JP2008166766A - ウェハー検査装置及びその方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ウェハー検査に必要な個別工程を統合することで工程間のロスタイムを解消することができるウェハー検査装置及びその方法を提供する。
【解決手段】本発明による検査装置は、検査完了ウェハーの脱着及び新規検査対象ウェハーのローディングが行われる第１領域、及びウェハーの検査が行われる第２領域を備える検査ステージと、前記検査ステージ上に相互対向するように設けられた複数のウェハー載置部と、前記複数ウェハー載置部が設けられ、回転運動によって各ウェハー載置部の位置を第１領域と第２領域に相互に位置させる回転プレートと、前記第１領域に位置したウェハー載置部から検査完了ウェハーを脱着した後、新規検査対象ウェハーをロードするロボットと、前記第２領域に位置したウェハー載置部にロードされたウェハーの上下面を反転させるウェハー反転手段と、を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、ウェハー検査装置及びその方法に関し、より詳しくは、ウェハー検査に必要な個別工程を統合することで工程間のロスタイムを解消することができるウェハー検査装置及びその方法に関する。
一般に、単結晶インゴットからスライスされたウェハーは、研削（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）／研磨（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）／蝕刻（ｅｔｃｈｉｎｇ）などの工程を経て一定以上の平坦度と鏡面を有するウェハーに製造され製品化される。
しかし、ウェハーの表面には、各工程を経る過程で、各種の原因による表面欠陷が生じことがあり、パーティクルなどによる表面汚染もありうる。このような場合には、ウェハーを半導体素子に加工し難いことがあるため、このようなウェハーを別に分離させるための表面検査工程が行われる。
ウェハーの表面欠陷を検査する方法には種々の方法があるが、電子装備及びレーザー光線を用いる方法や、このようなレーザー光線を用いる検査に代替したり補充的に作業者の目視による観察によって表面欠陷を検査する方法がある。
作業者の目視による検査方法は、ランプ光をウェハーの表面に照射した状態で、ウェハーの表面における光の反射状態を目視によって観察する方法である。
このとき、ウェハーの表面に欠陷や汚染がある場合には、光が反射する状態に歪みが生じ、不良が発生したか否かを判断することができる。
このような従来のウェハー表面検査は、標本を抽出して検査する方法によって行われたが、ウェハーの薄型化及び半導体容量の大容量化、そして高品質ウェハーに対する要求などから、近年製造されるウェハーに対しては全体の表面検査を行うようになった。
このようなウェハーの全数検査工程は、製造工程の終了したウェハーが検査工程でさらに汚染されることを防止するために、クリーンエアが供給されるクリーンルームで行うことが一般的である。
以下、従来のウェハー検査装置の構造及び検査方法について図１及び図２を参照して簡略に説明する。
図面において、前記ウェハー検査装置１０は、検査対象ウェハーＷ、検査対象ウェハーＷを積層保管するＦＯＵＰカセット２０（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ Ｃａｓｓｅｔｔｅ：以下、「ＦＯＵＰカセット」と称する）及び保管カセット５０、検査するウェハーＷをロードして移動レール１２に沿って移動する移送ロボット１１、移送ロボット１１によってウェハーＷを供給されて検査する検査ステージ３０、及び検査ステージ３０の一側にウェハーＷを反転させるために設けられたウェハー反転部４０を備える。
このような構造からなる検査装置１０の動作を説明する。まず、移送ロボット１１はＦＯＵＰカセット２０に収納されたウェハーＷをロードする（Ｓ１１）。次に、移送ロボット１１は移動レール１２に沿って移動してロードされたウェハーＷを検査ステージ３０に移送する（Ｓ１２）。前記検査ステージ３０に移送されたウェハーＷの表面、すなわち上面を検査者（図示せず）が目視で検査する（Ｓ１３）。このとき、ハロゲンランプ（図示せず）のような光源を使ってウェハーＷの表面に光を照射した後、光が散乱することを目視で確認する。次いで、上面が検査されたウェハーＷをウェハー反転部４０に移送させ（Ｓ１４）、反転部４０からウェハーＷの上／下面を反転させる（Ｓ１５）。反転されたウェハーＷは再び検査ステージ３０に移送され（Ｓ１６）、移送されたウェハーＷの下面を検査する（Ｓ１７）。ここで、前記ウェハーＷの下面検査方法は前述したウェハーＷの上面検査方法と同様である。前記上／下面が検査されたウェハーＷは再び移送ロボット１１によって整列部、すなわち保管カセット５０側に移送される（Ｓ１８）。最後に、移送されたウェハーＷを保管カセット５０にアンロードする（Ｓ１９）。
