JP2011522401A - 半導体ウエハの検査装置および検査方法 - Google Patents

Abstract

少なくとも１つのウエハ支持体が設けられているウエハ移送アーム（３０）と、ウエハの対向する縁部をつかむように構成される２つのリモートリム（１８、１９）を有するウエハグリッパ（１５）であって、前記グリッパ（１５）はおおよそ水平方向位置とおおよそ垂直方向位置との間でウエハを回転させるために軸上で回転するように取付けられたグリッパと、前記ウエハの一方側および他方側に、おおよそ垂直方向位置で前記ウエハを通る平面に対して対称的に配置された少なくとも２つの検査システムとを備える半導体ウエハ検査装置（１）。
【選択図】 図２

Description

本発明は、製造中または製造終了時、あるいは集積回路の製造中の半導体ウエハまたは基板の検査および確認の分野に関する。

半導体ウエハの口径が増加する傾向により半導体ウエハは、細心の注意を払って取扱わなければならず、また、ますます脆くなっている。さらに、半導体ウエハのますます微細になるエッチングのパターンにより、各ウエハの素子が製造欠陥の影響を非常に受けやすくなっている。

従来の方法では、半導体ウエハは、オペレータが目視で検査している。人間の目は、素人目には鏡のような外観を有する半導体ウエハ上の比較的小さな欠陥であっても検出可能である。生産品質が高くなるほど、人間の目は、小さな欠陥をうまく見つけることが可能になる。しかしながら、エッチング法がますます微細になることは、特に、特定の種類の欠陥に対して、人間の目が限界に達しつつあることを意味する。

さらに、半導体ウエハを目視で検査するという仕事は、時間がかかりかつ緻密なものである。半導体ウエハを製造するクリーンルーム内では、人間の存在を減らすことが望ましい。また、目視検査は、コストがかかることが分かっている。検査機は、一般に、時間が掛かってかさばり、これは、オペレータに対して特定の防護を必要とする電磁放射を用いている間でのクリーンルームにおける著しい欠点である。そして、目視検査は、方法の統計的モニタリングと欠陥または問題の原因に関しての研究とにとって必須である欠陥の位置、サイズまたは種類に関連する適切な統計的データを作り出さない。

本発明は、この状況を改善しようとするものである。

半導体ウエハ検査装置は、少なくとも１つのウエハ支持体が設けられているウエハ移送アームと、ウエハをつかむグリッパと、少なくとも１つの光源と、一方側に配置された少なくとも１つのカメラと、前記ウエハの一方側および他方側で、前記ウエハの実質的に垂直方向の位置に、前記ウエハを介して延びる平面に関して対称的に配置された少なくとも２つの検査システムとを備える。検査システムの各カメラは、前記カメラに対向するウエハの表面に反射する光を捉えるように位置決めすることができる。各光源は、その表面に向かって入射ビームを送るように位置決めすることができる。前記グリッパは、ウエハの対向する縁部を保持するように構成された２つのリモートリムを備えることができる。前記グリッパは、実質的に水平な位置と実質的に垂直な位置との間でウエハを回転できるように、軸に回転可能に取付けることができる。

半導体ウエハを検査する方法は、以下のステップ、すなわち、
−検査される半導体ウエハが、移送アームに付随する少なくとも１つの支持体によって搬送されるステップと、
−グリッパの一部を形成するリモートリムが、前記ウエハの対向する縁部をつかむステップと、
−前記グリッパが、軸の周りに回転して、前記ウエハを実質的に水平な位置から実質的に垂直な位置へ動かすステップと、
−前記ウエハの一方側および他方側に、前記ウエハを介して延びる平面に関して対称的に前記ウエハの実質的に垂直方向の位置に配置されている少なくとも２つの検査システムが作動されるステップと、
を備える。

本発明は、非限定的な実施例として提示され、および添付の図面を参照して例示されている実施形態の詳細な説明を読むことによって、より良く理解されるであろう。

半導体ウエハなどのような平坦なディスクを検査する機械の概略的な斜視図であり、検査システムは図面のより良い理解のために省略されている。 図１の機械の正面図であり、カバー要素およびシャーシ要素は図面のより良い理解のために省略されている。 図１の機械の平面図である。 第１の位置におけるグリッパの概略的な側面図である。 第２の位置におけるグリッパの概略側面図である。 グリッパのリムの断面図である。 方法の手順のフローチャートである。 方法の手順のフローチャートである。 平坦なディスク状の検査機の平面図である。

