JP2007059640A - 外観検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板の観察を容易に行うことができる外観検査装置を提供する。
【解決手段】 ＸＹθステージ１４は、半導体ウェハ１を回転可能に保持するミクロウェハ保持部１３を備えている。アライメント用センサ１１は、基準位置に対する半導体ウェハ１の位置ずれ量を検出する。この位置ずれ量に基づいて、半導体ウェハ１とＸＹθステージ１４の相対的な位置関係が補正され、半導体ウェハ１が回転中心に設置される。半導体ウェハ１を回転させても、偏芯による観察対象部位の移動が発生しないので、半導体ウェハ１の観察を容易に行うことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体ウェハ等の基板の外観を検査するための外観検査装置に関する。

半導体装置等の製造工程においては、従来より半導体ウェハ等の基板を検査する外観検査が行われている（例えば特許文献１〜特許文献２参照）。また近年、半導体ウェハの大型化・薄型化に伴い、周縁部の欠けやひびを原因とするウェハ割れによる損害を防ぐため、基板を回転させて観察位置を変更しながら、基板の周縁部を検査することが行われている。

半導体ウェハの外観検査に用いられる外観検査装置は、例えば以下のようなものが知られている。半導体ウェハが収納されるカセットから半導体ウェハが搬送ロボットによって取り出されて搬送される。搬送ロボットから検査部に半導体ウェハが渡される前にプリアライメントが行われ、カセット内で発生した位置ずれが概略補正される。ミクロ検査部において、基準位置に対する中心ずれや角度ずれが高精度にアライメントされ、半導体ウェハ表面の拡大観察検査が行われる。検査が終了すると、半導体ウェハが搬送ロボットとの受け渡し位置まで搬送され、搬送ロボットによってカセットに収納される（例えば特許文献３参照）。

プリアライメントによって半導体ウェハの位置ずれを補正する場合、検査部でのアライメントが可能な範囲になる程度の位置補正が行われるが、半導体ウェハの位置ずれがｍｍオーダで残る可能性がある。ミクロ検査部においては、半導体ウェハが、回転可能な検査ステージ上に載置された後、回転され、ウェハ周縁部に配置されたセンサにより検査ステージの回転中心とウェハの中心との位置ずれ量と基準方向からの角度ずれ量が検出される。この高精度のアライメントが行われた後、検査が行われる。すなわち、検査ステージをＸＹ平面内で移動させて半導体ウェハの主面を検査する場合には、アライメントによって、検査ステージを回転させることにより角度ずれを回転補正し、観察位置座標と半導体ウェハ中心座標との相対的な位置補正が行われているため、問題なく検査することが可能である。
特開２００１−２２１７４９号公報 特開２００３−２４３４６５号公報 特開２００４−９６０７８号公報

しかし、検査ステージを回転させて、ミクロ検査部で半導体ウェハの周縁部を検査する場合には、検査ステージの回転中心と半導体ウェハの中心との間に中心ずれが残っている状態では、偏芯によって半導体ウェハの観察対象部位が回転と共に様々な方向に移動してしまう。その結果、観察対象部位の拡大倍率を高くするためには、観察対象部位の移動に追従するように観察系を移動させなければならなかったり、高度な制御が必要となったりするという問題があった。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、回転する基板周縁部の観察を容易に行うことができる外観検査装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、基板を回転可能に保持するステージと、前記基板の表面を拡大観察するための観察手段と、基準位置に対する前記基板の位置ずれ量を検出する検出手段と、前記基板を保持および搬送し、前記ステージとの間で前記基板の受け渡しを行う基板搬送手段とを備え、前記検出手段によって検出された前記位置ずれ量に基づいて、前記基板と前記ステージの相対的な位置関係を補正して、前記基板を回転中心に設置することを特徴とする外観検査装置である。

また、本発明の外観検査装置において、前記検出手段によって検出された前記位置ずれ量に基づいて、前記基板が前記基板搬送手段によって保持された状態で前記ステージを移動させることを特徴とする。

また、本発明の外観検査装置において、前記ステージとの間で前記基板の受け渡しを行い、前記基板が載置される仮置き部をさらに備え、前記検出手段によって検出された前記位置ずれ量に基づいて、前記基板が前記仮置き部に載置された状態で前記ステージを移動させることを特徴とする。

