JP2012114117A

JP2012114117A - 検査方法及び検査装置

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Publication number: JP2012114117A
Application number: JP2010259352A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Kanzaki; 伸彦神崎; Masakazu Takahashi; 正和高橋; Shuichi Nakagawa; 周一中川
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2012-06-14
Anticipated expiration: 2030-11-19
Also published as: JP5547044B2

Abstract

【課題】真空ロボットによる試料搬送時の位置ずれを補正するための簡単な機構を備えた検査装置を提供する。
【解決手段】試料ステージのロードポジション(X_L,Y_L)及びアンロードポジション(X_U,Y_U)と、プリアライナの回転角(θ_L)を保存する。プリアライナ上のウエハを基準方位に対して回転角(θ_L)だけ回転させるプリアライメントを実行し、更に、プリアライナに対するウエハの偏心量(Δx₁,Δy₁)を測定する。この偏心量(Δx₁,Δy₁)に基づいて、試料ステージのロードポジション(X_L,Y_L)を補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体の製造及び検査工程において用いられて好適な検査装置に関し、特に試料を搬送するための真空ロボットを備えた検査方法及び検査装置に関する。

走査電子顕微鏡に代表される荷電粒子装置の中には、試料室となる真空チャンバにロードロック室が接続されたものがある。ロードロック室は、試料室に試料を導入する前に、予め試料を配置するための予備真空排気室である。ロードロック室から試料室への試料搬送は、試料を設置した試料ホルダごと搬送する構造が一般的である。

しかしながら、試料ホルダごと搬送する方式は、搬送機構が複雑になる、搬送機構を搭載するために内部の容積が大きくなり排気に時間がかかる等の欠点がある。そこで、試料ホルダを省略し、真空ロボットにより、試料を直接搬送する方式が用いられている。

真空ロボットによる試料の搬送では、搬送による位置ずれが生じる。即ち、予め指定した目標位置と実際に試料を配置した位置の間に誤差が発生する。この問題を解決するため、特許文献１〜３に記載された方法では、予め設定した指定位置と実際の設置位置から補正テーブルを作成し、ロボットの指定位置を補正する。

特開2009−49251号公報特開2010−56161号公報特開2008−251968号公報

真空ロボットによる試料の搬送において、試料の位置ずれを完全に無くすことはできない。特に、真空ロボットは、真空排気された雰囲気に設置されるため、構造をできるだけ簡単化する必要がある。特許文献に記載された位置補正機構のような複雑な位置補正機構を真空ロボットに備えるのは好ましくない。

本発明の目的は、真空ロボットによる試料搬送時の位置ずれを補正するための簡単な機構を備えた検査装置を提供することにある。

本発明によると、先ず、試料ステージのロードポジション(X_L,Y_L)及びアンロードポジション(X_U,Y_U)と、プリアライナの回転角(θ_L)を保存する。プリアライナ上のウエハを基準方位に対して回転角(θ_L)だけ回転させるプリアライメントを実行し、更に、プリアライナに対するウエハの偏心量(Δx₁,Δy₁)を測定する。この偏心量(Δx₁,Δy₁)に基づいて、試料ステージのロードポジション(X_L,Y_L)を補正する。

本発明によると、試料ステージ上のウエハの位置ずれ量及び回転ずれ量(ΔX₁,ΔY₁,Δθ₁)を測定するグローバルアライメントを実行する。このウエハの位置ずれ量及び回転ずれ量を用いて、次の検査用のウエハに対するロードポジション(X_L,Y_L)と回転角(θ_L)を補正する。

本発明によると、真空ロボットによる試料搬送時の位置ずれを補正するための簡単な機構を備えた検査装置を提供することにある。

本発明の検査装置の第１の例の構成を示す図である。本発明の検査装置に設けられた真空ロボットの構造及び動作を説明する図である。本発明の検査装置に設けられた真空ロボットの構造及び動作を説明する図である。本発明の検査装置に設けられた真空ロボットの構造及び動作を説明する図である。本発明の検査装置によるウエハのロード過程を説明する図である。本発明の検査装置によるウエハ偏心量(Δx₁,Δy₁)の蓄積データを示す図である。本発明の検査装置によるウエハの検査及びアンロード過程を説明する図である。本発明の検査装置の第２の例の構成を示す図である。本発明の検査装置の第３の例の構成を示す図である。

