JP2004226109A - 表面検査装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ウェーハ5を保持し回転可能なウェーハチャック38を具備するチャックユニット33と、前記ウェーハチャックの回転中心を中心として近接離反可能な対のアライメントプレート64f,64r,65f,65r,66f,66rを具備し、該アライメントプレートでウェーハを挾持してウェーハチャックとウェーハとのセンタリングを行う。
【選択図】 図4
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体製造工程で、ウェーハ等の基板に付着する異物、基板表面の傷を検査する表面検査装置であり、特に基板のセンタリング機能を具備する表面検査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
シリコン等半導体のウェーハに多数の半導体素子が形成されて半導体装置が製造されるが、高密度集積化の為、加工は増々微細化され、更に歩留りの向上の為、ウェーハの大径化が増々促進されている。
【0003】
高密度集積化、微細化に伴いウェーハに付着する異物は製品品質、製品の歩留りに大きく影響する。この為、半導体製造工程には検査工程が組込まれ、検査装置によりウェーハの表面検査を行い、ウェーハに付着した異物の付着状況或は傷の有無等を検査している。
【0004】
ウェーハの表面検査はウェーハを高速で回転し、ウェーハ表面にレーザ光線を照射して円周方向に走査し、ウェーハ表面で反射されるレーザ光線を受光し、反射状況により異物付着、傷の有無等を検出している。
【0005】
上記した様に、ウェーハは増々大径化する一方、更に検査時間を短縮し、生産性を向上させることが求められており、検査時のウェーハ回転速度も増大されている。従って、ウェーハの検査時、保持されたウェーハには大きな遠心力が作用する。又、ウェーハ中心と表面検査装置の回転中心との偏心量はウェーハに作用する遠心力に大きく影響する。
【0006】
更に、ウェーハ表面上の異物、傷を検出した場合、異物、傷の位置(座標)はウェーハのエッジを基準として示される。ウェーハのエッジは表面検査装置に保持され、回転された状態で検出されるが、ウェーハの偏心量が大きい場合は回転によりウェーハのエッジが大きく移動することとなり、正確にエッジを検出することが難しくなり、基準座標の精度が悪くなる。この為、検出された異物、傷の位置情報の精度も低下する。
【0007】
この為、表面検査装置にウェーハを保持させる場合に、ウェーハ中心と表面検査装置の回転中心とは正確に一致させる必要がある。
【0008】
従来、ウェーハのセンタリングは、表面検査装置の他に別途センタリング装置を具備しており、該センタリング装置でウェーハのセンタリングを行い、その後ウェーハ搬送機構で表面検査装置にウェーハを移載しており、前記センタリング装置でのウェーハのセンタリングが、表面検査装置がウェーハを保持した時に反映される様になっている。
【0009】
尚、検査前にウェーハの姿勢合せ、センタリング等を行う検査装置として、例えば特許文献1に示されるものがある。
【0010】
【特許文献1】
特開2001−118898号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
然し乍ら、上記した従来のウェーハセンタリングでは以下に示す不具合がある。
【0012】
ウェーハのセンタリングを、別途設けたセンタリング装置で行っている為、センタリング装置が必要となると共にセンタリング装置から表面検査装置に移載する間で誤差が生じる虞れがある。
【0013】
又、表面検査装置とセンタリング装置との位置合せをウェーハ搬送機構を介して行わなければならず、調整が面倒である等の問題があった。
【0014】
