JP2004363455A

JP2004363455A - Wafer inspection equipment

Info

Publication number: JP2004363455A
Application number: JP2003162121A
Authority: JP
Inventors: Toru Akiba; 徹秋葉; Shinichi Tsuchisaka; 新一土坂
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2004-12-24
Anticipated expiration: 2023-06-06
Also published as: JP4282379B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide wafer inspection equipment in which the overall size is reduced and the number of times of delivering a wafer is decreased. <P>SOLUTION: The equipment for inspecting a semiconductor wafer comprises an XY stage consisting of a lower stage (5) and an upper stage (8) for moving the semiconductor wafer in the XY direction within an inspection region, a rotary table (10) mounted on the upper stage and suction holding the semiconductor wafer, a cassette (2a) for containing the semiconductor wafer located on the extension of movement of the upper stage in close proximity to the XY stage, and an arm (12) for taking out the semiconductor wafer from the cassette at a wafer delivering position in front of the cassette and carrying the semiconductor wafer to the rotary stage while passing above the rotary stage. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハを検査するウエハ検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的にウエハ検査装置は、カセットから直動アームによりウエハを取り出してアライナに搬送し、アライメントをした後に、このウエハを揺動ステージに載せ換えてマクロ検査し、さらに回転アームにより顕微鏡装置のステージへ受け渡してミクロ検査する方式が取られている。このウエハ検査装置では、カセットと顕微鏡装置のステージとの間にアライナやマクロ検査用の揺動ステージを配置しなければならず、検査装置が大型化する。近年、半導体ウエハのサイズはますます大きくなり、最近では８インチサイズから１２インチサイズへと移行しつつあり、検査装置の小型化が要求されている。
【０００３】
検査装置の小型化を図るものとして特許文献１が知られている。図２は、この検査装置の構成を示す斜視図である。搬出搬入手段１０１は、凹字形搬送アーム１０２と凸字形載換台１０３とを備えている。凹字形搬送アーム１０２は、カセット１０４から基板１０５を取り出し可能であるとともに、カセット１０４内に基板を収納可能である。凸字形載換台１０３は、搬送アーム１０２から基板を受け取ってＸステージ１０６上に載置可能であるとともに、Ｘステージ１０６上に載置されている基板を搬送アーム１０２に載換可能である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２２９９３４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した特許文献１の検査装置では、凹字形搬送アーム１０２によりカセット１０４内からウエハを取り出し、凸字形載換台１０３を上昇させて凹字形搬送アーム１０２よりウエハを受け取った後、顕微鏡検査用ステージ１０６が移動してウエハを受け取りに行くため、カセット１０４と顕微鏡検査用ステージ１０６との間にマクロ検査用の揺動ステージを設けることができない。
【０００６】
仮に、カセット１０４と顕微鏡検査用ステージ１０６との間にマクロ検査用揺動ステージを設けると、前述のウエハ検査装置と同様に大型化する。さらに、ウエハの受け渡し回数が増えると、ウエハの搬送過程において、ウエハを破損させる原因となるばかりか、ウエハ搬送時のタクトタイムが長くなる問題が生じる。
【０００７】
本発明の目的は、装置全体の小型化を図るとともにウエハの受け渡し回数を削減するウエハ検査装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
課題を解決し目的を達成するために、本発明のウエハ検査装置は以下の如く構成されている。
【０００９】
本発明のウエハ検査装置は、半導体ウエハの検査を行なうウエハ検査装置において、前記半導体ウエハを検査領域内でＸＹ方向に移動する下ステージと上ステージからなるＸＹステージと、前記上ステージ上に設けられ前記半導体ウエハを吸着保持する回転テーブルと、前記上ステージの移動延長線上に配置され、かつ前記ＸＹステージに近接して配置される前記半導体ウエハを収納するカセットと、前記カセット前方のウエハ受渡し位置において該カセット内から前記半導体ウエハを取り出し、前記回転ステージの上方を通過して前記回転ステージに搬送する搬送アームと、を備えている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態に係るウエハ検査装置の構成を示す斜視図である。このウエハ検査装置に備えられたウエハ検査用ステージは、ウエハ搬送機能、ウエハアライメント機能、及び外観マクロ検査機能を有する。
【００１２】
図１に示すように、基台１には、エレベータユニット２、二本のガイドレール３，３、及び送り機構４が設けられている。また、基台１の上方には図示しないミクロ観察用の顕微鏡装置が設けられている。エレベータユニット２は、図示しない昇降可能なカセット台に、複数の半導体ウエハが収納されたカセット２ａが設置されている。
【００１３】
二本のガイドレール３，３上には、下ステージとしてＹステージ５が載せられている。Ｙステージ５は、送りねじ４１とモータ４２とを用いた送り機構４の駆動により、ガイドレール３，３に沿ってＹ方向へ移動可能である。また、Ｙステージ５上に二本のガイドレール６，６及び送り機構７が設けられている。二本のガイドレール６，６上には、上ステージとしてＸステージ８が載せられている。Ｘステージ８は、送りねじ７１とモータ７２を用いた送り機構７の駆動により、ガイドレール６，６に沿ってＸ方向へ移動可能である。
【００１４】
上ステージであるＸステージ８上には、二本のガイドレール９，９、回転テーブル１０、及びＥ字形状のマクロ検査用アーム１１が設けられている。二本のガイドレール９，９上には、コ字形状の搬送アーム１２が載せられている。搬送アーム１２は、リニアモータなどの送り機構の駆動により、ガイドレール９，９に沿ってＸ方向へ移動可能で、図示しないシリンダ機構により昇降可能である。また搬送アーム１２は、回転テーブル１０、マクロ検査用アーム１１の上方を通過してカセット２ａ内に移動し、カセット２ａ内から取り出した半導体ウエハを回転テーブル１０上に受け渡すために、回転テーブル１０及びマクロ検査用アーム１１と干渉せずにＺ方向へ昇降する構造のものであれば、上ステージと別体に設けることも可能である。