図１を参照して本発明の検査装置の第１の例を説明する。本例の検査装置は、試料室101、ロードロック室107、及び、ミニエンバイラメント方式の搬送装置110を有し、更に、図示しない、制御装置を備える。この制御装置は、入力装置、出力又は表示装置、及び、演算装置を備えたコンピュータであってよい。ここでは、検査装置による検査対象としてウエハを例に説明する。

従来、半導体集積回路の製造工程では、埃や異物の発生を回避するために、クリーンルームが用いられていた。しかしながら、近年、クリーンルームの代わりに、ミニエンバイラメント（Mini Environment）方式と呼ばれる清浄環境保持方法が用いられている。ミニエンバイラメント方式では、クリーンが要求される空間のみを局所的に高い清浄度を保持する。

半導体集積回路の製造工程では、検査対象であるウエハ、フォトマスク等について、１枚毎の枚葉処理を行う場合が多い。そのため、ウエハ、フォトマスク等は、１枚ずつ搬送されることが多い。１枚のウエハ、フォトマスクを収納するためのミニエンバイラメント方式の容器として、スミフポッド（SMIF POD）（Standard of Mechanical Interface Pod）や、フープ（FOUP）（Front-Opening Unified Pod）が知られている。スミフポッドやフープは、内部が高い清浄度に保持される密閉容器である。

試料室101には、走査電子顕微鏡102、光学顕微鏡103、試料ステージ106、及び、真空ロボット104が設けられている。試料ステージ106には静電チャック105が設けられている。試料ステージ106はXY方向の移動と回転移動が可能である。ロードロック室107には、プリアライナ108が設けられている。更に、プリアライナ108上のウエハの偏心量を測定するための図示しない測定装置が設けられている。搬送装置110には、搬送ロボット109が設けられている。搬送装置110の外側にはロードポート111が設けられ、そこに、フープ112が配置されている。フープ112の内部は、高い清浄度に保持されており、そこに、１枚のウエハ10が収納されている。尚、フープの代わりにスミフポッドを用いてもよい。

ロードロック室107は予備真空排気室である。ロードロック室107は、試料室101と接続されるときは、真空排気され、搬送装置110と接続されるときは、大気圧となる。

搬送ロボット109は、フープ112よりウエハ10を取り出し、それをプリアライナ108に配置する。プリアライナ108では、プリアライメントが実行される。

プリアライメントは、ウエハ10の回転位置を所定の回転位置となるように、ウエハ10を回転させる処理である。ウエハ10の周縁に目印を形成する。この目印は例えばノッチでよい。一方、プリアライナ108のテーブルの周縁に目印を付する。プリアライナ108のテーブルにウエハ10を配置し、回転させる。ウエハ10の目印がプリアライナ108の目印に整合したときに、プリアライナ108の回転を停止する。このときのウエハ10の回転位置を基準方位と称することとする。プリアライメントでは、ウエハ10を、基準方位から更に、所定のプリアライナの回転角(θ_L)だけ回転させるが、これについては後に説明する。

真空ロボット104は、プリアライナ108に配置されたウエハ10Aを試料ステージ106にロードし、試料ステージ106上に配置されたウエハ10Bをプリアライナ108にアンロードする。搬送ロボット109は、プリアライナ108上のウエハをフープ112内にアンロードする。

図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃを参照して、真空ロボット104の構造と動作を説明する。真空ロボット104は、メインアーム201、ロードハンド202、及び、アンロードハンド203を有する。メインアーム201は垂直な中心軸線の周りに回転可能である。メインアーム201の両端に、ロードハンド202とアンロードハンド203が、それぞれ枢動可能に装着されている。

図２Ａに示すように、ロードハンド202によってプリアライナ108上のウエハ10Aを持ち上げ、アンロードハンド203によって試料ステージ106上のウエハ10Bを持ち上げる。次に、図２Ｂに示すように、ロードハンド202及びアンロードハンド203を枢動させるとともに、メインアーム201を回転させる。更に、図２Ｃに示すように、メインアーム201を回転させるとともに、ロードハンド202及びアンロードハンド203を枢動させる。ロードハンド202上のウエハ10Aを試料ステージ106上に移し、アンロードハンド203上のウエハ10Bをプリアライナ108上に移す。

再度、図１を参照する。ウエハを搬送する前に、検査装置の制御装置のメモリに、予め試料ステージ106のロードポジション(X_L,Y_L)及びアンロードポジション(X_U,Y_U)、と、プリアライナの回転角(θ_L)を保存する。