また、本発明の外観検査装置において、前記検出手段は、前記基板が前記基板搬送手段から前記ステージへ渡された状態で前記位置ずれ量を検出し、前記基板搬送手段は、前記検出手段によって前記位置ずれ量が検出された後に前記ステージから前記基板を受け取り、前記ステージは、前記基板搬送手段に前記基板を渡した後、前記検出手段によって検出された前記位置ずれ量に基づいて移動し、前記基板搬送手段から前記基板を受け取ることを特徴とする。

また、本発明の外観検査装置において、前記検出手段は、前記基板が前記基板搬送手段によって保持されている状態で前記位置ずれ量を検出し、前記ステージは、前記検出手段によって検出された前記位置ずれ量に基づいて移動し、前記基板搬送手段から前記基板を受け取ることを特徴とする。

本発明によれば、基板を回転させても、偏芯による観察対象部位の移動が発生しないので、基板周縁部の観察を容易に行うことができるという効果が得られる。

以下、図面を参照し、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態による外観検査装置の構成を示している。この外観検査装置は、半導体ウェハ１に対するマクロ検査およびミクロ検査を行うための検査部２と、検査部２に対して未検査の半導体ウェハ１を供給すると共に、検査部２によって検査が行われて検査済みとなった半導体ウェハ１を排出するために半導体ウェハ１を搬送する搬送部３（ローダ）とを有している。

搬送部３に隣接してウェハカセット４が搭載されている。搬送部３は、２つのウェハカセット４を着脱可能に取り付けられるように構成されている。ウェハカセット４内には複数の半導体ウェハ１が上下方向に所定ピッチで収納されている。搬送部３には、ウェハ搬送ロボット５が設けられている。ウェハ搬送ロボット５は、ウェハカセット４に収納されている未検査の半導体ウェハ１を取り出して検査部２に渡し、検査部２から検査済みの半導体ウェハ１を受け取ってウェハカセット４内に収納する。

ウェハ搬送ロボット５は、半導体ウェハ１を吸着保持する３つの連結アーム（多関節アーム５１〜５３）を有する多関節型のロボットである。ハンド５４は、多関節アーム５１〜５３の先端側に連結される。複数の吸着孔５４ａがハンド５４に設けられている。ハンド５４は半導体ウェハ１を吸着保持する。ハンド５４は、多関節アーム５１〜５３の伸縮動作によって、前進および後退する。多関節アーム５１〜５３の根元側は、回転軸５５に対して軸方向を中心に矢印Ａ方向に回転可能である。また、搬送部３は、ウェハカセット４との間で半導体ウェハ１の受け渡しを行う位置、および検査部２との間で半導体ウェハ１の受け渡しを行う位置の間でウェハ搬送ロボット５を一方向（矢印Ｂ方向）に往復運動させるシフト機構５６を備えている。

検査部２のベース上にはウェハ搬送装置６（基板搬送手段）およびプリセンタリングユニット７が設けられている。このウェハ搬送装置６には、回転軸を中心に３本の搬送アーム６ａ，６ｂ，６ｃが等角度（例えば１２０度）毎に設けられている。各搬送アーム６ａ〜６ｃの先端には、それぞれＬ字状に形成されたハンド（載置部）が設けられており、複数の吸着孔（ウェハチャック）が形成されている。各吸着孔は吸引ポンプ等の吸引装置に連結されている。搬送アーム６ａ〜６ｃの先端に半導体ウェハ１が載置された状態で吸引装置を動作させた際には、吸引装置の吸引力によって、半導体ウェハ１が搬送アーム６ａ〜６ｃの先端に吸着保持される。

ウェハ搬送装置６が回転軸を中心に例えば図面上左回りに回転すると、各搬送アーム６ａ，６ｂ，６ｃはそれぞれウェハ受け渡し位置Ｐ１、マクロ検査位置Ｐ２、ウェハ受け渡し位置Ｐ３のいずれかに位置するようになっている。また、ウェハ搬送装置６は、各搬送アーム６ａ〜６ｃが一体的に昇降可能となっている。