一般に、現在の検査機は、プレート上に載る水平位置での半導体ウエハに対して設けられる。米国特許出願公開第２００８／７７２６号（ＵＳ ２００８／７７２６）、特開平１０−５６０４６（ＪＰ １００ ５６ ０４６）、および韓国特許公開第２００４−００２４７９５号（ＫＲ ２００４ ００２４７９５）を参照。同じことは、複雑な反射屈折構造をさらに提案している欧州特許第１１９４８０３号（ＥＰ １ １９４ ８０３）に当てはまる。

本出願人は、水平位置での半導体ウエハの検査が、様々な欠点を有していることに気付いた。一方、ウエハの表面平坦度は、重力により影響され、それによりウエハ自体の重量の作用の下での変形により影響され、このことは、ウエハの口径が増加するにつれてより重要になってくる。ウエハは、３００ｍｍ、さらには４５０ｍｍの口径を有する可能性がある。一般的に選択されている解決策は、測定可能な表面平坦度よりも大きな表面平坦度を有する基準面であって、測定動作中にウエハがその上に位置決めされまたは保持される基準面を用いることを含む。この基準面は、一般に固体支持体の基準面である。この面とウエハとの接触は、背面の汚染原因である。他方、この方法は、前面を測定中に、この背面をマスキングする。

米国特許出願公開第２００６／１８５４８号の文献には、フォトマスクの一方の面およびその後に他方の面が検査機によって検査できるようになっているフォトマスク反転機構が記載されている。この反転機構は、実際の検査機の歩留まりを二等分する傾向があるという点で、大量生産には向いていない。さらに、フォトマスクは、検査中に水平位置で、その縁部のみによって搬送され、このことは、前記フォトマスクが半導体ウエハにとっては実情ではない大きな厚さ対長さ比を有していることを示している。

米国特許出願公開第２００７／１８８７４５号の文献には、半導体ウエハの２つの面を斜めの位置で検査する装置が記載されている。半導体ウエハは、その半導体ウエハを浮上させたまま支持することができる空気支持機構の上に配置される。半導体ウエハの下面は、軸に沿って並進移動することができる走査ヘッドによって検査され、その走査ヘッドは、半導体ウエハの口径よりもかなり小さい長さを有している。半導体ウエハは、その半導体ウエハの縁部が当接する支持ローラによって、回転可能に駆動される。ウエハの回転と、走査ヘッドの並進移動とを組み合わせることにより、ウエハの下面を徐々に検査することができ、傾斜位置は、ローラ上のウエハの縁部に対して、ある程度の支持を実現できる。しかし、その上面の検査は、ウエハの傾斜により、特別な手段を要する。下面の検査は、装置の実際の構造が原因でかなり時間がかかる。ウエハは、浮上位置に保持する空気の流れで、振動するおよび／または変形する危険性がある。

本発明によって、検査中に、実質的に垂直方向の位置に固定されるように保持されるウエハでは、変形の危険性がかなり低減される。実質的に垂直方向という用語は、＋／−５°以内であると理解されたい。装置の対称的な構造は、装置内での規則的な層流を可能にし、検査中に半導体ウエハが埃または他の有害な要素で汚染される危険性を低減する（これは、空気が一方的に偏向されるので、傾斜位置での検査中には当てはまらない）。

さらに、半導体ウエハの機械的安定性に対する空気の流れの影響が低減される。機械的振動が低減される。半導体ウエハにおける垂直方向位置は、それ自体の重量による変形を防ぎ、これにより、高コストで重い整流プレートの使用を避ける。半導体ウエハの下面の汚染の危険性は、ウエハが、その外縁に接触するグリッパによって把持されている限りにおいて、かなり低減される。

半導体ウエハの下面は、同じ垂直方向位置で行うことができる検査に利用可能であり、このことにより、上面の不具合と下面の不具合との間の相関を確証する可能性が増える。さらに、背面の検査が上面の検査と同じ位置で実施されるということは、かなりの時間の節約ができる。測定動作中の半導体ウエハの安定性は、汚染の危険性を低減し、機械的振動を大幅に低減し、および測定値の信頼性を高める。

ウエハの対向面は、従来、ウエハが垂直方向位置での検査前後にフォークによって支持されたウエハの水平位置に対して垂直方向位置にある場合であっても、上面および下面として言及されている。