プリアライナ108の中心位置にウエハ10が配置されている、即ち、プリアライナ108上のウエハ10の偏心量が0であるとする。この状態で、真空ロボット104のロードハンド202によって、そのウエハを、試料ステージ106上に搬送したときに、そのウエハが試料ステージ106上の中心位置に配置されたとする。このときの試料ステージ106のステージ位置をロードポジション(X_L,Y_L)として設定する。

試料ステージ106上の中心位置に装着されたウエハ10を、真空ロボット104のアンロードハンド203によってプリアライナ108に搬送したときに、プリアライナ108のテーブルの中心位置にウエハが配置されたとする。このときの試料ステージ106のステージ位置をアンロードポジション(X_U,Y_U)として設定する。

ロードポジション(X_L,Y_L)とアンロードポジション(X_U,Y_U)の間の偏差は、ロードハンド202とアンロードハンド203の形状及び取り付け位置の差に起因する。

真空ロボット104によってウエハ10をプリアライナ108から試料ステージ106上に搬送すると、メインアーム201及びロードハンド202の枢動運動に起因して、ウエハは実質的に回転する。上述のように、プリアライメントによって、ウエハ10の回転位置は基準方位に配置される。このとき、プリアライナ108に配置されたウエハの配列パターンが、x方向に沿って配置されているものとする。この状態で、真空ロボット104によってウエハ10をプリアライナ108から試料ステージ106上に搬送すると、ウエハ10の回転により、試料ステージ106上に配置されたウエハの配列パターンはX方向に配置されない。この場合、試料ステージ106上に配置されたウエハの配列パターンが試料ステージのX方向に配置されるためには、プリアライナ108に配置されたウエハを予め所定の角度だけ回転させておく必要がある。

そこで、プリアライナ108上に配置されたウエハを基準方位に対して更に回転させたとする。この状態で、真空ロボット104によってウエハ10をプリアライナ108から試料ステージ106上に搬送したときに、試料ステージ106上のウエハ10の配列パターンがX方向に沿って配置されたとする。このときのプリアライナ108上のウエハの基準方位に対する回転角を、プリアライナの回転角(θ_L)として設定する。回転角(θ_L)は、真空ロボット104によるウエハ10の搬送に起因するウエハの回転を表す。

本発明によると、これらのロードポジション(X_L,Y_L)、アンロードポジション(X_U,Y_U)及び回転角(θ_L)の設定値は、検査毎に補正される。

図３を参照して、ウエハを試料室101の試料ステージ106上に搬送する方法を説明する。本例では、搬送ロボット109による搬送に起因した位置誤差を、試料ステージ106のロードポジションの補正によって解消する。

まず、ステップS201にて、搬送装置110の搬送ロボット109によって、フープ112に収納されたウエハ10を取り出す。ステップS202にて、搬送装置110の搬送ロボット109によって、ウエハ10をロードロック室107のプリアライナ108の上に搬送する。ステップS203にて、ロードロック室107を真空排気し、プリアライナ108によってウエハ10のプリアライメントを実行する。プリアライメントによって、ウエハ10の回転位置は基準方位に対してプリアライナの回転角(θ_L)だけ回転した位置となる。プリアライメントは、プリアライナ108上のウエハ10の回転位置を調整するものであり、プリアライナ108に対するウエハ10のx方向又はy方向の位置誤差を補正することはできない。

ステップS204にて、プリアライナ108上のウエハの偏心量(Δx₁,Δy₁)を測定する。ウエハの偏心量は、ウエハの中心とプリアライナ108のテーブルの中心の間の偏差である。この偏心量は、搬送ロボット109の搬送に起因して生じたものである。

ステップS205にて、ウエハの偏心量(Δx₁,Δy₁)に基づいて、ロードポジション(X_L,Y_L)を補正する。補正後のロードポジションを(X_L+ΔX_L,Y_L+ΔY_L)とする。但し、ΔX_L、ΔY_Lは次の式１によって表される補正量である。
ΔX_L＝Δx₁cosθ_L+Δy₁sinθ_L 式１
ΔY_L＝-Δx₁sinθ_L+Δy₁cosθ_L

ステップS206にて、試料ステージ106を、補正後のロードポジションに移動させる。最後に、ステップS207にて、真空ロボット104によって、プリアライナ108上のウエハ10を試料ステージ106に搬送する。本例によると、搬送ロボット109の搬送に起因して生じた位置誤差は、試料ステージ106のロードポジション(X_L,Y_L)の補正により解消される。