本発明は斯かる実情に鑑み、表面検査装置自体でウェーハのセンタリングができる様にし、ウェーハのセンタリングを確実迅速に且つ高精度に行える様にするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ウェーハを保持し回転可能なウェーハチャックを具備するチャックユニットと、前記ウェーハチャックの回転中心を中心として近接離反可能な対のアライメントプレートを具備し、該アライメントプレートでウェーハを挾持してウェーハチャックとウェーハとのセンタリングを行う表面検査装置に係り、又前記アライメントプレートはウェーハに当接する対辺を有し、前記アライメントプレートの少なくとも一方は、対辺がウェーハの外周と同等の曲率を有する円弧形状である表面検査装置に係り、又前記アライメントプレートはウェーハに当接する対辺を有し、前記アライメントプレートの少なくとも一方は、対辺がウェーハに外接する複数の直線で形成された形状である表面検査装置に係り、又複数対のアライメントプレートが階段状に設けられ、各対のアライメントプレートの対辺は異なる曲率の円弧形状であり、該アライメントプレート、前記ウェーハチャックの少なくとも一方が上下動可能とした表面検査装置に係り、更に又前記対のアライメントプレートはピニオンによって対称的に駆動されるラックに取付けられ、前記ピニオンはトルククラッチを介して回転される表面検査装置に係るものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【0017】
先ず、図1〜図3に於いて表面検査装置の概略を説明する。
【0018】
前記表面検査装置はウェーハ搬送部1、表面検査部2、カセット授受ステージ3を具備し、クリーンルーム(図示せず)内に設置される。
【0019】
前記ウェーハ搬送部1の一側面に隣接して前記表面検査部2が配設され、又前記ウェーハ搬送部1の他の側面に隣接して前記カセット授受ステージ3が配設されている。
【0020】
前記表面検査部2は、ウェーハ5が載置される検査ステージ4、該検査ステージ4を高速回転するモータ6、前記カセット授受ステージ3に関して設けられたアライメント装置7(後述)、検査用レーザ光線を発するレーザ光源8、レーザ光線を前記ウェーハ5表面に照射する投光部9、前記ウェーハ5表面からのレーザ光線の反射光を受光し、受光状態を電気信号に変換してコンピュータ11に入力する受光部12、前記ウェーハ5表面で反射された散乱光を検出する受光センサ13、該受光センサ13からの受光信号を増幅し、A/D変換等所要の信号処理をして前記コンピュータ11に出力する信号処理部14を有し、前記コンピュータ11は前記受光部12からの信号を基に前記レーザ光源8の発光状態を制御し、又前記信号処理部14からの信号に基づき前記ウェーハ5に付着しているパーティクルの数等を演算する。
【0021】
前記コンピュータ11での演算結果、即ち表面検査結果はプリンタ15、モニタ16に出力される。又、操作部17から検査開始指令、或は検査条件等が前記コンピュータ11に入力される。
【0022】
尚、該コンピュータ11は表面検査プログラムを内蔵すると共に、前記ウェーハ搬送部1の搬送ロボット18を駆動制御する為のシーケンスプログラムを内蔵し、前記ウェーハ搬送部1に前記ウェーハ5を搬入搬出する為の制御信号を発している。前記表面検査プログラムには、対象ウェーハの表面検査を実施する為のプログラムと、較正プログラムが含まれている。該較正プログラムは所定の条件により自動的に作動させることが出来る。条件としては、検査対象であるウェーハ5の変更時や、表面検査の経過時間、検査回数、前記レーザ光源8の使用時間、装置内汚染度が挙げられる。又、オペレータの意志により任意に作動させることも可能である。
【0023】
前記カセット授受ステージ3には前記ウェーハ5が装填されたカセット19が搬送され、載置される。
【0024】
前記ウェーハ搬送部1はフレーム21、該フレーム21に設けられたパネル(図示せず)により構成される密閉された筐体(図示せず)、該筐体下部に設けられた電源(図示せず)、駆動部22、筐体底面に立設された前記搬送ロボット18、筐体上部に設けられたクリーンユニット23等を主に有している。筐体内部にウェーハ搬送空間24が形成される。
【0025】
前記クリーンユニット23は浄化した空気を下方に送出しており、前記ウェーハ搬送空間24には上方から下方に向う清浄空気の流れが形成される様になっている。
【0026】
前記搬送ロボット18は複節のアーム25,25を具備し、該アーム25は屈伸及び回転、上下可能となっており、ウェーハの搬送が可能となっている。