グリッパの上流および下流でウエハを支持するために設けられた支持体は、フォークを形成してもよい。従って、支持体は、グリッパのリムから離れたままで、ウエハを水平位置に移動させることができる。フォークは、半導体ウエハの良好な機械的安定性と、移送中の容認可能な限界内での自重による変形とをもたらす。移送アームは、少なくとも２つの関節軸を備えることができる。移送アームは、タレットによって支持することができる。該タレットは、２つのウエハ移送アームを支持することができる。滑動部材上に並進のためにタレットを取付けることができる。２つの移送アームを備えたタレットは、ウエハの格納とグリッパによる把持との間でウエハの動作が最適化されるようにしている。

グリッパの各リムは、別のリムと対向して配置されている面に設けられた溝を有することができる。溝は、ウエハの縁部の形状に従って構成することができる。溝は、通常、軸方向断面でＶ字状とすることができる。溝は、ウエハのセルフセンタリングを確実にすることができる。

グリッパの少なくとも１つのリムは、リムの間に保持されたウエハの平面に対して実質的に垂直な軸に沿って、枢動可能に取付されている。好ましくは、２つのリムが、平行な軸に沿って、または共通の軸に沿って枢動可能に取付される。移送要素は、グリッパのリム間の開口よりも小さい横方向空間要件を有することができる。従って、移送要素とグリッパとの間の機械的干渉の危険性が限定される。

各光源は、グリッパのリム間の最大開口よりも大きな対角線を有するモニタを備えることができる。これによって、半導体ウエハの対向面の優れた照射が確保される。光源は、ＬＣＤまたはプラズマスクリーンを備えることができる。カメラは、対応する光源の上に配置することができる。

装置は、光源によって、平行するラインの表示を制御するように構成された制御ユニットを備えることができる。制御ユニットは、光源によって表示される垂直方向および水平方向のラインの交互の配置を制御するように構成することができる。

制御ユニットは、カメラに接続されている少なくとも１つの出力と、カメラと光源とを同期させるために、対応する光源に接続されている少なくとも１つの出力とを備えることができる。有利には、制御ユニットが、２つのカメラと２つの対称的な光源とを各面の特性にとって固有の露光時間または照射モード等のパラメータで制御する。

制御ユニットは、光源の照射された楕円ゾーンと暗い外縁部とを制御するように構成することができる。この結果、半導体ウエハの表面に到達する光が最適化されて、入射光の割合が増加する。同様に、カメラによって捉えられる入射光または拡散光の割合が低減される。彩度は低下する。それによって、コントラストが改善される。

制御ユニットは、検出品質を最適化するために、光源によって同時に異なる色の表示を制御するように構成することができる。

制御ユニットは、光源によって交互に行われる照射を制御するように構成することができる。この結果、カメラに到達する拡散光の割合が低減される。半導体ウエハが光源によって照射される場合、その入射光の一部は、半導体ウエハを通過し、回折現象の影響を受けて、反対側に配置されたカメラに到達することができる。この現象は、当然、半導体ウエハの反射率に依存する。特に反射型のウエハの場合、この現象は、比較的無害であり、照射は同時に行うことができる。それに対し、相対的に非反射型の半導体ウエハの場合には、交互の照射が、より良い分解能検出を可能にする。

制御ユニットは、特に、交互または同時の照射と同期して、交互にまたは同時にカメラでの撮像を制御するように構成することができる。各画像は、約１００〜３０００ミリ秒の露光時間で撮像することができる。カメラによる転送時間は、ほぼ５〜６００ミリ秒程度にすることができる。同時または交互の撮像は、一方の面の検査とその後の他方の面の検査とを比べて、検査の所要時間を最適化することを可能にする。

さらに、カメラは、電子的または機械的シャッタを備えることができる。カメラによる撮像と、対応する光源による照射との間の同期は、良質の画像の撮像を確実にしながら、電子的または機械的シャッタに取って代わることができる。この場合には、照射の所要時間は１００〜３０００ミリ秒とすることができる。

カメラは、旋回レンズと呼ばれる対物レンズを備えることができる。焦点面の旋回により、半導体ウエハの縁部を観測することが可能である。

モニタのＬＣＤまたはプラズマスクリーンは、スクリーンの画素の周期性とデッドゾーンの存在とに関係される高調波の生成に結び付く付随的な残留物の低減を可能にするつや消しパネルを備えることができる。つや消しは、酸を用いて、または、サンディングまたはポリシングタイプの機械的つや消しによって実行することができる。このようにして、観測面に対して垂直にほぼナノメートル程度の欠陥検査精度が得られる。