図４はステップS204にて検出したプリアライメント後のウエハの偏心量をプロットしたグラフである。横軸はx方向の偏心量Δx₁、縦軸はy方向の偏心量Δy₁を示す。各プロットは搬送毎のプリアライナ108上のウエハの偏心量を示す。ウエハの偏心量は、搬送ロボット109による搬送に起因した位置誤差を表す。位置誤差が生じる原因として、搬送ロボット109の搬送精度低下と搬送装置110とロードロック室107の間の位置ずれが考えられる。前者の場合には、偏心量(Δx₁,Δy₁)は、搬送毎にランダムに現れる。後者の場合、偏心量(Δx₁,Δy₁)は、符号503に示すように直線に沿って変化する。即ち、偏心量は、一定の方向に沿って、大きくなる傾向がある。これは、搬送装置110とロードロック室107の間の位置ずれが時間の経過とともに大きくなるためである。従って、偏心量(Δx₁,Δy₁)が、直線的に変化する場合には、搬送装置110とロードロック室107の間に位置ずれが発生していると判断できる。このような場合には、搬送装置110とロードロック室107の間に位置ずれが発生している可能性があることを警告するアラームを発生又は表示させてよい。

偏心量(Δx₁,Δy₁)が所定の大きさを超えた場合には、アラームを発生するように構成してよい。例えば、円501は搬送誤差のアラームを発生する閾値を示す。偏心量(Δx₁,Δy₁)が更に大きくなると、搬送エラーと判定してよい。例えば、円502は搬送エラーのアラームを発生する閾値を示す。プロットが円501の内側にある場合には、搬送装置110は正常に動作していると判定してよい。プロットが円501と円502の間にある場合には、搬送誤差のアラームを発生又は表示させる。プロットが円502の外側にある場合には、搬送エラーのアラームを発生又は表示させる。この場合には、搬送ロボット109の動作を停止させてもよい。

搬送装置110に搬送ロボット109の位置を検出するセンサと、搬送ロボット109の位置を調整する制御装置を設けてもよい。センサによって検出された搬送ロボット109の位置は、制御装置にフィードバックされる。それによって、搬送ロボット109の位置は常に所定の位置に設定される。こうして、搬送ロボット109による搬送に起因した位置誤差の発生を防止することができる。この場合には、偏心量(Δx₁,Δy₁)は、搬送装置110とロードロック室107の間の位置ずれを表す。このようにプリアライナ108におけるウエハの偏心量を監視し、蓄積することにより、搬送ロボット109による搬送の精度低下、搬送装置110とロードロック室107の間の位置ずれを特定することが可能となる。

図３に示した方法では、搬送ロボット109による搬送に起因した位置誤差を、試料ステージ106のロードポジションの補正によって解消する。しかしながら真空ロボット104による搬送に起因した位置誤差及び回転誤差が発生している可能性がある。そこで、真空ロボット104による搬送に起因した位置誤差及び回転誤差を解消する。従来の検査装置では、走査電子顕微鏡102による検査の前に、光学顕微鏡103によるグローバルアライメントを実行する。グローバルアライメントは、ウエハの位置合わせである。本例では、グローバルアライメントにおいて、真空ロボット104による搬送に起因した位置誤差及び回転誤差を解消する。更に、真空ロボット104による搬送に起因した位置誤差及び回転誤差を、次のウエハ10のために、ロードポジションとプリアライナの回転角に反映させる。

図５を参照して、本例の検査装置によってウエハの検査を行い、検査後にアンロードする方法を説明する。図３に示した方法により、試料ステージ106上にウエハ10が既に搬送されているものとする。ステップS301にて、光学顕微鏡103によるグローバルアライメントを実行する。グローバルアライメントは、電子顕微鏡102によるウエハの検査するための位置合わせであり、従来の検査装置でも実行する。本例の検査装置では、光学顕微鏡103によって、試料ステージ106上のウエハを観察し、設計値に対する位置ずれ量及び回転ずれ量(ΔX₁,ΔY₁,Δθ₁)を測定する。この誤差(ΔX₁,ΔY₁,Δθ₁)は真空ロボット104のロードハンド202によるウエハ10の搬送に起因する位置ずれ量及び回転ずれ量を表す。本例のグローバルアライメントでは、この誤差(ΔX₁,ΔY₁,Δθ₁)を解消する。

ステップS302にて、この位置ずれ量及び回転ずれ量を用いて、次のウエハに対する試料ステージ106のロードポジション(X_L,Y_L)とプリアライナの回転角(θ_L)を補正する。補正後のロードポジションは(X_L+ΔX₁,Y_L+ΔY₁)となり、補正後のプリアライナの回転角は(θ_L+Δθ₁)となる。

