動部および前記ステージ駆動部に与えることを
    特徴とする半導体ウエハの外観検査装置。
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