【0027】
以下、前記表面検査装置の作用の概略を説明する。
【0028】
被検査用のウェーハ5が収納された前記カセット19が前記カセット授受ステージ3に搬送される。
【0029】
次に、該カセット授受ステージ3上の前記カセット19から検査対象の前記ウェーハ5が前記検査ステージ4に搬送される。
【0030】
前記搬送ロボット18は昇降、回転、屈伸の協働で、前記カセット19から前記ウェーハ5を払出し、前記検査ステージ4上に搬送する。前記表面検査部2から前記アーム25が退出する。前記アライメント装置7により、前記検査ステージ4上で前記ウェーハ5のセンタリングが行われる。
【0031】
センタリングが完了すると、前記検査ステージ4のウェーハチャック(図示せず)により前記ウェーハ5がチャックされ、前記検査ステージ4が前記モータ6により回転され、表面検査が開始される。
【0032】
前記検査ステージ4上で前記投光部9より前記ウェーハ5にレーザ光線が照射及び走査され、前記受光センサ13による散乱光の検出が行われる。散乱光は該受光センサ13により電気信号に変換され、前記信号処理部14により信号処理され、前記コンピュータ11に入力される。該コンピュータ11では前記信号処理部14からの信号を基に異物の数、粒径等を算出する。算出した結果は、ハードディスク等所要の記憶手段(図示せず)に保存され、更に前記モニタ16に表示される。
【0033】
1枚目の前記ウェーハ5の表面検査が完了すると、前記搬送ロボット18により前記検査ステージ4から前記カセット19に1枚目の前記ウェーハ5が戻され、2枚目の該ウェーハ5の表面検査が続いて行われる。以下所定枚数の該ウェーハ5が、順次検査される。
【0034】
尚、該ウェーハ5表面での反射率、反射状態は該ウェーハ5表面に形成される膜種によりそれぞれ異なるので、検査対象の該ウェーハ5の膜種が変る場合は、前記受光部12の感度調整等の較正が行われる。
【0035】
以下、図4〜図8に於いて、前記検査ステージ4及び該検査ステージ4上で前記ウェーハ5のセンタリングを行う前記アライメント装置7について説明する。尚、図7は前記検査ステージ4の要部を示し、図8は前記アライメント装置7の要部を示している。
【0036】
先ず、前記検査ステージ4について説明する。
【0037】
前記表面検査装置の前記フレーム21を構成する構造部材(図示せず)に固定されたベース板27に昇降ガイド28が鉛直方向に取付けられ、該昇降ガイド28にスライダ29が摺動自在に設けられ、該スライダ29に平面形状が凹形状である昇降ブロック31が固着されている。
【0038】
該昇降ブロック31の上端に昇降台32が固着され、該昇降台32の下面にチャックユニット33が取付けられている。前記昇降ブロック31の背面にはナットブロック34が取付けられ、該ナットブロック34は昇降螺子ロッド35に螺合している。該昇降螺子ロッド35は前記ベース板27に軸受36を介して回転自在に取付けられている。
【0039】
前記チャックユニット33は基板回転モータ(図示せず)を有し、該基板回転モータの回転軸37が前記昇降台32を貫通して上方に突出し、前記回転軸37の上端にウェーハチャック38が嵌着している。該ウェーハチャック38の上面には同心多重状に吸引溝39が刻設され、該吸引溝39は図示しない真空排気装置に接続されている。
【0040】
前記ベース板27の下端には水平な棚板41が固着され、該棚板41の下面にモータ取付け座42が固着され、該モータ取付け座42に昇降モータ43が取付けられ、該昇降モータ43の出力軸45は軸継手44を介して前記昇降螺子ロッド35に連結されている。又、前記昇降モータ43の出力軸に関して回転角検出器(図示せず)が設けられ、該回転角検出器により前記昇降モータ43及び前記昇降螺子ロッド35の回転量、即ち前記チャックユニット33の昇降量が検出される様になっている。
【0041】
前記アライメント装置7について説明する。
【0042】
前記棚板41に一対の水平ガイド46f,46rが取付けられ、該水平ガイド46fに水平スライダ48fが摺動自在に設けられ、前記水平ガイド46rに水平スライダ48rが摺動自在に設けられ、該水平スライダ48rと前記水平スライダ48fとは点対称に配置されている。該水平スライダ48fと前記水平スライダ48rにはそれぞれラックギア51f,51rが点対称の配置で固着され、該ラックギア51f,51rにはピニオンギア53が噛合している。