ステップS303にて、走査電子顕微鏡によりウエハ10の検査を行う。検査が終了すると、ステップS304にて、試料ステージ106をアンロードポジション(X_U,Y_U)に移動させる。一方、ステップS305にて、搬送ロボット109によって、2枚目のウエハをプリアライナ108上に搬送する。ステップS306にて、2枚目のウエハのプリアライメントを実行し、プリアライナを基準位置に対して、ステップS302にて補正したプリアライナの回転角(θ_L+Δθ₁)だけ回転させる。こうして、ステップS301で検出した真空ロボット104による搬送に起因した回転ずれを補正することができる。

ステップS307にて、プリアライナ108上の2枚目のウエハの偏心量(Δx₂,Δy₂)を測定する。この偏心量(Δx₂,Δy₂)は、上述のように、搬送ロボット109による搬送に起因した位置誤差を表す。ステップS305〜ステップS307が完了すると、次のステップS308に進む。

ステップS308にて、真空ロボット104により、試料ステージ106上の検査済みのウエハと、プリアライナ108上の未検査のウエハを同時に持ち上げる。ステップS309にて、ステップS302にて求めた補正後のロードポジションを、更に、ステップS307にて求めた偏心量(Δx₂,Δy₂)に基づいて補正する。偏心量(Δx₂,Δy₂)に基づいてロードポジションを補正する方法は、図３のステップS205にて説明した。

こうして、試料ステージ106のロードポジションは、真空ロボット104による誤差と搬送ロボット109による誤差の両者に対して補正される。ステップS310にて、試料ステージ106を、補正後のロードポジションに移動させる。

ステップS311にて、真空ロボットによって、検査済みの1枚目のウエハをプリアライナ108に搬送し、未検査の2枚目のウエハを試料ステージ106上に搬送する。ステップS312にて、プリアライナ108上の検査済みのウエハの偏心量を測定する。この偏心量は、真空ロボット104のアンロードハンド203によるウエハ10の搬送に起因した位置ずれ量を示す。ステップS313にて、搬送ロボット109によって検査済みのウエハをフープ112内にアンロードする。

一方、試料ステージ106上に装着された2枚目のウエハは1枚目のウエハと同様にステップS301からの検査処理が行われる。

ステップS301にて検出された位置ずれ量は、真空ロボット104のロードハンド202によるウエハ10の搬送に起因した位置誤差を示す。ステップS312にて検出された偏心量はアンロードハンド203によるウエハ10の搬送に起因した位置ずれを示す。これらの偏心量のデータを蓄積し、監視し、偏心量が大きい場合、又は、偏心量が増加する場合には、アラームを発生させる。それにより、真空ロボット104のロードハンド202、アンロードハンド203のメンテナンスのタイミングを知ることができる。また、ステップS301にて検出されるウエハの回転方向の位置ずれ量Δθは、ステップS303にて走査電子顕微鏡によってウエハの検査を行うとき、画像の計測値を補正するのに利用することも可能である。

図６を参照して、本発明の検査装置の第２の例を説明する。本例の検査装置は、試料室101、２つのロードロック室107A、107B、及び、ミニエンバイラメント方式の搬送装置110を有する。試料室101には、走査電子顕微鏡102、光学顕微鏡103、試料ステージ106、及び、シングルハンド型真空ロボット104Cが設けられている。試料ステージ106には静電チャック105が設けられている。試料ステージ106はXY方向の移動と回転移動が可能である。ロード側ロードロック室107Aには、プリアライナ108Aが設けられている。アンロード側ロードロック室107Bには、アフターアライナ108Bが設けられている。搬送装置110には、搬送ロボット109が設けられている。搬送装置110の外側にはロードポート111が設けられ、そこに、フープ112が配置されている。

搬送ロボット109は、フープ112よりロードウエハ10を取り出し、それをロード側ロードロック室107Aのプリアライナ108Aに配置する。搬送ロボット109は、アンロード側ロードロック室107Bのアフターアライナ108B上のウエハをフープ112内にアンロードする。

シングルハンド型真空ロボット104Cは、ロード側ロードロック室107Aのプリアライナ108A上のロードウエハと、試料ステージ106上のアンロードウエハを同時に保持し、メインアームを旋回させる。それによって、ロードウエハを試料ステージ106上に搬送し、アンロードウエハをアンロード側ロードロック室107Bのアフターアライナ108B上に搬送する。