前述したように、従来のウェハー検査方式は１つのウェハーＷの検査にトータル９段階の工程を行わねばならない。よって、各ステップの間に過度なロスタイム（ｌｏｓｓ ｔｉｍｅ）を必要とし、ウェハー検査の効率性が低下する問題点があった。
本発明は、上記問題点を解決するために創案されたものであり、ウェハーの検査及び着脱を同時に行うことができるように２つの領域で構成された検査ステージを備えることで、ウェハー検査に必要な各工程別ロスタイムを最小化することができるウェハー検査装置及びその方法を提供するところにその目的がある。
本発明の他の目的は、ウェハーハンドリングが行われる全ての自動化装備に取り込まれて使用できるウェハー検査装置及びその方法を提供することである。
上記目的を達成するための本発明によるウェハー検査装置は、検査完了ウェハーの脱着及び新規検査対象ウェハーのローディングが行われる第１領域、及びウェハーの検査が行われる第２領域を備える検査ステージと、前記検査ステージ上に相互対向するように設けられた複数のウェハー載置部と、前記複数のウェハー載置部が設けられ、回転運動によって各ウェハー載置部の位置を第１領域と第２領域に相互に位置させる回転プレートと、前記第１領域に位置したウェハー載置部から検査完了ウェハーを脱着した後、新規検査対象ウェハーをロードするロボットと、前記第２領域に位置したウェハー載置部にロードされたウェハーの上／下面を反転させるウェハー反転手段と、を含む。
望ましくは、前記回転プレートは第２領域でウェハー検査が完了すると、回転運動によって第２領域のウェハー載置部を第１領域に、第１領域のウェハー載置部を第２領域に回転移動させる。
望ましくは、前記ウェハー反転手段は、ウェハーの上／下面反転のために一定高さまで上昇してから下降する支持台、及び前記支持台の上端部に設けられ、第２領域に位置したウェハー載置部にロードされているウェハーを取り出した後、前記支持台が一定高さまで上昇するとウェハーの上／下面を反転させて、前記支持台が元の位置に再び下降するとウェハー載置部にウェハーを載置させるガイドバーを備える。
上記目的を達成するための本発明によるウェハー検査方法は、検査完了ウェハーの脱着及び新規検査対象ウェハーのローディングが行われる第１領域、及びウェハーの検査が行われる第２領域を備える検査ステージと、前記検査ステージ上に相互対向するように設けられた複数のウェハー載置部と、を含むウェハー検査装置を用いたウェハー検査方法であり、（ａ）前記第１領域に位置したウェハー載置部に検査完了ウェハーをアンロードして検査対象ウェハーをロードするステップと、（ｂ）前記第１領域に位置したウェハー載置部を第２領域に回転移動させるステップと、（ｃ）前記第２領域に回転移動されたウェハー載置部にロードされたウェハーの上面を検査するステップと、（ｄ）ウェハーを反転手段を用いてウェハーの上／下面を反転させた後、ウェハーの下面を検査するステップと、（ｅ）第２領域に位置したウェハー載置部を第１領域に回転移動させるステップと、を含み、前記（ａ）ステップは前記（ｃ）及び（ｄ）ステップが行われる間に同時に行われる。
望ましくは、前記（ｄ）ステップで行われるウェハーの上／下面反転は、ウェハー載置部からウェハーを脱着するステップと、脱着されたウェハーを一定高さで上昇させるステップと、回転運動によってウェハーの上／下面を反転させるステップと、反転されたウェハーをウェハー載置部に再びロードするステップと、を含む。
なお、第１領域で行われる検査完了ウェハーの脱着及び新規検査対象ウェハーのローディング時点は、第２領域で行われるウェハーの検査完了時点より先であるか同一であることが望ましい。
本発明によれば、ウェハー検査のために必要な個別工程を統合してウェハーの検査作業と新規検査対象ウェハーのローディングを同時に行うことができるため、各工程別のロスタイム、すなわちタクトタイム（Ｔａｋｔ Ｔｉｍｅ）を減少させることができる。これにより、単位時間当り検査することができるウェハーの数量を増加させることで、ウェハー製造工程の生産性を向上させることができる。また、本発明はウェハーの連続的なハンドリングを要する全ての自動化装備に取り込まれて使用することができる。