図１〜図３において、検査機１は、カバーが開いた状態で図示されている。より正確には、図１においてフロントカバーと、側方カバーの一方とが開いている。図２において、フロントカバーが開いている。図３において、上部カバーが開いている。当然、作動状態において、検査機１には、閉じられたこれらのカバーが与えられている。カバーは、カメラに干渉する可能性のある寄生光の導入を防ぐために、遮光性になっている。さらに、図１では、２つのスクリーンのうちの一方と、対応するカメラと、グリッパの支持体とは、他の構成要素をより良く見せるために省略されている。同様に、図２において、グリッパおよびグリッパ支持体は省略されており、実質的に垂直方向である検査位置には、基板が与えられている。

図１〜図５を見て分かるように、検査機１は、フレーム２、例えば、開口部６がそこを貫通して拡がるパーティション５によって隔離されている検査チャンバ３および供給チャンバ４を構成する機械溶接型のフレーム２を備える。フレーム２は、カバーによって覆われる。

検査チャンバ３は、図２および図３の中央を通って拡がる垂直面に対して対称的な構造を有する。検査機１は、矢印７で示されるように、チャンバ３の上部から底部への方向に、空気の動きを生成できるようにする層流タイプのろ過空気の供給部８を備える。また、空気の供給部８は、チャンバ３の上方壁部を形成する。測定チャンバの床部は、２つのグリッドからなるスタックによって構成されており、２つのグリッドのうちの一方は、他方のグリッドとずらすことができ、このことは、この出力をそのままにする空気の流れを制御できるようにし、またそれによって、測定チャンバ内の過剰な圧力を制御できるようにする。

検査機１は、特に、検査機１の中央を通って拡がる、または、垂直位置で保持される検査すべき基板１１を経て拡がる垂直面に対して対称的に取付けられている２つのビデオスクリーン９、１０を備える。図１および図２を参照。スクリーン９、１０のそれぞれは、基板１１の平面に対して実質的に平行な軸、例えば、実質的に水平な軸に沿ったスクリーン９、１０の方向付けと、測定面に対するスクリーン９、１０の位置の移動の調節とを可能にする関節式の支持体１２に載っている。スクリーン９、１０は、互いに対向して離れて取付けられており、わずかに上方向、例えば、１０°〜３０°の角度上方向に向けられている。スクリーン９、１０は、ＬＣＤまたはプラズマ型とすることができる。スクリーン９、１０は、検査すべき基板の口径の１．６倍以上の高さ、例えば、３００ｍｍの口径を有する基板の場合には高さ５４ｃｍを、および４５０ｍｍの口径を有する基板の場合には高さ７２ｃｍを有する。

照射スクリーンの側部は、従来、高さおよび幅として言及されている。この高さは、スクリーンが従来のビデオディスプレイ装置として使用される場合に、スクリーンの配置方向に関してスクリーンの表示ゾーンの最小寸法であると理解されるように意図されている。

また、検査機は、検査チャンバ３内に配置される２つのカメラ１３、１４も備える。カメラ１３、１４は、支持体１２で支持することができる。支持体１２は、スクリーン９またはスクリーン１０と、カメラ１３またはカメラ１４とに共通である。カメラ１３は、図１では、フレーム２の柱に隠れている。また、カメラ１３、１４は、位置に関して、特に、高さ、幅および長さに関して調節することができ、その長さは基板１１に対する水平方向距離に対応している。さらに、カメラ１３、１４は、角度方向に関して調節することができる。カメラは、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型またはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型とすることができる。スクリーン９とカメラ１３は、第１の検査システムを構成する。スクリーン１０とカメラ１４は、第２の検査システムを構成する。第１および第２の検査システムは対称的である。検査チャンバ３の一方側におけるスクリーン９、基板１１およびカメラ１３の位置と、他方側におけるスクリーン１０、基板１１およびカメラ１４の位置とは、スクリーン９、１０のそれぞれがその対応する面１１ａ、１１ｂにおいて基板１１に到達する入射ビームを送りカメラ１３、１４が面１１ａ、１１ｂによって反射されたビームを捉えるように選択される。面１１ａ、１１ｂは平行である。入射ビームは、基板１１に完全には到達しない。カメラ１３、１４が表面１１ａ、１１ｂにおける欠陥を表す光信号を検出できるほど十分に表面１１ａ、１１ｂが照射されるように、相対位置は選択される。スクリーン９、１０の光度およびコントラストは、カメラ１３、１４による欠陥の検出を促進するように高レベルに調節される。さらに、チャンバ３の使われない面は、使用される波長の最大吸収能を有する。要するに、検査チャンバ３の使われない面は黒色になっている。それによって、カメラ１３、１４の干渉は限定される。