本例の検査装置においても、図３及び図５に示した処理が可能である。したがって、本例では、ロード側ロードロック室107Aのプリアライナ108A上のロードウエハの偏心量を測定し、蓄積し、監視することにより、搬送ロボット109による搬送に起因した位置誤差を監視することができる。更に、光学顕微鏡103によって、シングルハンド型真空ロボット104Cによるウエハ10の搬送に起因した位置ずれ量及び回転ずれ量を監視することができる。

図１に示した検査装置では、走査電子顕微鏡102による検査処理速度が向上した場合、１枚目のウエハの検査処理が完了したにもかかわらずプリアライナ108に2枚目のウエハが準備できていない状態となる可能性がある。このような場合には、真空ロボット104によるウエハの交換が行えない。そのような事態に対処するには、以下に説明するように、ロードロック室と真空ロボットを複数搭載すればよい。

図７を参照して、本発明の検査装置の第３の例を説明する。本例の検査装置は、試料室101、２つのロードロック室107A、107B、及び、ミニエンバイラメント方式の搬送装置110を有する。試料室101には、走査電子顕微鏡102、光学顕微鏡103、試料ステージ106、及び、２つの真空ロボット104A、104Bが設けられている。試料ステージ106には静電チャック105が設けられている。試料ステージ106はXY方向の移動と回転移動が可能である。各ロードロック室107A、107Bには、プリアライナ108A、108Bが設けられている。搬送装置110には、搬送ロボット109が設けられている。搬送装置110の外側にはロードポート111が設けられ、そこに、フープ112が配置されている。

本例の検査装置では、搬送ロボット109によって各ロードロック室107A、107Bに、ウエハを順次搬送する。各プリアライナ108A、108Bにて、ウエハのプリアライメントが順次行われる。２つのウエハのうち、先にプリアライメント及び偏心量の測定が終了した方が真空ロボット104A又は104Bによって、試料ステージ106上の検査済みのウエハと交換される。

本例の検査装置においても、図３及び図５に示した処理が可能である。しかしながら、本例の検査装置では、２つのロードロック室107A、107Bは、いずれも、ロード用ウエハとアンロード用ウエハを装填することができる。従って、搬送ロボット109によってフープ112から取り出されたウエハの順番と、走査電子顕微鏡102によって検査され、搬送ロボット109によってフープ112にアンロードされる順番が同一となるとは限らない。そこで、検査装置によって検査されたウエハのデータと、ウエハ自身の識別番号を整合化させる必要がある。

尚、本例ではロードロック室の数は２つであるが、それ以上の数量であったとしても本発明の適用は可能である。

以上、本発明の例を説明したが本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者に容易に理解されよう。

10…ウエハ、101…試料室、102…走査型電子顕微鏡、103…光学顕微鏡、104…真空ロボット、105…静電チャック、106…試料ステージ、107…ロードロック室、108…プリアライナ、109…搬送ロボット、110…搬送装置、111…ロードポート、112…フープ、201…メインアーム、202…ロードハンド、203…アンロードハンド