ウェハ受け渡し位置Ｐ１は、ウェハ搬送ロボット５とウェハ搬送装置６との間で半導体ウェハ１の受け渡しが行われる位置である。マクロ検査位置Ｐ２は、半導体ウェハ１に対するマクロ検査が行われる位置である。ウェハ受け渡し位置Ｐ３は、各搬送アーム６ａ〜６ｃのうちいずれか１つの搬送アームとＸＹθステージ１４上のミクロウェハ保持部１３との間で半導体ウェハ１の受け渡しが行われる位置である。ここで、ＸＹθステージ１４は、直交する２軸ステージと、その上に設置された回転ステージから構成される。ウェハ受け渡し位置Ｐ１の中心位置は、ウェハ搬送ロボット５の搬送ストローク範囲内になるように形成されている。

プリセンタリングユニット７はウェハ受け渡し位置Ｐ１に配置されている。このプリセンタリングユニット７は、ミクロ検査部１０における正確なアライメントが可能な程度の精度で半導体ウェハ１の中心ずれを補正するために、ウェハ搬送ロボット５が半導体ウェハ１をウェハカセット４から取り出して、検査部２のウェハ受け渡し位置Ｐ１に受け渡す動作中に、半導体ウェハ１のエッジ（周縁部）を検出するものである。プリセンタリングユニット７は、半導体ウェハ１と同じ大きさの同心円上に配置された複数（例えば４つ）の位置検出センサ（例えばＣＣＤカメラ）を備えている。

検査部２のベース上にはマクロ検査部９およびミクロ検査部１０も設けられている。マクロ検査部９のマクロ検査位置Ｐ２には、検査員８の目視により半導体ウェハ１の表面（裏面を含む）を検査するためのマクロ検査用揺動機構９ａが設けられている。マクロ検査用揺動機構９ａによって、半導体ウェハ１は揺動可能に保持される。マクロ検査においては、半導体ウェハ１を照明して、その散乱光を観察する目視によって、半導体ウェハ１上の膜ムラや大きな欠陥部分等が検出される。

ミクロ検査部１０はアライメント用センサ１１（検出手段）、顕微鏡１２（観察手段）、ミクロウェハ保持部１３、ＸＹθステージ１４、および周縁側面部観察ユニット１５を備えている。アライメント用センサ１１は、例えば２次元のＣＣＤカメラで構成されており、ウェハ搬送装置６によって半導体ウェハ１がウェハ受け渡し位置Ｐ３に移動し、ミクロウェハ保持部１３に渡された後、アライメント基準位置、すなわちＸＹθステージ１４の回転ステージの回転中心、およびウェハの方向を示すノッチまたはオリフラの予め定められた角度方向に対する半導体ウェハ１の中心ずれおよび角度ずれを補正するために、半導体ウェハ１の周縁端面部を検出するものである。

顕微鏡１２は半導体ウェハ１の像を拡大する。ミクロウェハ保持部１３はＸＹθステージ１４と一体的に構成されており、半導体ウェハ１を保持して回転させる回転機構と、顕微鏡１２での観察における焦点合わせのための昇降機構とを有している。ＸＹθステージ１４はウェハ受け渡し位置Ｐ１と顕微鏡１２の所定の観察位置との間でミクロウェハ保持部１３を移動させるため、ＸＹ平面内で移動可能である。周縁側面部観察ユニット１５は、半導体ウェハ１の周縁側面部を観察するためのＣＣＤカメラ等を備えている。

ウェハ受け渡し位置Ｐ３に移動した搬送アーム６ａ、６ｂ、または６ｃ上に保持されている半導体ウェハ１は、ミクロウェハ保持部１３によって受け取られ、この際にアライメント用センサ１１によって位置ずれが検出される。この位置ずれは、後述する図２の制御部２１によって中心ずれおよび角度ずれとして算出される。算出結果に基づいて、制御部２１によって、ＸＹθステージ１４がＸ軸およびＹ軸方向に移動制御され、ミクロウェハ保持部１３がθ方向に回転制御される。

ミクロ検査部１０においては、顕微鏡１２で拡大された半導体ウェハ１の像をＣＣＤカメラ等によって撮像したり、接眼レンズ１６を通して観察したりできるようになっている。また、周縁側面部観察ユニット１５によって、半導体ウェハ１の周縁端面部を撮像して観察できるようにもなっている。