【0043】
前記棚板41の下面にはモータ支持台54が取付けられ、該モータ支持台54にはアライメントモータ55が取付けられ、該アライメントモータ55の出力軸56にトルククラッチ58を介して前記ピニオンギア53が嵌着している。前記トルククラッチ58は所定以上のトルクが作用すると空回りする様になっており、所定値以上のトルクが前記ピニオンギア53に伝達されない様になっている。
【0044】
前記出力軸56に関連して角度検出器57が設けられ、該角度検出器57により前記アライメントモータ55及び前記出力軸56の回転量、即ち前記ピニオンギア53の回転量が検出される。又、スライド座59f,59rの一方には遮蔽板60が設けられ、前記棚板41には位置検出器61が設けられ、該位置検出器61は前記遮蔽板60を検出する様になっている。
【0045】
前記ラックギア51f,51rにそれぞれ前記スライド座59f,59rが固着され、該スライド座59f,59rにそれぞれ支持板62f,62rが立設されている。該支持板62f,62rの上端は前記ウェーハチャック38の上面近傍に位置し、前記支持板62f,62rの上端にアライメントプレート64f,64r、アライメントプレート65f,65r、アライメントプレート66f,66rが階段状に設けられている。前記アライメントプレート64f,64r、アライメントプレート65f,65r、アライメントプレート66f,66rの厚みは検査する前記ウェーハ5の厚みより厚くなっている。
【0046】
前記アライメントプレート64fと前記アライメントプレート64rとは対称形状、前記アライメントプレート65fと前記アライメントプレート65rとは対称形状、前記アライメントプレート66fと前記アライメントプレート66rとは対称形状となっている。
【0047】
又、前記アライメントプレート64f,64rと前記アライメントプレート65f,65rと前記アライメントプレート66f,66rはそれぞれ対辺が円弧となっており、前記アライメントプレート64f,64rと、前記アライメントプレート65f,65rと、前記アライメントプレート66f,66rとは円弧の半径が異なっている。即ち、前記アライメントプレート64f,64rの円弧径が一番大きく、前記アライメントプレート65f,65rの円弧径が中間で、前記アライメントプレート66f,66rが一番小さくなっている。更に、各円弧径は前記表面検査装置が検査する前記ウェーハ5の直径と同一径となっており、例えば前記アライメントプレート64f,64rは8インチウェーハ用であり、円弧直径は8インチ、前記アライメントプレート65f,65rは7インチウェーハ用であり、円弧直径は7インチ、前記アライメントプレート66f,66rは6インチウェーハ用であり、円弧直径は6インチとなっている。更に、円弧V長はウェーハに形成されるVノッチ、オリエンテーションフラットを越えてウェーハの外周に当接するだけの充分な長さを持っていることが好ましい。
【0048】
以下、前記検査ステージ4、前記アライメント装置7の作用について説明する。
【0049】
検査の対象となる前記ウェーハ5の直径が前記操作部17より前記コンピュータ11に入力される。該コンピュータ11は前記昇降モータ43を駆動する。該昇降モータ43の駆動により、前記昇降螺子ロッド35が回転し、前記ナットブロック34、前記昇降ブロック31を介して前記ウェーハチャック38が上下移動する。該ウェーハチャック38の上下移動量は前記ナットブロック34の回転量で検出され、前記コンピュータ11により制御される。前記ウェーハチャック38の上面が前記アライメントプレート64f,64r、アライメントプレート65f,65r、アライメントプレート66f,66rの内ウェーハ径に対応するもの、例えば前記アライメントプレート64f,64rのレベルに合致される。又、前記アライメントモータ55により前記ピニオンギア53が回転され、前記スライド座59f,59rを介して前記アライメントプレート64f,64rが最大位置迄後退される。
【0050】