Claims

真空排気される試料室と、前記試料室に設けられた試料ステージと、前記試料ステージ上の試料を検査するための走査電子顕微鏡と、前記試料室に接続可能なロードロック室と、前記ロードロック室内に設けられたプリアライナと、前記プリアライナ上の試料を前記試料ステージ上にロードし前記試料ステージ上の試料を前記プリアライナ上にアンロードする真空ロボットと、外部から試料を前記プリアライナ上にロードし前記プリアライナ上の試料を外部にアンロードする搬送ロボットと、を有する検査装置において、
前記試料ステージのロードポジション(X_L,Y_L)及びアンロードポジション(X_U,Y_U)と前記プリアライナの回転角(θ_L)を保存するメモリが設けられ、
前記搬送ロボットによって、ウエハを前記ロードロック室内のプリアライナの上に搬送し、前記プリアライナ上の前記ウエハを基準方位に対して前記回転角(θ_L)だけ回転させるプリアライメントを実行し、前記プリアライナに対する前記ウエハの偏心量(Δx₁,Δy₁)を測定し、該偏心量(Δx₁,Δy₁)によって、前記ロードポジション(X_L,Y_L)を補正するように構成された検査装置。
請求項１記載の検査装置において、
前記補正後のロードポジションは、(X_L+Δx₁cosθ_L+Δy₁sinθ_L, Y_L-Δx₁sinθ_L+Δy₁cosθ_L)となることを特徴とする検査装置。
請求項１記載の検査装置において、
前記試料ステージを前記ロードポジションに移動させ、前記真空ロボットによって、前記ロードロック室内のプリアライナの上のウエハを前記試料ステージ上に搬送し、前記走査電子顕微鏡による試料の検査の前に、設計値に対する前記試料ステージ上のウエハの位置ずれ量及び回転ずれ量(ΔX₁,ΔY₁,Δθ₁)を測定するグローバルアライメントを実行し、前記ウエハの位置ずれ量及び回転ずれ量を用いて、次の検査用のウエハに対する前記試料ステージのロードポジション(X_L,Y_L)と前記回転角(θ_L)を補正することを特徴とする検査装置。
請求項３記載の検査装置において、
前記グローバルアライメントにおける前記試料ステージ上のウエハの位置合わせは、光学顕微鏡を用いて行うことを特徴とする検査装置。
請求項１記載の検査装置において、
前記試料ステージのロードポジション(X_L,Y_L)は、前記プリアライナの中心位置に配置されたウエハを前記真空ロボットによって前記試料ステージ上に搬送したときに、該ウエハが前記試料ステージ上の中心位置に配置されたときの前記試料ステージの位置として設定され、
前記試料ステージのアンロードポジション(X_U,Y_U)は、前記試料ステージ上の中心位置に配置されたウエハを、前記真空ロボットによって前記プリアライナに搬送したときに、該ウエハが前記プリアライナのテーブルの中心位置に配置されたときの前記試料ステージの位置として設定され、
前記プリアライナの回転角(θ_L)は、前記真空ロボットによって前記プリアライナ上のウエハを前記試料ステージ上に搬送したとき該ウエハの配列パターンが前記試料ステージのX方向又はY方向に沿って配置されたときの前記プリアライナ上のウエハの基準方位に対する回転角として設定されることを特徴とする検査装置。
請求項１記載の検査装置において、
前記プリアライナ上のウエハの偏心量(Δx₁,Δy₁)が搬送毎に所定の傾向に沿って直線的に変化する場合には、前記搬送ロボットが配置されている搬送装置と前記ロードロック室の間に位置ずれが発生していると判断し、それを示すアラームを表示することを特徴とする検査装置。
請求項１記載の検査装置において、
前記プリアライナ上のウエハの偏心量(Δx₁,Δy₁)がランダムに変化する場合には、前記搬送ロボットによる搬送精度の低下であると判断し、それを示すアラームを表示することを特徴とする検査装置。
請求項１記載の検査装置において、
前記プリアライナ上のウエハの偏心量(Δx₁,Δy₁)が第１の閾値より大きく第２の閾値より小さいときは、位置誤差発生のアラームを発生し、前記ウエハの偏心量(Δx₁,Δy₁)が前記第２の閾値より大きいときは、搬送エラーの発生のアラームを表示することを特徴とする検査装置。
真空排気される試料室と、前記試料室に設けられた試料ステージと、前記試料ステージ上の試料を検査するための走査電子顕微鏡と、前記試料室に接続可能なロードロック室と、前記ロードロック室内に設けられたプリアライナと、前記プリアライナ上の試料を前記試料ステージ上にロードし前記試料ステージ上の試料を前記プリアライナ上にアンロードする真空ロボットと、外部から試料を前記プリアライナ上にロードし前記プリアライナ上の試料を外部にアンロードする搬送ロボットと、を有する検査装置において、
前記試料ステージのロードポジション(X_L,Y_L)及びアンロードポジション(X_U,Y_U)と前記プリアライナの回転角(θ_L)を保存するメモリが設けられ、