以下、本発明の望ましい実施例によるウェハー検査装置及びその制御方法を添付された図面を参照して詳しく説明する。
図３は本発明の望ましい実施例によるウェハー検査装置の構造を示した概略図であり、図４は本発明の望ましい実施例によるウェハー検査装置を示した正断面図であり、図５は図４の反転手段を示した平面図である。
図３ないし図５において、前記ウェハー検査装置１００はクリーンルーム１０１内に設けられ、検査対象ウェハーＷが保管されるＦＯＵＰカセット１２０、検査完了ウェハーＷが保管される保管カセット１５０、ウェハー検査が行われる間に新規検査対象ウェハーＷを装着できるように複数のウェハー載置部１３４が備えられた検査ステージ１３０、検査ステージ１３０に検査対象ウェハーを新規にロードし、検査完了ウェハーを検査ステージ１３０からアンロードして保管カセット１５０にロードするロボット１１１、及び検査ステージ１３０のウェハー載置部１３４にロードされたウェハーＷの上／下面を反転させるウェハー反転手段１４０を備える。
前記ロボット１１１は、クリーンルーム１０１内に設けられた移動レール１１２に沿って移動する。そして、ロボット１１１は前記カセット１２０、１５０と検査ステージ１３０間にウェハーＷを移送させる役割をする。移動レール１１２に沿って移動するロボット１１１は一般的に使われるものであり、詳しい説明は省略する。
前記検査ステージ１３０は、複数のウェハー載置部１３４が設けられる回転プレート１３５を含む。前記回転プレート１３５は、ウェハーＷを載置する第１領域１３１とウェハーＷを検査する第２領域１３２とに分けられる。回転プレート１３５は、第１領域１３１と第２領域１３２の位置を相互変換させる役割をする。すなわち、回転プレート１３５が回転することで、第１領域１３１と第２領域１３２の位置を変換させる。例えば、回転プレート１３５が１８０゜回転して第１領域１３１と第２領域１３２の位置が変換される。
前記複数ウェハー載置部１３４は、回転プレート１３５上に設けられる。望ましくは、ウェハー載置部１３４は第１領域１３１及び第２領域１３２にそれぞれ設けられる。前記ウェハー載置部１３４は相互対称して配置され、回転プレート１３５によって２つのウェハー載置部１３４の位置が相互変換される。
なお、図３には、第１領域１３１及び第２領域１３２にそれぞれ１つのウェハー載置部１３４が設けられているが、本発明はこれに限定されない。
前記ロボット１１１は、ＦＯＵＰカセット１２０から検査対象ウェハーＷを取り出した後、移動レール１１２に沿って検査ステージ１３０側に移動し、ウェハー検査領域１６０の反対側に位置した第１領域１３１のウェハー載置部１３４にウェハーＷをロードする。すると、ウェハーがロードされたウェハー載置部１３４は、回転プレート１３５の１８０゜回転によってウェハー検査領域１６０側に、すなわち第２領域１３２に位置が変換されて、これにより検査者（図示せず）がウェハーＷを検査するようになる。
一方、回転プレート１３５の回転によって第１領域１３１に位置したウェハー載置部１３４には、ウェハーＷがロードされていないか、または検査が完了したウェハーＷがロードされている。前者の場合は第２領域１３２で行われるウェハーＷの検査が一番目のウェハー検査である場合に該当する。そして、後者の場合は第２領域１３２で行われるウェハーＷの検査が２番目以上のウェハー検査である場合に該当する。よって、前記ロボット１１１は、第２領域１３２のウェハー載置部１３４にロードされたウェハーＷの検査が行われる間に、第１領域１３１のウェハー載置部１３４に新規で検査対象ウェハーＷをロードしたり、検査が完了したウェハーＷをアンロードして、新規検査対象ウェハーＷをロードする。このようなウェハーのローディング／アンローディング過程については、以後、より詳しく説明する。
前記ウェハー載置部１３４は、ウェハーＷの検査が行われる過程で所定角度回動することができる。望ましくは、第２領域１３２に位置したウェハー載置部１３４は４５゜ないし９０゜回動する。これは検査者がウェハー載置部１３４にロードされたウェハーＷをより容易に観察できるようにするためである。このとき、示されていないが、ハロゲンランプを使ってウェハーＷに光を照射することで検査者がウェハーＷの異常の有無を容易に観察できるようにする。
前記ウェハー反転手段１４０は、ウェハー載置部１３４の一側に設けられ、ウェハー載置部１３４にロードされたウェハーＷの上／下面を反転させる役割をする。
前記ウェハー反転手段１４０は、上下移動される支持台１４１及び支持台１４１の上端部に設けられたガイドバー１４２を備える。