検査部２の前面には、ウェハ搬送ロボット５およびウェハ搬送装置６の動作や、検査部２でのマクロ検査およびミクロ検査等の各種操作を検査員８が行うための操作部１７が設けられている。この操作部１７の左側には、ミクロ検査において、顕微鏡１２を通して撮像された半導体ウェハ１の拡大画像等を映し出すモニタ１８が設けられている。

図２は、本実施形態による外観検査装置の機能構成を示している。制御部２１は、演算を含む各種の情報処理を行い、外観検査装置の各部を制御するためのＣＰＵ等を備えている。記憶部２２は、半導体ウェハ１に関する情報や、検査部２および搬送部３における各種動作を行うためのプログラム等を記憶するための記録媒体等を備えている。

次に、本実施形態による外観検査装置の動作を説明する。ウェハ搬送ロボット５は多関節アーム５１〜５３およびハンド５４を図１の矢印Ｃ方向に伸ばして、ウェハカセット４内に収納されている半導体ウェハ１を吸着保持し、多関節アーム５１〜５３およびハンド５４を縮めながら、ウェハ受け渡し位置Ｐ１に移動して停止する。続いて、ウェハ搬送ロボット５は多関節アーム５１〜５３およびハンド５４を矢印Ｄ方向に伸ばし、吸着保持している半導体ウェハ１を搬送アーム６ａの上方に移動する。

プリセンタリングユニット７は半導体ウェハ１のエッジ位置を検出し、検出結果を示す信号を制御部２１へ出力する。制御部２１は、この信号に基づいて、ウェハ搬送ロボット５の位置を制御するための信号をウェハ搬送ロボット５へ出力する。この信号に基づいてウェハ搬送ロボット５が移動することによって、ミクロ検査部１０での正確なアライメントが可能な程度の精度で半導体ウェハ１の中心位置が概略補正（プリアライメント）される。

続いて、ウェハ搬送装置６（搬送アーム６ａ，６ｂ，６ｃのいずれかでよい）は半導体ウェハ１をウェハ搬送ロボット５から受け取り、回転して、半導体ウェハ１をウェハ受け渡し位置Ｐ１からマクロ検査位置Ｐ２まで搬送する。半導体ウェハ１はウェハ搬送装置６からマクロ検査用揺動機構９ａに渡され、検査員８が半導体ウェハ１を揺動しながら目視するマクロ検査が行われる。マクロ検査の終了後、ウェハ搬送装置６はマクロ検査用揺動機構９ａから半導体ウェハ１を受け取り、回転して、半導体ウェハ１をウェハ受け渡し位置Ｐ３まで移動する。搬送アーム６ａ〜６ｃが下降し、半導体ウェハ１はミクロウェハ保持部１３上に載置される。

ミクロ検査部１０においては、図３に示される手順で半導体ウェハ１の周縁部のミクロ検査が行われる。制御部２１はミクロ検査部１０に指令し、ミクロウェハ保持部１３を回転させる。アライメント用センサ１１は半導体ウェハ１の周縁端面部の回転時の信号を検出し、検出結果を示す信号を制御部２１へ出力する。制御部２１は、この信号に基づいて半導体ウェハ１の位置ずれ量（アライメント補正量）と、ノッチやオリフラを基準とした角度ずれ量とを算出して記憶部２２に格納すると共に、その角度ずれ量に対応した角度でミクロウェハ保持部１３を回転させ、予め設定された基準方向に一致させるための信号をＸＹθステージ１４へ出力する。ＸＹθステージ１４は、この信号に基づいてミクロウェハ保持部１３を回転させる。これによって半導体ウェハ１の角度のアライメントと共に位置のずれ量検出が行われる（ステップＳ３０１）。この状態では、ＸＹθステージ１４をＸＹ方向に走査させるのみの検査が行われる場合には問題ないが、ミクロウェハ保持部１３を回転させながらの周縁部の検査が行われる場合には、偏芯によって半導体ウェハ１の観察対象部位が移動してしまう。そこで、以下のようにしてこの問題が解決されている。

角度のアライメントと位置ずれ量検出に続いて、搬送アーム６ａ〜６ｃが上昇し、半導体ウェハ１が再度ウェハ搬送装置６に渡される（ステップＳ３０２）。制御部２１は、記憶部２２に格納された位置ずれ量分の半導体ウェハ１の位置ずれを補正するための信号をＸＹθステージ１４へ出力する。ＸＹθステージ１４は、この信号に基づいて、位置ずれ量検出で検出された、回転中心に対する半導体ウェハ１の中心位置のずれを補正する方向に位置ずれ量分だけ移動する（ステップＳ３０３）。