カメラ１３、１４は、表面１１ａ、１１ｂに対する法線に対して斜めになっているのでわずかな収差を有し、表面１１ａの上端部とカメラの対物レンズとの間の距離は、表面１１ａの下端部とカメラ１３の対物レンズとの間の距離よりも小さくなっている。同じことが、カメラ１４に対向する表面１１ｂに対するカメラ１４にも当てはまる。このため、カメラ１３、１４は、収差を低減でき良好な観察が表面１１ａ、１１ｂの周辺ゾーンに対して実現できるようになっている旋回対物レンズを備えることができる。

検査機１は、基板１１を保持するグリッパ１５を備える。図１および図３で見ることのできるグリッパ１５は、水平受容位置および垂直検査位置を基板１１に提供する図４および図５にさらに詳細にそれぞれ図示されている。グリッパ１５は、フレーム２に載っているベース１６と、タレット１７と、２つのリム１８、１９とを備える。ベース１６は、一般に、平行六面体形状を有する。タレット１７は、開口部６を通って伸びる実質的に水平方向の軸に沿って、ベース１６に関節接合されることもある。タレットは、少なくとも９０°の回転を確保できるようになっている。１８０°の回転は、基板１１を反転させることが可能であり、このことは、いくつかの用途においては、有利になることが分かっている。タレット１７の回転は、ベース１６内に配置されている電気機械駆動装置、例えば、ステップモータによって、実行することができる。

リム１８、１９は、基板１１がリム１８、１９によって搬送される場合、基板１１に対する垂直な面に関して対称的になっている。リム１８、１９のそれぞれは、タレット１７の旋回軸に対してずれており、かつ基板１１に対して垂直である自身の軸に沿って、タレット１７に関節接合されている。一つの変形例において、リム１８、１９は、同軸とすることができる。別の変形例においては、これらのリムのうちの一方がタレット１７に対して固定されており、および他方のリムが関節接合されている。タレット１７は、リム１８、１９を作動させる部材、例えば、２つのステップモータの形態、または、１つステップモータと、リム１８、１９をそれらの角度位置に関係なく対称的なままにすることを可能にする歯車機構との形態の部材を備える。リム１８、１９は、２つの作動位置、すなわち、基板１１を近づけたり遠ざけたりするのに用いられる開位置と、基板１１の外縁部１１ｃに係合する位置との間で旋回することができる。図４および図５は、係合している位置を示す。

より具体的には、リム１８、１９のそれぞれは、タレット１７の空間的要件が、基板１１の口径よりも小さくなるような湾曲形状を有する。換言すれば、リム１８、１９は、曲折アクセントの付いた形状をしている。リム１８、１９の各々は、他方のリム１９、１８の内面と対向しており、かつ基板１１の外縁部１１ｃと接触するように設けられている内面１８ａ、１９ａを有する。内面１８ａ、１９ａは、タレット１７の旋回軸と平行な細長い溝２０を有する。図６で見ることのできる溝２０は、基板１１の外縁部１１ｃと適切な方法で協働するために、および図４に図示されている基板１１の水平位置と、図５に図示されている垂直位置との両方で保持を提供するため、そして、基板１１の変形、特に検査位置での座屈を無視できる値に低減するわずかな締め付け動作を伴う中間位置で保持を提供するために、Ｖ字状の断面、あるいは半円またはオジーブ（ｏｇｉｖｅ）の形状をした断面を有することができる。

検査機１は、検査前に基板１１をグリッパ１５へ持って行き、検査後に基板をグリッパ１５から外すように設けられている基板ハンドリング部材２１を備える。ハンドリング部材２１は、供給チャンバ４内に配置されている。ハンドリング部材２１は、パーティション５に設けられた開口部６を通過することが可能な動作要素が備えてられているロボットの形状とすることができる。

検査機１は、複数の基板１１を格納するために取外すことができる２つのコンテナ２２、２３を備える。コンテナ２２、２３は、内部パーティション５とは反対側で、チャンバ４の壁部によって支持されている。コンテナ２２、２３は、検査機１に対して分離されている間は閉じられるように自閉型とすることができる。同様に、ハンドリングチャンバ４の壁部には、コンテナ２２、２３の領域に開口部が設けられており、好ましくは、コンテナ２２、２３が完全に取外される前に供給チャンバ４を閉鎖する自動シャッタが設けられている。これにより、埃による検査機１の基板１１およびチャンバの汚染が制限される。