【００１５】
回転テーブル１０は、図示しない回転機構によりＸ−Ｙ平面上で回転可能で、Ｚ方向に昇降可能である。マクロ検査用アーム１１は、一方の側部１１１が揺動機構であるモータ１３の回転軸により軸支されており、前記回転軸を中心としてＸ軸周りに揺動可能である。またマクロ検査用アーム１１は、図１に示すように回転テーブル１０を挟んで搬送アーム１２と対峙した状態で図示しない昇降機構により、回転テーブル１０及び搬送アーム１２と干渉せずにＺ方向へ昇降可能である。
【００１６】
なお、エレベータユニット２、Ｙステージ５、Ｘステージ８、搬送アーム１２、回転テーブル１０、及びマクロ検査用アーム１１は、図示しない制御部の制御により駆動する。
【００１７】
次に、以上のように構成されたウエハ検査装置における制御部の制御による動作について説明する。ウエハ搬送時に、マクロ検査用アーム１１は水平な状態で、搬送アーム１２と回転テーブル１０よりも下方に位置している。この状態で、エレベータユニット２のカセット台が所定ピッチでＺ方向へ移動することにより、カセットに収納されている検査用のウエハが、搬送アーム１２の挿入位置に位置決めされる。
【００１８】
次に、搬送アーム１２がＸ方向へ移動してカセット２ａ内からウエハを取り出し、回転テーブル１０の上方まで搬送する。そして、回転テーブル１０は上下機構により上昇し、ウエハを搬送アーム１２から受け取る。その後、回転テーブル１０が回転し、アライメントセンサ１４によりウエハのエッジが検出され、このウエハのエッジデータに基づいてウエハに対してアライメントが行なわれる。
【００１９】
次に、マクロ検査用アーム１１は昇降機構により上昇し、回転テーブル１０上のウエハを受け取り、自身の表面にウエハを吸着保持する。その後、マクロ検査用アーム１１は揺動機構により、Ｘ軸周りに揺動する。これにより、検査者は目視によりマクロ照明下においてウエハの外観マクロ検査を行なうことができる。マクロ検査が終了すると、マクロ検査用アーム１１は揺動機構により水平な状態となる。
【００２０】
続いて、マクロ検査用アーム１１は昇降機構により下降し、回転テーブル１０にウエハを受け渡し、さらに下降して初期位置に停止する。回転テーブル１０は、マクロ検査用アーム１１からウエハを受け取り吸着保持する。その後、Ｘステージ８が送り機構７によりＸ方向へ移動するとともに、Ｙステージ５が送り機構４によりＹ方向へ移動することにより、検査者は回転テーブル１０上に吸着保持されたウエハ上の任意の箇所を顕微鏡装置で検査することができる。アライメント動作は、マクロ検査後に半導体ウエハを回転テーブル１０に受け渡した後で行なってもよい。
【００２１】
検査が終了すると、Ｘステージ８が送り機構７によりＸ方向へ移動するとともに、Ｙステージ５が送り機構４によりＹ方向へ移動し、回転テーブル１０をカセット２ａの前方の受け渡し位置に戻す。そして、回転テーブル１０はウエハの吸着を解除するとともに昇降機構により下降し、ウエハを搬送アーム１２に受け渡す。その後、搬送アーム１２はウエハを吸着保持し、ガイドレール９，９に沿ってＸ方向に移動し、ウエハをカセットに収納する。
【００２２】
続いて、エレベータユニット２のカセット台が所定ピッチＺ方向へ移動することにより、カセットに収納されている次の検査用のウエハが、搬送アーム１２の挿入位置に位置決めされ、以降、上記と同様の動作が行なわれる。
【００２３】
本実施の形態によれば、カセットからウエハを取り出し収納するための搬送アーム１２と、回転テーブル１０とを顕微鏡検査用のＸＹステージの上ステージ（Ｘステージ８）に設けている。これにより、カセットに顕微鏡検査用のＸＹステージ（５，８）を近接して設けることが可能となり、装置全体の小型化が図れる。また、外観マクロ検査機能を付加させても、Ｅ字形状に形成されたマクロ検査用アーム１１を回転テーブル１０を挟んで搬送アーム１２に対向させて配置することにより、カセットと顕微鏡検査用のＸＹステージ（５，８）との間隔が大きくならず、装置全体の小型化が図れる。また、搬送アーム１２によりカセット内に収納された半導体ウエハをミクロ検査用ステージに搬送することができるため、ウエハの受け渡し回数が減少し、受け渡し時のウエハの破損を防ぐことができるとともに、ウエハ搬送時のタクトタイムを短縮できる。また、顕微鏡装置への受け渡しアームが無くなりレイアウト的に余裕ができるため、アーム形状の制約が減り、ウエハを確実に保持できるアーム形状にすることができる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施できる。例えば、ウエハがダイシングフレーム（テープフレーム）に貼り付けられた状態の標本であっても、適用できる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、装置全体の小型化を図るとともにウエハの受け渡し回数を削減するウエハ検査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るウエハ検査用ステージの構成を示す斜視図。
【図２】従来例に係る検査装置の構成を示す斜視図。
【符号の説明】
１…基台２…エレベータユニット２ａ…カセット３…ガイドレール４…送り機構４１…送りねじ４２…モータ５…Ｙステージ６…ガイドレール７…送り機構７１…送りねじ７２…モータ８…Ｘステージ９…ガイドレール１０…回転テーブル１１…マクロ検査用アーム１２…搬送アーム１３…モータ１４…アライメントセンサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a wafer inspection device for inspecting a semiconductor wafer.
[0002]
[Prior art]
In general, a wafer inspection apparatus takes out a wafer from a cassette by a linear motion arm, transports the wafer to an aligner, aligns the wafer, mounts the wafer on a swinging stage, performs macro inspection, and further uses a rotating arm to perform a stage of a microscope apparatus. The system is handed over to a micro inspection. In this wafer inspection apparatus, an aligner and a swing stage for macro inspection must be arranged between the cassette and the stage of the microscope apparatus, so that the inspection apparatus becomes large. 2. Description of the Related Art In recent years, the size of semiconductor wafers has become larger and larger, and recently the size has been shifted from an 8-inch size to a 12-inch size.
[0003]