前記支持台１４１は、回転プレート１３５の中心部に位置するが、望ましくは、２つのウェハー載置部１３４の間に位置する。そして、前記支持台１４１は上下移動できるように駆動される。支持台１４１は相互独立的にそれぞれ駆動され、望ましくは、第２領域１３２に位置した支持台１４１のみがウェハーＷの上／下面を反転させるために駆動される。
前記ガイドバー１４２は、一対の支持台１４１の上端部にそれぞれ設けられる。ガイドバー１４２はウェハーＷの側面を挟み取ってウェハーＷの上／下面を反転させるためのものであり、「コ」字状である。ガイドバー１４２には、ウェハーＷを回転させて上／下面を反転させるための如何なる手段でも取り込まれて使われることができる。例えば、モータを使ってウェハーＷの側面を挟み取ったガイドバー１４２の一部分のみを回転させることができる。
一方、前記ウェハー反転手段１４０は回転プレート１３５とともに回転される。このために、回転プレート１３５に設けられたウェハー載置部１３４及びウェハー反転手段１４０はその位置が固定される。
前述したウェハー検査装置１００は、それぞれの動作を検査者によって制御することができる。すなわち、コントローラー（図示せず）を用いて非常時または検査者の判断によって選択的にウェハー検査装置１００の全般的な動作を制御することができる。
以下、前記ウェハー検査装置を用いてウェハーを検査する方法について図６を参照して説明する。
まず、ロボット１１１がＦＯＵＰカセット１２０から検査対象ウェハーＷをロードする（Ｓ２１）。
次に、ロボット１１１が移動レール１１２に沿って検査ステージ１３０に移動し、第１領域１３１に位置されたウェハー載置部１３４にウェハーＷをロードする（Ｓ２２）。
次いで、前記第１領域１３１に位置されたウェハー載置部１３４が回転プレート１３５の１８０゜回転によって第２領域１３２に位置が変換される。すると、ウェハーＷはウェハー検査領域１６０側に位置が変更され、検査者はウェハーＷの表面、すなわち上面を目視で検査する（Ｓ２３）。このとき、ハロゲンランプ（図示せず）を使ってウェハーＷの表面に光を照射することで、ウェハー検査の便利性を図ることができる。
次いで、ウェハーＷの一面の検査が完了すると、第２領域１３２に位置したウェハー反転手段１４０を駆動させてウェハーＷの上／下面を反転させる（Ｓ２４）。すなわち、ウェハー反転手段１４０の支持台１４１に設けられたガイドバー１４２にウェハーＷの側面を固定させた後、支持台１４１を上方向に移動させる。その後、所定高さまで支持台１４１が上昇すると、ガイドバー１４２を回転させてウェハーＷの上／下面を反転させる。このようにして、ウェハーＷが反転すると、再び支持台１４１を下方向に移動させてウェハーＷをウェハー載置部１３４に載置させる。
ウェハー反転手段１４０によってウェハーＷの表面が反転すると、最後にウェハーＷの下面を検査する（Ｓ２５）。ここで、前記ウェハーＷの下面検査方法は前述したウェハーＷの上面検査と同様である。
なお、前記ウェハー検査装置１００は、２つのウェハー載置部１３４を備えることで、ウェハーＷの検査と、検査完了ウェハーＷのアンローディング及び新規検査対象ウェハーＷのローディングを同時に行うことができる。これについて図７を参照して詳しく説明する。
まず、第２領域１３２でウェハーＷの検査が完了すると、回転プレート１３５を１８０゜回転させて検査完了したウェハーＷがロードされているウェハー載置部１３４を第１領域１３１に位置させる。その後、ロボット１１１を用いて検査完了したウェハーＷをウェハー載置部１３４から脱着して保管カセット１５０にロードする（Ｓ３１）。
次に、ロボット１１１を用いてＦＯＵＰカセット１２０に収納された検査対象ウェハーＷを取り出した後、ロボット１１１を検査ステージ１３０側に移動させて第１領域１３１に位置したウェハー載置部１３４にロードする（Ｓ３２）。
ウェハーＷの新規ローディングが完了すると、前述したように回転ステージ１３５を１８０゜回転させて第２領域１３２に移動させた後、ウェハーの検査過程を行う（Ｓ３３）。望ましくは、検査完了ウェハーＷのアンローディングと新規検査対象ウェハーＷのローディングは第２領域１３２でウェハーＷの検査が行われる間に同時に行う。このとき、ウェハーＷの検査完了時点より新規検査対象ウェハーＷのローディング完了時点が先であることが望ましいが、ウェハーＷの検査完了時点と新規検査対象ウェハーＷのローディング時点が同一であることがさらに望ましい。
本発明は、第１領域１３１及び第２領域１３２に位置されたウェハー載置部１３４の位置を相互に切り換えながら、前記ステップＳ２３ないしステップＳ２５とステップＳ３１ないしステップＳ３３とを同時に行うことで、工程のロスタイムなくウェハーの検査が可能になる。