検査機１は、基板１１用のプリアライメント部材２４を備える。プリアライメント部材２４は、供給チャンバ４の長手方向端部に、パーティション５に沿って配置することができる。プリアライメント部材２４および供給チャンバ４は、パーティション２５によって隔離されており、ハンドリング部材２１によって搬送される基板１１の通過を可能にする開口２５aがパーティションを介して延びている。さらに、検査機１は、電子スキャナの形状とすることができる制御処理ユニット２６を備える。制御ユニット２６は、分離パーティション２７と一緒に、プリアライメント部材２４の反対側の供給チャンバ４の端部に配置されている。また、処理ユニット２６は、パーティション５と接触することも可能である。制御ユニット２６は、スクリーン９、１０と、カメラ１３、１４と、グリッパ１５と、ハンドリング部材２１とに接続されている。

ハンドリング部材２１は、パーティション５と平行な軸に沿って、フレーム２に対して並進移動することが可能なタレット２８を備える。このようにして、ハンドリング部材２１は、一つの位置においてプリアライメント部材２４に向かう方向で開口２５ａに接近することができ、また、別の位置においてグリッパ１５と対向して、または、コンテナ２２と対向して、または、コンテナ２３と対向して、開口部６の領域内で移動することができる。タレット２８は、フレーム２に固定接合されている滑動部材２９に沿って移動することができる。ハンドリング部材２１は、タレット２８によって支持された、２つの関節軸を有するアーム３０と、タレット２８の反対側のアーム３０の端部によって支持されたフォーク３１とを備える。アーム３０の関節軸は、実質的に垂直とすることができる。換言すれば、アーム３０には、フォーク３１に載っている基板１１の面に対して垂直な２つの互いに平行な関節軸が設けられている。

フォーク３１は、実質的に一定の厚みと、２つの歯が残ることを可能にする、一つの短辺から設けられている大きな切り欠きを有する概して矩形状の外形とを有するプレートの形状とすることができる。この切り欠きは、一般に、わずかに開いたＵ字形状を有することができる。フォーク３１の歯は、基板移送要素を構成する。フォーク３１の歯の間の間隔は、処理すべき基板の口径に適合させることができ、例えば、３００ｍｍの口径を有する基板の場合には１５０〜２５０ｍｍ、または、４５０ｍｍの口径を有する基板の場合には２２５〜４００ｍｍとすることができる。フォーク３１には、スライド２９上のタレット２８の動作により、および、アーム３０の２つの関節軸によって可能となる２つの回転により、水平面内での移動が提供される。ハンドリング部材２１は、垂直動作用の機構、特に、フォーク３１の高さを調節し、その結果、フォーク３１によって搬送される基板１１を調節するために並進移動の機構を備える。

図７を参照すると、動作中、制御ユニット２６は、ハンドリング部材２１、グリッパ１５、スクリーン９、１０、およびカメラ１３、１４を制御する。ハンドリング部材２１は、検査すべき複数の基板を収容するコンテナ２２に対向し示されている。フォーク３１は、基板１１の下を通り、それから、基板１１を数ミリメートル上昇させて、基板１１を支えるコンテナ２２から引っ込む。次いで、ハンドリング部材２１は、例えば、径方向運動を伴って動かされ、および基板１１の外縁部１１ｃに接触する３つのフィンガを用いて、基板１１の適切な位置決めをもたらすプリアライメント部材２４の所まで基板１１を移動させる。次に、フォーク３１は、基板１１が捉えられていることを確認し、グリッパ１５のリム１８とリム１９との間で基板を動かすために開口部６を通して移動させる。フォーク３１はリム１８、１９のほんの僅か下に配置され、基板１１はリム１８、１９の領域内に置かれるようにしている。リム１８、１９は、基板１１の外縁部１１ｃに対してクランプされる。フォーク３１は、この時点でリム１８とリム１９との間に保持され、具体的には、溝２０で保持されている基板１１から離れるように下げられる。ハンドリング部材２１は、例えば、ハンドリングチャンバ４内にフォーク３１を引っ込める。