Patent Document 1 is known as a device for reducing the size of an inspection device. FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the inspection device. The loading / unloading means 101 includes a concave-shaped transfer arm 102 and a convex transfer table 103. The concave transfer arm 102 can take out the substrate 105 from the cassette 104 and can store the substrate in the cassette 104. The convex transfer table 103 can receive a substrate from the transfer arm 102 and mount it on the X stage 106, and can transfer a substrate mounted on the X stage 106 to the transfer arm 102.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-6-229934
[Problems to be solved by the invention]
However, in the inspection apparatus of Patent Document 1 described above, the wafer is taken out of the cassette 104 by the concave-shaped transfer arm 102, the convex transfer table 103 is raised, and the wafer is received from the concave-shaped transfer arm 102. Since the wafer stage 106 moves to receive the wafer, a swing stage for macro inspection cannot be provided between the cassette 104 and the microscope inspection stage 106.
[0006]
If a swing stage for macro inspection is provided between the cassette 104 and the stage for microscopic inspection 106, the size will be increased as in the above-described wafer inspection apparatus. Further, when the number of times of transferring the wafer is increased, not only the wafer is damaged in the process of transferring the wafer, but also a problem that the tact time at the time of transferring the wafer is increased.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a wafer inspection apparatus capable of reducing the size of the entire apparatus and reducing the number of times of transferring wafers.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the problem and achieve the object, a wafer inspection apparatus according to the present invention is configured as follows.
[0009]
The wafer inspection apparatus of the present invention is a wafer inspection apparatus for inspecting a semiconductor wafer, wherein the XY stage includes a lower stage and an upper stage for moving the semiconductor wafer in an XY direction within an inspection area, and is provided on the upper stage. A rotary table that holds the semiconductor wafer by suction, a cassette that stores the semiconductor wafer that is disposed on a movement extension line of the upper stage, and that is disposed close to the XY stage, and a wafer transfer position in front of the cassette. A transfer arm that takes out the semiconductor wafer from inside the cassette and transfers the semiconductor wafer to a position above the rotary stage and transfers the semiconductor wafer to the rotary stage.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0011]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a wafer inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. The wafer inspection stage provided in the wafer inspection apparatus has a wafer transfer function, a wafer alignment function, and an appearance macro inspection function.
[0012]
As shown in FIG. 1, the base 1 is provided with an elevator unit 2, two guide rails 3, 3, and a feed mechanism 4. A microscope device for micro observation (not shown) is provided above the base 1. In the elevator unit 2, a cassette 2a in which a plurality of semiconductor wafers are stored is installed on a vertically movable cassette table (not shown).
[0013]