続いて、搬送アーム６ａ〜６ｃが下降し、半導体ウェハ１がミクロウェハ保持部１３上に再び載置される（ステップＳ３０４）。半導体ウェハ１がミクロウェハ保持部１３に渡された後、半導体ウェハ１の周縁部が観察位置に来るようにＸＹθステージ１４が移動する（ステップＳ３０５）。

検査員８が操作部１７を介して入力する指示に基づいて、半導体ウェハ１が回転しながら、その像が顕微鏡１２で拡大され、周縁部の上面像がＣＣＤカメラ等によって撮像されてモニタ１８に表示される。あるいは、周縁部の上面像が、接眼レンズ１６を通して観察される。さらに、半導体ウェハ１の周縁側面部が周縁側面部観察ユニット１５の観察位置に来るようにＸＹθステージ１４が移動する。半導体ウェハ１が回転しながら、その周縁側面部の像がＣＣＤカメラ等によって撮像されてモニタ１８に表示される（ステップＳ３０６）。上記のようにして、ミクロ検査が行われる。なお、ウェハ搬送装置６とミクロウェハ保持部１３との間での半導体ウェハ１の受け渡しの際には、ウェハ搬送装置６およびミクロウェハ保持部１３のどちらが上昇あるいは下降してもよい。

ミクロ検査が終了すると、ミクロウェハ保持部１３がウェハ受け渡し位置Ｐ３に来るようにＸＹθステージ１４が移動する。搬送アーム６ａ〜６ｃが上昇し、半導体ウェハ１はウェハ搬送装置６に渡される。ウェハ搬送装置６が回転し、半導体ウェハ１がウェハ受け渡し位置Ｐ１に移動する。半導体ウェハ１はウェハ搬送ロボット５に渡され、ウェハ搬送ロボット５によってウェハカセット４の所望の位置に収納される。以後、上記と同様にウェハカセット４内に収納されている未検査の半導体ウェハ１が順次運び出され、マクロ検査およびミクロ検査が行われて、ウェハカセット４内に収納される。

上述したように、本実施形態においては、プリセンタリング補正（プリアライメント）によって、ミクロ検査部１０での正確なアライメントが可能な程度の精度で中心ずれが概略補正された状態で、半導体ウェハ１がミクロ検査部１０に搬送される。ミクロ検査部１０において、回転中心の位置ずれ検出と角度のアライメント処理が行われた後、半導体ウェハ１がミクロウェハ保持部１３からウェハ搬送装置６に再度、移動する。この状態で、ＸＹθステージ１４が、回転中心の位置ずれ量検出の際に得られた半導体ウェハ１の中心ずれを補正する方向に移動した後、半導体ウェハ１がミクロウェハ保持部１３に再度移動し、検査が行われる。

これによって、半導体ウェハ１とＸＹθステージ１４との相対的な位置関係が補正され、半導体ウェハ１の中心位置がミクロウェハ保持部１３の回転中心と一致するように、半導体ウェハ１がミクロウェハ保持部１３上に載置される。プリセンタリング補正で補正しきれなかった位置ずれを正確に補正することができるため、半導体ウェハ１の中心とミクロウェハ保持部１３の回転中心との間にずれが無い状態で半導体ウェハ１の検査を行うことができる。したがって、半導体ウェハ１を回転させても、偏芯による観察対象部位の移動は発生せず、半導体ウェハ１の観察を容易に行うことができる。

なお、本実施形態では、ウェハ受け渡し位置Ｐ３の近傍にアライメント用センサ１１が配置されているが、必ずしもこの位置にある必要はなく、ＸＹθステージ１４の移動が必要な少し離れた位置であってもよい。例えばアライメント用センサ１１がミクロ検査部１０のミクロ検査位置（ミクロ検査部１０が顕微鏡であれば対物レンズ）に近い位置にあれば、もし位置ずれがなかった場合には検査時間を短縮することができる。また、位置ずれがあった場合にはウェハ受け渡し位置Ｐ３に戻ればよい。