グリッパ１８、１９間に実質的に水平な始動位置で保持される基板１１は、図１に示す実質的に垂直な位置に基板を移動させるために、４分の１回転される。次に、制御ユニット２６は、グリッパ１５によって定位置に固定される基板１１の面１１ａへのスクリーン９による照射を制御することにより、検査自体を進行させる。スクリーン９は、明と暗が交互になっている実質的に垂直なラインを表示し、その後に、明（白またはカラー）と暗が交互になっている実質的に水平なライン３５をｑ回（ｑは１〜２０）表示する。同時に、カメラ１３は、例えば、１００〜３０００ミリ秒の間の所要時間、画像を撮像する。カメラ１３は、各種類のラインに対して、一連の画像を撮る。次いで、スクリーン９がオフにされ、基板１１の面１１ｂを照射するために、スクリーン１０が照射される。スクリーン１０は、スクリーン９のラインと同様のライン、具体的には、垂直ライン３４を表示する（図２）。カメラ１４は、同時に１つ以上の画像を撮る。カメラ１３、１４によって撮られた画像は制御ユニット２６へ転送され、その制御ユニットによって欠陥の存在、具体的には、基板の面１１ａ、１１ｂの表面平坦度または外観の欠陥を確認するための処理動作が行われる。この逐次的動作モードは、有利には、同時モードと置き換えることができ、その場合、上面を検査するスクリーン／カメラシステムと、下面を検査するスクリーン／カメラシステムシステムとは独立してかつ同時に作動する。

一実施形態において、上記照射は、スクリーン９、１０の全面によって提供される。本出願人は、スクリーン９、１０上への基板１１の面１１ａ、１１ｂの幾何学的投射に対応するようにスクリーン９、１０の楕円形ゾーンに照射をそれぞれ制限することが有利であることに気付いている。この場合、垂直ライン３４、そして水平ライン３５は楕円形ゾーン３２内に表示され、スクリーンの外縁部３３は暗のままである。検査チャンバ３内で拡散する光量は低減され、カメラ１３、１４に対して干渉は低減され、これにより、品質が向上した信号を生成することができる。

次いで、実質的に垂直な位置での基板１１の静止段階は終了するため、制御ユニット２６によって制御されるグリッパ１５のタレット１７は、実質的に４分の１回転して、実質的に水平な位置に基板１１を置く。ハンドリング部材２１のフォーク３１は、安全距離、例えば、数ミリメートル程度の距離で基板１１の下に移動した後、垂直方向に動いて、基板１１の下面１１ｂの領域まで低速で上昇する。その後、リム１８、１９は、係合位置から開位置へ動いて、基板１１がフォーク３１の上に載る。

フォーク１１は、検査チャンバ３を離れて、供給チャンバ４内に移動して、基板１１をコンテナ２２またはコンテナ２３内に置く。それから、このサイクルを繰り返すことができる。当然、検査機の生産性を向上させるために、ハンドリング部材２１は、既にグリッパ１５へ搬送されている基板１１がカメラ１３、１４によって検査されているステップの間に、基板１１を受け取ってそれをプリアライメント部材２４へ搬送するように制御することができる。

図７のフローチャートを見て分かるように、スクリーン９、１０による照射のステップ、およびカメラ１３、１４による観察のステップは、十分に的確なデータが得られるまで繰り返すことができる。サブステップの工程数ｐは１〜１０とすることができる。

図９の実施形態においては、ハンドリング部材２１には、各々にフォーク３１、３２が設けられている２つのアーム３０、３３を支持するタレット２８を設けることができる。上流フォークと呼ばれるフォークがカメラ１３、１４による検査より前にハンドリングステップの専用にすることができるのと同時に、下流フォークと呼ばれる追加的なフォークがカメラ１３、１４による検査の後に続くハンドリングステップの専用にして検査済みの基板１１をグリッパ１５からコンテナ２２またはコンテナ２３へ移動させることができる限りにおいて、検査機１の生産性は、図８のフローチャートに従うことにより、改善することができる。

幾つかのステップは、各ステップのそれぞれの所要時間に依存して、特に、カメラ１３、１４による検査の所要時間に依存して、同時に実行することができる。より具体的には、上流フォークは、先行の基板がカメラ１３、１４によって検査され先行の基板が下流フォークによって取り除かれるのを待っている間に、プリアライメント部材２４から基板を取外すことができる。下流フォークが先行の基板１１を処理チャンバ３から取り除くとすぐに、上流フォークは次の基板を処理チャンバ３内へ導入することができる。換言すれば、カメラ１３、１４による２つの検査ステップの間の所要時間が低減されて、より高い歩留まりがもたらされる。