On the two guide rails 3, 3, a Y stage 5 is mounted as a lower stage. The Y stage 5 is movable in the Y direction along the guide rails 3 by driving the feed mechanism 4 using the feed screw 41 and the motor 42. Further, on the Y stage 5, two guide rails 6, 6 and a feed mechanism 7 are provided. On the two guide rails 6, 6, an X stage 8 is mounted as an upper stage. The X stage 8 is movable in the X direction along the guide rails 6 and 6 by driving the feed mechanism 7 using the feed screw 71 and the motor 72.
[0014]
On an X stage 8, which is an upper stage, two guide rails 9, 9, a rotary table 10, and an E-shaped macro inspection arm 11 are provided. On the two guide rails 9, a U-shaped transfer arm 12 is mounted. The transfer arm 12 can be moved in the X direction along the guide rails 9 by driving a feed mechanism such as a linear motor, and can be moved up and down by a cylinder mechanism (not shown). The transfer arm 12 passes over the rotary table 10 and the macro inspection arm 11, moves into the cassette 2a, and transfers the semiconductor wafer taken out of the cassette 2a onto the rotary table 10. In addition, as long as the structure moves up and down in the Z direction without interfering with the macro inspection arm 11, it can be provided separately from the upper stage.
[0015]
The turntable 10 can be rotated on an XY plane by a rotation mechanism (not shown), and can be moved up and down in the Z direction. The macro inspection arm 11 has one side 111 supported by a rotating shaft of a motor 13 which is a swinging mechanism, and can swing around the X axis about the rotating shaft. The macro inspection arm 11 is moved up and down in the Z direction by a lifting mechanism (not shown) without interfering with the rotary table 10 and the transfer arm 12 while facing the transfer arm 12 with the rotary table 10 interposed therebetween as shown in FIG. It is possible.
[0016]
The elevator unit 2, the Y stage 5, the X stage 8, the transfer arm 12, the rotary table 10, and the macro inspection arm 11 are driven under the control of a control unit (not shown).
[0017]
Next, an operation of the wafer inspection apparatus configured as described above under the control of the control unit will be described. During wafer transfer, the macro inspection arm 11 is located below the transfer arm 12 and the rotary table 10 in a horizontal state. In this state, when the cassette table of the elevator unit 2 moves in the Z direction at a predetermined pitch, the inspection wafer stored in the cassette is positioned at the insertion position of the transfer arm 12.
[0018]
Next, the transfer arm 12 moves in the X direction, takes out the wafer from the cassette 2a, and transfers the wafer to a position above the turntable 10. Then, the rotary table 10 is moved up by the vertical mechanism, and receives the wafer from the transfer arm 12. Thereafter, the turntable 10 is rotated, the edge of the wafer is detected by the alignment sensor 14, and alignment is performed on the wafer based on the edge data of the wafer.
[0019]
Next, the macro inspection arm 11 is raised by the elevating mechanism, receives the wafer on the turntable 10, and sucks and holds the wafer on its surface. Thereafter, the macro inspection arm 11 swings around the X axis by the swing mechanism. This allows the inspector to visually inspect the appearance of the wafer under macro illumination. When the macro inspection is completed, the macro inspection arm 11 is brought into a horizontal state by the swing mechanism.
[0020]