次に、本発明の第２の実施形態を説明する。図４は、本実施形態による外観検査装置の構成を示している。図１と同一の構成には同一の符号を付与し、説明を省略する。ミクロ検査部１０には半導体ウェハ１が一時的に載置される仮置き部２０が設けられている。仮置き部２０の上面は、ミクロウェハ保持部１３のミクロウェハ吸着部面より下側に配置されている。仮置き部２０に半導体ウェハ１を受け渡し可能な位置に半導体ウェハ１が位置している状態で、ミクロウェハ保持部１３が昇降動作を行うことによって、ミクロウェハ保持部１３と仮置き部２０との間で半導体ウェハ１の受け渡しが行われる。

以下、図５を参照し、ミクロ検査部１０におけるミクロ検査の手順を説明する。まず、第１の実施形態と同様に、半導体ウェハ１の回転中心の位置ずれ量と角度ずれ量が算出され、半導体ウェハ１の角度のアライメントが行われる（ステップＳ５０１）。続いて、半導体ウェハ１の周縁側面部が周縁側面部観察ユニット１５の観察位置に来るように、ＸＹθステージ１４が移動する。ＸＹθステージ１４のＺ方向の昇降機構により、ミクロウェハ保持部１３が下降し、半導体ウェハ１が仮置き部２０に載置される（ステップＳ５０２）。

この状態で、制御部２１からの指示に基づいて、位置ずれ量の検出処理で検出された、回転中心に対する半導体ウェハ１の中心位置のずれを補正する方向にＸＹθステージ１４が位置ずれ量分だけ移動する（ステップＳ５０３）。続いて、ＸＹθステージ１４のＺ方向の昇降機構により、ミクロウェハ保持部１３が上昇し、ミクロウェハ保持部１３が仮置き部２０から半導体ウェハ１を受け取る（ステップＳ５０４）。なお、ステップＳ５０１では角度のアライメントを行っているが、ステップＳ５０１で角度ずれ量検出を行い、ステップＳ５０４の後、ＸＹθステージ１４のミクロウェハ保持部１３を回転させて角度ずれを補正してもよい。

ステップＳ５０３でのＸＹθステージ１４の移動に伴って、半導体ウェハ１が移動したため、半導体ウェハ１の周縁側面部が周縁側面部観察ユニット１５の観察位置に再度来るように、ＸＹθステージ１４が移動する（ステップＳ５０５）。半導体ウェハ１が回転しながら、その周縁側面部の像がＣＣＤカメラ等によって撮像されてモニタ１８に表示される（ステップＳ５０６）。なお、仮置き部２０にＺ方向の昇降機構を設けてもよく、ミクロウェハ保持部１３と仮置き部２０との間での半導体ウェハ１の受け渡しの際には、ミクロウェハ保持部１３および仮置き部２０のどちらが上昇あるいは下降してもよい。また、仮置き部２０の配置位置は周縁側面部観察ユニット１５の近傍に限定されず、周縁側面部観察ユニット１５から離れた位置に配置されていてもよい。

上述したように、本実施形態においては、プリセンタリング補正によって、ミクロ検査部１０での正確なアライメントが可能な程度の精度で中心ずれが概略補正された状態で、半導体ウェハ１がミクロ検査部１０のミクロウェハ保持部１３に搬送される。ミクロ検査部１０において位置ずれ量検出と角度のアライメント処理が行われた後、半導体ウェハ１がミクロウェハ保持部１３から仮置き部２０に一旦移動する。この状態で、ＸＹθステージ１４が、アライメントの際に得られた半導体ウェハ１の中心ずれを補正する方向に移動した後、半導体ウェハ１がミクロウェハ保持部１３に再度移動し、検査が行われる。これによって、第１の実施形態と同様に、半導体ウェハ１を回転させても、偏芯による観察対象部位の移動が発生しないので、複雑な制御を行うことなく半導体ウェハ１の観察を容易に行うことができる。特に本実施形態では、仮置き部２０が周縁側面部観察ユニット１５の近傍にあれば、すぐに周縁部の検査が開始でき、検査時間の短縮を図ることができる。

また、周縁側面部観察ユニット１５にアライメント用センサ１１の機能を持たせてもよい。例えば、周縁側面部観察ユニット１５の光学系にズーム機能を設け、低倍率で観察し、位置および角度のずれを検出してから仮置き部２０に半導体ウェハ１を受け渡し、回転中心位置と角度のアライメントを行ってもよい。