結果的に、従来のウェハー検査装置１０はトータル９段階にわたって１つのウェハーＷを検査するが、本発明のウェハー検査装置１００は最初はトータル５段階にわたって１つのウェハーＷを検査し、次の工程からは３段階にわたって１つのウェハーＷを検査することができる。
以上、本発明を限定された実施例及び図面によって説明したが、本発明はこれによって限定されることなく、本発明が属する技術分野で通常の知識を持った者によって本発明の技術思想及び特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
従来のウェハー検査装置の構造を示した概略図である。 図１の検査装置を用いたウェハー検査方法を説明するための工程フロー図である。 本発明の望ましい実施例によるウェハー検査装置の構造を示した概略図である。 本発明の望ましい実施例によるウェハー検査装置を示した正断面図である。 図４の反転手段を示した平面図である。 本発明の望ましい実施例によるウェハー検査方法を示した工程フロー図である。 ウェハーの検査が行われる間の、検査完了ウェハーの脱着及び新規検査対象ウェハーのローディング過程を説明するための工程フロー図である。

Claims (6)

  1. 検査完了ウェハーの脱着及び新規検査対象ウェハーのローディングが行われる第１領域、及びウェハーの検査が行われる第２領域を備える検査ステージと、
    前記検査ステージ上に相互対向するように設けられた複数のウェハー載置部と、
    前記複数ウェハー載置部が設けられ、回転運動によって各ウェハー載置部の位置を第１領域と第２領域に相互に位置させる回転プレートと、
    前記第１領域に位置したウェハー載置部から検査完了ウェハーを脱着した後、新規検査対象ウェハーをロードするロボットと、
    前記第２領域に位置したウェハー載置部にロードされたウェハーの上／下面を反転させるウェハー反転手段と、を備えるウェハー検査装置。
  2. 前記回転プレートは、第２領域でウェハー検査が完了すると、回転運動によって第２領域のウェハー載置部を第１領域に、第１領域のウェハー載置部を第２領域に回転移動させることを特徴とする請求項１に記載のウェハー検査装置。
  3. 前記ウェハー反転手段は、
    ウェハーの上／下面反転のために一定高さまで上昇してから下降する支持台と、
    前記支持台の上端部に設けられ、第２領域に位置したウェハー載置部にロードされているウェハーを取り出した後、前記支持台が一定高さまで上昇するとウェハーの上／下面を反転させ、前記支持台が元の位置で再び下降するとウェハー載置部にウェハーを載置させるガイドバーと、を備えることを特徴とする請求項１に記載のウェハー検査装置。
  4. 検査完了ウェハーの脱着及び新規検査対象ウェハーのローディングが行われる第１領域、及びウェハーの検査が行われる第２領域を備える検査ステージと、前記検査ステージ上に相互対向するように設けられた複数のウェハー載置部と、を含むウェハー検査装置を用いたウェハー検査方法において、
    （ａ）前記第１領域に位置したウェハー載置部に検査完了ウェハーをアンロードして検査対象ウェハーをロードするステップと、
    （ｂ）前記第１領域に位置したウェハー載置部を第２領域に回転移動させるステップと、
    （ｃ）前記第２領域に回転移動されたウェハー載置部にロードされたウェハーの上面を検査するステップと、
    （ｄ）ウェハーを反転手段を用いてウェハーの上／下面を反転させた後、ウェハーの下面を検査するステップと、
    （ｅ）第２領域に位置したウェハー載置部を第１領域に回転移動させるステップと、を含み、
    前記（ａ）ステップは前記（ｃ）ステップ及び（ｄ）ステップが行われる間に同時に行われることを特徴とするウェハー検査方法。
  5. 前記（ｄ）ステップで行われるウェハーの上／下面反転は、
    ウェハー載置部からウェハーを脱着するステップと、
    脱着されたウェハーを一定高さまで上昇させるステップと、
    回転運動によってウェハーの上／下面を反転させるステップと、
    反転されたウェハーをウェハー載置部に再びロードするステップと、を含むことを特徴とする請求項４に記載のウェハー検査方法。
  6. 第１領域で行われる検査完了ウェハーの脱着及び新規検査対象ウェハーのローディング時点が、第２領域で行われるウェハーの検査完了時点より先であるか同一であることを特徴とする請求項４に記載のウェハー検査方法。
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