Subsequently, the macro inspection arm 11 is lowered by the elevating mechanism, transfers the wafer to the rotary table 10, and further lowers to stop at the initial position. The turntable 10 receives the wafer from the macro inspection arm 11 and holds it by suction. Thereafter, the X stage 8 is moved in the X direction by the feed mechanism 7, and the Y stage 5 is moved in the Y direction by the feed mechanism 4. The location can be inspected with a microscope device. The alignment operation may be performed after the semiconductor wafer has been transferred to the turntable 10 after the macro inspection.
[0021]
When the inspection is completed, the X stage 8 is moved in the X direction by the feed mechanism 7, and the Y stage 5 is moved in the Y direction by the feed mechanism 4, returning the rotary table 10 to the transfer position in front of the cassette 2a. Then, the rotary table 10 releases the suction of the wafer and moves down by the elevating mechanism to transfer the wafer to the transfer arm 12. Thereafter, the transfer arm 12 sucks and holds the wafer, moves in the X direction along the guide rails 9, 9 and stores the wafer in the cassette.
[0022]
Subsequently, by moving the cassette table of the elevator unit 2 in the predetermined pitch Z direction, the next inspection wafer stored in the cassette is positioned at the insertion position of the transfer arm 12, and thereafter, the same operation as described above is performed. The operation is performed.
[0023]
According to the present embodiment, the transfer arm 12 for taking out and storing a wafer from the cassette and the rotary table 10 are provided on the upper stage (X stage 8) of the XY stage for microscopic inspection. Thus, the XY stage (5, 8) for microscopic inspection can be provided close to the cassette, and the size of the entire apparatus can be reduced. Even when the appearance macro inspection function is added, the cassette and the XY for microscopic inspection can be provided by disposing the macro inspection arm 11 formed in an E-shape so as to face the transport arm 12 with the rotary table 10 interposed therebetween. The distance from the stage (5, 8) is not increased, and the size of the entire apparatus can be reduced. Further, since the semiconductor wafer stored in the cassette can be transferred to the micro inspection stage by the transfer arm 12, the number of times of transferring the wafer can be reduced, and the damage of the wafer at the time of transferring can be prevented. Tact time at the time can be shortened. In addition, since there is no transfer arm to the microscope apparatus and there is a margin in layout, restrictions on the arm shape are reduced, and an arm shape that can hold the wafer reliably can be obtained.
[0024]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified and implemented without changing the gist. For example, the present invention can be applied to a specimen in which a wafer is attached to a dicing frame (tape frame).
[0025]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a wafer inspection apparatus that can reduce the size of the entire apparatus and reduce the number of times of transferring wafers.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a wafer inspection stage according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of an inspection apparatus according to a conventional example.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 base 2 elevator unit 2a cassette 3 guide rail 4 feed mechanism 41 feed screw 42 motor 5 Y stage 6 guide rail 7 feed mechanism 71 feed screw 72 motor 8 X stage 9 ... Guide rail 10 ... Rotating table 11 ... Macro inspection arm 12 ... Transport arm 13 ... Motor 14 ... Alignment sensor