次に、本発明の第３の実施形態を説明する。図６は、本実施形態による外観検査装置の構成を示している。図１と同一の構成には同一の符号を付与し、説明を省略する。ウェハ受け渡し位置Ｐ３には詳細位置合わせ部３０ａ，３０ｂ，３０ｃが設けられている。詳細位置合わせ部３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、例えば半導体ウェハ１と同じ大きさの同心円上に等間隔に配置されている。この詳細位置合わせ部３０ａ〜３０ｃは、周縁側面部観察ユニット１５でのウェハ周縁側面部の観察の際に、ミクロウェハ保持部１３の回転による半導体ウェハ１の偏芯が観察に影響しない程度に半導体ウェハ１の中心を回転中心に合わせるため、半導体ウェハ１のエッジを検出する。詳細位置合わせ部３０ａ〜３０ｃは、例えば国際公開第０２／２３６２３号パンフレットに記載されている複数のＣＣＤカメラ、あるいは特開平１１−５４５９５号公報に記載されている複数の発光素子と受光素子の組合せ等の光学的センサで構成されていればよい。詳細位置合わせ部３０ａ〜３０ｃの動作も、制御部２１によって制御される。

回転中心に対する半導体ウェハ１の位置補正は以下のようにして行われる。第１および第２の実施形態と同様にして、半導体ウェハ１を保持したままウェハ搬送装置６が回転し、半導体ウェハ１がウェハ受け渡し位置Ｐ３まで搬送される。半導体ウェハ１がウェハ受け渡し位置Ｐ３に移動した直後、半導体ウェハ１が搬送アーム６ａ〜６ｃのいずれかの先端に載置されたままの状態で、詳細位置合わせ部３０ａ〜３０ｃは検出信号を制御部２１へ出力する。

制御部２１は、詳細位置合わせ部３０ａ〜３０ｃから出力された信号に基づいて、詳細位置合わせ部３０ａ〜３０ｃの各々の上での半導体ウェハ１のエッジ位置を検出し、それらのエッジ位置に基づいて半導体ウェハ１の中心位置を算出すると共に、規定の中心位置からの位置ずれ量を算出する（ステップＳ７０１）。続いて、ウェハ搬送装置６から半導体ウェハ１を受け取るため、ＸＹθステージ１４が移動し、ミクロウェハ保持部１３がウェハ受け渡し位置Ｐ３に移動する。この際に、制御部２１は、算出した位置ずれ量に基づいて、規定の停止位置から位置ずれ量分だけ離れた位置にミクロウェハ保持部１３が停止するように、ＸＹθステージ１４の移動を制御する（ステップＳ７０２）。続いて、搬送アーム６ａ〜６ｃが下降し、ミクロウェハ保持部１３が半導体ウェハ１を受け取る（ステップＳ７０３）。さらに、アライメント用センサ１１によって角度ずれのみが検出され、ミクロウェハ保持部１３の角度位置のみが補正された後（ステップＳ７０４）、ミクロウェハ保持部１３（ＸＹθステージ１４）がミクロ検査位置へ移動し（ステップＳ７０５）、検査が行われる（ステップＳ７０６）。

上述したように、本実施形態においては、プリセンタリング補正によって、ミクロ検査部１０での正確なアライメントが可能な程度の精度で中心ずれが概略補正された状態で、半導体ウェハ１がミクロ検査部１０に搬送される。ミクロ検査部１０において、半導体ウェハ１の中心ずれが検出され、その中心ずれを補正するようにＸＹθステージ１４の移動が制御され、回転中心位置のアライメント処理が行われた後、半導体ウェハ１がミクロウェハ保持部１３に載置される。これによって、第１および第２の実施形態と同様に、半導体ウェハ１を回転させても、偏芯による観察対象部位の移動が発生しないので、半導体ウェハ１の観察を容易に行うことができる。