さらに、該上流フォークは、基板１１をプリアライメント部材２４へ持って行くことと、基板１１をグリッパ１５へ持って行くことを実行するための２つの機能を有し、一方、下流フォークは、検査済みの基板１１を下流のコンテナ２３へ持って行くことを実行する１つのハンドリング機能を有する。制御ユニット２６は、上流フォーク３１に優先順位を与えることができるが、このこともまた、サイクル時間をわずかに低減することを可能にする。このようにして、下流フォークは格納を待っている検査済みの基板とともに残存することができ、一方、上流フォークは別の動作、例えば、基板をプリアライメント部材２４へ持って行くためにコンテナ２２から基板を取り出すこと、または、プリアライメント部材２４から基板１１を取り除くことが実行される。

さらに、制御ユニット２６は、スクリーン９、１０によって形成される光源を同時に作動させるように構成することができる。

コンテナ２２、２３は、一方を上流コンテナとして、および他方を下流コンテナとして用いることができる。コンテナ２２、２３は交互に用いることができ、コンテナ２２から取出された基板１１は、検査後にそこに、任意には同じ位置に戻すことができる。

Claims (18)

1. 少なくとも１つのウエハ支持体が設けられているウエハ移送アーム（３０）を備える半導体ウエハの検査装置（１）であって、
   ウエハをつかむグリッパ（１５）であって、グリッパ（１５）が前記ウエハの対向する縁部を保持するように構成された２つのリモートリム（１８、１９）を備え、グリッパ（１５）が、実質的に水平方向の位置と実質的に垂直方向の位置との間で、前記ウエハを回転できるように軸に回転可能に取付けられている前記グリッパ（１５）と、
   前記ウエハの実質的に垂直方向の位置で前記ウエハの一方側および他方側に、前記ウエハを介して延びる平面に関して対称的に配置されている少なくとも２つの検査システムとを備えることを特徴とする装置。
2. 前記検査システムは、前記ウエハが実質的に垂直方向の位置に固定されている場合に作動される、請求項１に記載の方法。
3. 前記各検査システムが、少なくとも１つの光源（９、１０）と、少なくとも１つのカメラ（１３、１４）とを備え、各カメラ（１３、１４）は該カメラと対向する前記ウエハの表面で反射された光を捉えるように位置決めされ、各光源は入射光ビームを前記表面へ向けて送るために位置決めされる、請求項１に記載の装置。
4. 前記移送アーム（３０）が、少なくとも２つの関節接合軸を備え、および少なくとも１つのウエハ移送アームを支持するタレット（２８）によって支持され、前記タレット（２８）は、滑動部材（２９）に並進移動可能に取付けられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記グリッパの各リム（１８、１９）が他方のリムと対向して配置された面に設けられた溝（２０）を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記溝（２０）が概してＶ字状である、請求項１〜５に記載の装置。
7. 前記リムの少なくとも１つが、前記リムの間に保持された前記ウエハの面に対して実質的に垂直である軸の周りに旋回するために取付けられている、請求項５〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記移送要素が、前記グリッパ（１５）の前記リムの間の開きよりも小さな横方向空間要件を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. 各光源は、最小寸法が前記グリッパの前記リムの間の最大開きの１．５倍以上大きいモニタ（９、１０）を備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記モニタ（９、１０）がＬＣＤまたはプラズマスクリーンを備える、請求項１〜９に記載の装置。
11. 前記カメラ（１３、１４）が前記光源の上に配置される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記光源による平行ラインの表示を制御するように構成される制御ユニット（２６）を備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記制御ユニット（２６）が、カメラに接続される少なくとも１つの出力と、前記カメラと前記光源とを同期させるために、対応する前記光源に接続される少なくとも１つの出力とを備える、請求項１〜１２に記載の装置。
14. 前記制御ユニット（２６）が、前記光源の照射された楕円形ゾーン（３２）と、暗い外縁部（３３）とを制御するように構成される、請求項１２〜１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 前記制御ユニット（２６）が前記光源による異なる色の表示を同時に制御するように構成される、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 前記制御ユニット（２６）が前記光源による交互の照射を制御するように構成される、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の装置。
17. 半導体ウエハを検査する方法であって、
    検査すべき半導体ウエハが、移送アーム（３０）に付随する少なくとも１つの支持体によって搬送され、グリッパの一部であるリモートリム（１８、１９）が、前記ウエハの対向する縁部をつかみ、グリッパ（１５）は、軸の周りに回転して前記ウエハを実質的に水平な位置から実質的に垂直な位置へ動かし、前記ウエハの実質的に垂直方向の位置で前記ウエハの一方側および他方側に、前記ウエハを介して延びる平面に関して対称的に配置される少なくとも２つの検査システムが作動される、方法。
18. 前記検査システムは、前記ウエハがその実質的に垂直方向位置に固定された場合に作動される、請求項１６に記載の方法。
    

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