Claims

In a wafer inspection apparatus for inspecting a semiconductor wafer,
An XY stage comprising a lower stage and an upper stage for moving the semiconductor wafer in the XY directions within the inspection area;
A rotary table provided on the upper stage and holding the semiconductor wafer by suction,
A cassette that accommodates the semiconductor wafer, which is arranged on a movement extension line of the upper stage, and is arranged close to the XY stage;
A transfer arm that takes out the semiconductor wafer from within the cassette at a wafer transfer position in front of the cassette, and transfers the semiconductor wafer to the rotary stage by passing above the rotary stage;
A wafer inspection device comprising:

The upper stage is provided with an alignment sensor that detects an upper part of the edge of the semiconductor wafer sucked and held by the rotary table, and the rotary table performs alignment on the semiconductor wafer based on edge data from the alignment sensor. The wafer inspection apparatus according to claim 1, wherein the inspection is performed.

2. The wafer inspection apparatus according to claim 1, wherein the upper stage is provided with a macro inspection arm that receives the semiconductor wafer from the rotary table and swings the semiconductor wafer to perform a macro inspection. 3.

The upper stage is provided with a macro inspection arm for performing macro inspection by swinging the semiconductor wafer across the rotary table and the transfer arm, and the transfer arm has a substantially U-shape that does not interfere with the rotary table. 2. The wafer inspection apparatus according to claim 1, wherein the macro inspection arm is formed to have a substantially E-shape that does not interfere with the rotary table and the transfer arm.

The macro inspection arm is provided so as to be able to move up and down from below the rotary table, and when receiving the semiconductor wafer from the rotary table, swings in a state of being raised above the rotary table. The wafer inspection apparatus according to claim 3, wherein:

The wafer inspection apparatus according to claim 3, wherein the macro inspection arm is provided on the cassette side with respect to the rotary table.

2. The wafer inspection apparatus according to claim 1, wherein the transfer arm is provided separately from the upper stage, and moves above the rotary table into the cassette.

2. The wafer inspection apparatus according to claim 1, wherein the alignment is performed when the semiconductor wafer is transferred from the transfer arm to the rotary table.

2. The wafer inspection apparatus according to claim 1, wherein the alignment is performed when the semiconductor wafer is transferred from the macro inspection arm to the rotary table.

2. The wafer inspection apparatus according to claim 1, wherein the upper stage is located at a delivery position in front of the cassette when the semiconductor wafer is loaded into and unloaded from the cassette. 3.