また、半導体ウェハ１がウェハ受け渡し位置Ｐ３に搬送された直後に、半導体ウェハ１がウェハ搬送装置６によって保持されたままの状態で半導体ウェハ１の中心位置が検出されて補正される。これによって、半導体ウェハ１の中心位置を回転中心に一致させるために半導体ウェハ１をウェハ搬送装置６または仮置き部２０に一旦載置する仮置きが不要となるので、一連の検査時間を短縮することができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、上記の実施形態では、半導体ウェハ１の中心位置の補正が行われてからミクロ検査が行われるが、ミクロ検査シーケンスで半導体ウェハ１の周縁部検査を行うか否かが事前に分かっている場合には、周縁部検査を行うときだけ中心位置の補正が行われてから、ミクロ検査が行われるようにしてもよい。あるいは、中心位置の補正が行われずにミクロ検査が行われ、引き続き周縁部検査を行う場合にのみ、ＸＹθステージ１４がウェハ受け渡し位置Ｐ３に移動し、中心位置の補正が行われた後、周縁部検査が開始されるようにしてもよい。いずれにおいても、本発明の効果が得られ、周縁部検査が少ない場合には、スループットの向上にも繋がる。また、各実施形態におけるミクロ検査の手順は、半導体ウェハ１の周縁部を観察することを想定したものとなっているが、通常の主面に形成されたパターン部分のミクロ観察を行う場合も、角度のアライメントと位置ずれ量検出を行った後で適宜実施することができる。

本発明の第１の実施形態による外観検査装置の構成を示す構成図である。 本発明の第１の実施形態による外観検査装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態による外観検査装置の動作の手順を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態による外観検査装置の構成を示す構成図である。 本発明の第２の実施形態による外観検査装置の動作の手順を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態による外観検査装置の構成を示す構成図である。 本発明の第３の実施形態による外観検査装置の動作の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・半導体ウェハ、２・・・検査部、３・・・搬送部、４・・・ウェハカセット、５・・・搬送ロボット、６・・・ウェハ搬送装置、６ａ，６ｂ，６ｃ・・・搬送アーム、７・・・プリセンタリングユニット、９・・・マクロ検査部、９ａ・・・マクロ検査用揺動機構、１０・・・ミクロ検査部、１１・・・アライメント用センサ、１２・・・顕微鏡、１３・・・ミクロウェハ保持部、１４・・・ＸＹθステージ、１５・・・周縁側面部観察ユニット、１６・・・接眼レンズ、１７・・・操作部、１８・・・モニタ、２０・・・仮置き部、２１・・・制御部、２２・・・記憶部、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ・・・詳細位置合わせ部、５１，５２，５３・・・多関節アーム、５４・・・ハンド、５４ａ・・・吸着孔、５５・・・回転軸、５６・・・シフト機構

Claims (5)

1. 基板を回転可能に保持するステージと、
   前記基板の表面を拡大観察するための観察手段と、
   基準位置に対する前記基板の位置ずれ量を検出する検出手段と、
   前記基板を保持および搬送し、前記ステージとの間で前記基板の受け渡しを行う基板搬送手段と、
   を備え、前記検出手段によって検出された前記位置ずれ量に基づいて、前記基板と前記ステージの相対的な位置関係を補正して、前記基板を回転中心に設置することを特徴とする外観検査装置。
2. 前記検出手段によって検出された前記位置ずれ量に基づいて、前記基板が前記基板搬送手段によって保持された状態で前記ステージを移動させることを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。
3. 前記ステージとの間で前記基板の受け渡しを行い、前記基板が載置される仮置き部をさらに備え、
   前記検出手段によって検出された前記位置ずれ量に基づいて、前記基板が前記仮置き部に載置された状態で前記ステージを移動させることを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。
4. 前記検出手段は、前記基板が前記基板搬送手段から前記ステージへ渡された状態で前記位置ずれ量を検出し、
   前記基板搬送手段は、前記検出手段によって前記位置ずれ量が検出された後に前記ステージから前記基板を受け取り、
   前記ステージは、前記基板搬送手段に前記基板を渡した後、前記検出手段によって検出された前記位置ずれ量に基づいて移動し、前記基板搬送手段から前記基板を受け取る
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の外観検査装置。
5. 前記検出手段は、前記基板が前記基板搬送手段によって保持されている状態で前記位置ずれ量を検出し、
   前記ステージは、前記検出手段によって検出された前記位置ずれ量に基づいて移動し、前記基板搬送手段から前記基板を受け取る
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の外観検査装置。
   
   

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