前記アーム25により前記ウェーハ5が前記カセット19から前記ウェーハチャック38に移載される。前記アライメントモータ55が回転され、前記アライメントプレート64f,64rが前記ウェーハ5に近接する。前記アライメントプレート64f,64rは前記ウェーハチャック38の回転中心を中心として対称な動きをし、前記ウェーハ5の中心が前記ウェーハチャック38の中心からずれていると、前記アライメントプレート64f,64rは、ずれを補正する様前記ウェーハ5を移動させ、前記ウェーハチャック38の中心と前記ウェーハ5の中心とが合致した状態で該ウェーハ5を挾持する。
【0051】
又、前記アライメントプレート64f,64rの対辺を前記ウェーハ5の外周と同等の曲率を有する円弧形状とすることで、被測定対象である該ウェーハ5にオリエンテーションフラットやVノッチ等の切欠きが存在している場合でも、正確にウェーハ外周の円弧部分に当接可能とし、正確な位置合せを行うことができる。
【0052】
前記アライメントプレート64f,64rの動き量は前記角度検出器57により検出され、前記コンピュータ11により制御される。又、前記トルククラッチ58を介して前記ピニオンギア53が回転されるので、前記アライメントプレート64f,64rによる前記ウェーハ5の挾持力は所定値、即ち前記ウェーハ5を損傷する挾持力を越えることはなく、ウェーハアライメントによる前記ウェーハ5の損傷が防止される。
【0053】
前記アライメントプレート64f,64rは対称的に移動するので、前記ウェーハ5と前記ウェーハチャック38との芯合せは、確実に且つ迅速に行われ、芯合せ後直ちに、或は芯合せされた状態で、該ウェーハチャック38によりチャックされるので、前記ウェーハ5と前記ウェーハチャック38との間で芯ずれが生じない。
【0054】
該ウェーハチャック38により前記ウェーハ5が吸着され、前記アライメントモータ55が駆動され、前記ピニオンギア53が回転され、前記ラックギア51f,51r、前記スライド座59f,59r、前記支持板62f,62rを介して前記アライメントプレート64f,64rが前記ウェーハ5から離反する。
【0055】
前記チャックユニット33により前記ウェーハチャック38が回転され、前記ウェーハ5にレーザ光線が照射、走査され該ウェーハ5の表面検査が行われる。
【0056】
表面検査が完了すると、前記アーム25により前記ウェーハ5が搬出され、次のウェーハ5が前記ウェーハチャック38に移載され、表面検査が繰返し続行される。
【0057】
検査するウェーハの種類が変更された場合は、前記操作部17よりウェーハの直径の変更を前記コンピュータ11に入力する。該コンピュータ11により前記ウェーハチャック38のレベルが変更される。而して、上述したアライメント作業が実施され、表面検査が行われる。
【0058】
尚、前記アライメントプレートのウェーハに当接する面は円弧以外の形状、例えばV形状としてもよい。V形状とした場合は、V形状の角度、大きさを適宜選択することで、前記各アライメントプレート64,65,66は一種類としてもよい。尚、ウェーハのセンタリングは前記アライメントプレートの対辺がウェーハの外周の3点に当接すればよいのでVノッチ等の存在に拘らずセンタリングが可能である。又、一対のアライメントプレートの一方の対辺に円弧形状、或はV形状を形成すると、該一方のアライメントプレートは進退方向、進退方向と直角方向の2方向でウェーハの位置修正機能があるので、他方のアライメントプレートの対辺は進退方向と直交する直線形状でもよい。又、前記アライメントプレートの対辺の形状は、円弧形状、V形状に限らず、ウェーハの外周に外接可能な3以上の直線で構成されてもよい。
【0059】
又、前記アライメントプレートの対辺の形状を異ならせることで種々の大きさのウェーハに対応可能であり、例えばインチ系列の2インチから8インチの直径のウェーハ、或はミリ系列の100mmから400mmの直径のウェーハに対応が可能である。
【0060】
更に又、前記各アライメントプレートは対称的に動けばよいので、駆動機構としてラックピニオンに限らず、タイミングベルトを介して前記各スライド座を対照的に移動させる様にしてもよい。更に、前記ウェーハチャック38が上下動する代りに前記アライメントプレートを上下動させてもよく、前記ウェーハチャック38及びアライメントプレートそれぞれを上下動可能としてもよい。又、アライメントプレートは2対或は4対以上設けることも可能である。
【0061】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、ウェーハを保持し回転可能なウェーハチャックを具備するチャックユニットと、前記ウェーハチャックの回転中心を中心として近接離反可能な対のアライメントプレートを具備し、該アライメントプレートでウェーハを挾持してウェーハチャックとウェーハとのセンタリングを行うので、センタリング後のウェーハとウェーハチャックとの中心ずれが生じることなく高精度のアライメントが行え、又アライメントはアライメントプレートでウェーハを挾持するだけでよいので確実迅速である。又、前記アライメントプレートのウェーハの外周との当接部分を、ウェーハの外周と同等の曲率を有する円弧形状とすることで、オリエンテーションフラットやVノッチ等の切欠きにより形状が変則的なウェーハに対しても正確な位置合せを行うことができる。
【0062】
複数対のアライメントプレートが階段状に設けられ、各対のアライメントプレートの対辺は異なる曲率の円弧形状であり、該アライメントプレート、前記ウェーハチャックの少なくとも一方が上下動可能としたので、複数種のウェーハのアライメント作業が行える。
【0063】
更に、前記対のアライメントプレートはピニオンによって対称的に駆動されるラックに取付けられ、前記ピニオンはトルククラッチを介して回転されるので、アライメント時にウェーハに過度の荷重が作用することなく、ウェーハの損傷が防止されるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る表面検査装置の概略正面図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る表面検査装置の概略平面図である。
【図3】本発明の実施の形態に係る表面検査装置の概略構成図である。
【図4】本発明の実施の形態の要部を示す正面図である。
【図5】本発明の実施の形態の要部を示す平面図である。
【図6】本発明の実施の形態の検査ステージの昇降駆動部を示す正面図である。
【図7】本発明の実施の形態の検査ステージの要部を示す平面図である。
【図8】本発明の実施の形態のアライメント装置の要部を示す平面図である。
【符号の説明】
4 検査ステージ
5 ウェーハ
7 アライメント装置
33 チャックユニット
35 昇降螺子ロッド
38 ウェーハチャック
43 昇降モータ
51 ラックギア
53 ピニオンギア
55 アライメントモータ
58 トルククラッチ
64 アライメントプレート
65 アライメントプレート
66 アライメントプレート
Claims (5)
- ウェーハを保持し回転可能なウェーハチャックを具備するチャックユニットと、前記ウェーハチャックの回転中心を中心として近接離反可能な対のアライメントプレートを具備し、該アライメントプレートでウェーハを挾持してウェーハチャックとウェーハとのセンタリングを行うことを特徴とする表面検査装置。
- 前記アライメントプレートはウェーハに当接する対辺を有し、前記アライメントプレートの少なくとも一方は、対辺がウェーハの外周と同等の曲率を有する円弧形状である請求項1の表面検査装置。
- 前記アライメントプレートはウェーハに当接する対辺を有し、前記アライメントプレートの少なくとも一方は、対辺がウェーハに外接する複数の直線で形成された形状である請求項1の表面検査装置。
- 複数対のアライメントプレートが階段状に設けられ、各対のアライメントプレートの対辺は異なる曲率の円弧形状であり、該アライメントプレート、前記ウェーハチャックの少なくとも一方が上下動可能とした請求項2の表面検査装置。
- 前記対のアライメントプレートはピニオンによって対称的に駆動されるラックに取付けられ、前記ピニオンはトルククラッチを介して回転される請求項1の表面検査装置。
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Cited By (4)
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