前記試料ステージを前記ロードポジションに移動させ、前記真空ロボットによって、前記ロードロック室内のプリアライナの上のウエハを前記試料ステージ上に搬送し、前記走査電子顕微鏡による試料の検査の前に、設計値に対する前記試料ステージ上のウエハの位置ずれ量及び回転ずれ量(ΔX₁,ΔY₁,Δθ₁)を測定するグローバルアライメントを実行し、前記ウエハの位置ずれ量及び回転ずれ量を用いて、次の検査用のウエハに対する前記試料ステージのロードポジション(X_L,Y_L)と前記回転角(θ_L)を補正することを特徴とする検査装置。
真空排気される試料室と、プリアライナが設けられ前記試料室に接続可能なロードロック室と、前記試料室に設けられた試料ステージと、該試料ステージ上の試料を検査するための走査電子顕微鏡と、を有する検査装置によって試料を検査する検査方法において、
前記試料ステージのロードポジション(X_L,Y_L)及びアンロードポジション(X_U,Y_U)と前記プリアライナの回転角(θ_L)を保存するステップと、
搬送ロボットによって、ウエハを前記プリアライナ上に搬送する未検査ウエハ搬送ステップと、
前記ロードロック室を真空排気し、前記プリアライナ上の前記ウエハを基準方位に対して前記回転角(θ_L)だけ回転させるプリアライメント実行ステップと、
前記プリアライナに対する前記ウエハの偏心量(Δx₁,Δy₁)を測定する未検査ウエハ偏心量測定ステップと、
前記偏心量(Δx₁,Δy₁)に基づいて前記ロードポジション(X_L,Y_L)を補正する第１のロードポジション補正ステップと、
前記試料ステージを、前記補正後のロードポジションに移動させる試料ステージ移動ステップと、
真空ロボットによって、前記プリアライナ上のウエハを前記試料ステージ上に搬送する未検査ウエハローディングステップと、
前記試料ステージ上のウエハの位置合わせを行うグローバルアライメント実行ステップと、
前記走査電子顕微鏡によって前記ウエハを検査する検査ステップと、
前記試料ステージを前記アンロードポジション(X_U,Y_U)に移動させる試料ステージ移動ステップと、
を有する検査方法。
請求項１０記載の検査方法において、
前記真空ロボットによる未検査ウエハローディングステップにおいて、前記プリアライナ上のウエハを前記真空ロボットにより前記試料ステージ上に搬送したとき、該試料ステージ上のウエハの配線パターンが前記試料ステージのＸ方向又はＹ方向に沿って配置されるように、前記回転角(θ_L)が設定されることを特徴とする検査方法。
請求項１０記載の検査方法において、
前記グローバルアライメント実行ステップにおいて、設計値に対する前記試料ステージ上のウエハの位置ずれ量及び回転ずれ量(ΔX₁,ΔY₁,Δθ₁)を測定し、前記ウエハの位置ずれ量及び回転ずれ量を用いて、次の検査用のウエハに対する前記ロードポジション(X_L,Y_L)と前記回転角(θ_L)を補正(X_L+ΔX₁,Y_L+ΔY₁,θ_L+Δθ₁)することを特徴とする検査方法。
請求項１２記載の検査方法において、
搬送ロボットによって、次の検査用のウエハを前記プリアライナ上に搬送する未検査ウエハ搬送ステップと、
前記プリアライナに対する前記次の検査用のウエハの偏心量(Δx₂,Δy₂)を測定する未検査ウエハ偏心量測定ステップと、
前記補正されたロードポジション(X_L+ΔX₁,Y_L+ΔY₁)を更に、前記次の検査用のウエハの偏心量(Δx₂,Δy₂)に基づいて補正する第２のロードポジション補正ステップと、
前記第２のロードポジション補正ステップにて補正された後のロードポジションに前記試料ステージを移動させるステップと、
前記真空ロボットにより、前記プリアライナ上の次の検査用のウエハを前記試料ステージ上に搬送するステップと、
を含む検査方法。
請求項１０記載の検査方法において、
前記真空ロボットによって、前記試料ステージ上の前記検査済みのウエハを前記プリアライナ上に搬送する検査済みウエハアンローディングステップと、
前記プリアライナに対する前記検査済みのウエハの偏心量を測定する検査済みウエハ偏心量測定ステップと、
前記搬送ロボットによって、前記プリアライナ上の検査済みウエハを前記ロードロック室外に搬送する検査済みウエハ搬送ステップと、
を有することを特徴とする検査方法。
請求項１４記載の検査方法において、
前記真空ロボットによる検査済みウエハアンローディングステップは、前記真空ロボットによって、前記試料ステージ上の前記検査済みのウエハを前記プリアライナ上に搬送すると同時に、前記プリアライナ上の次の検査用のウエハを前記試料ステージ上に搬送することを特徴とする検査方法。
請求項１０記載の検査方法において、
前記第１のロードポジション補正ステップにおいて、前記補正後のロードポジションは、(X_L+Δx₁cosθ_L+Δy₁sinθ_L, Y_L-Δx₁sinθ_L+Δy₁cosθ_L)となることを特徴とする検査方法。
真空排気される試料室と、プリアライナが設けられ前記試料室に接続可能なロードロック室と、前記試料室に設けられた試料ステージと、該試料ステージ上の試料を検査するための走査電子顕微鏡と、を有する検査装置によって試料を検査する検査方法において、
前記試料ステージのロードポジション(X_L,Y_L)及びアンロードポジション(X_U,Y_U)と前記プリアライナの回転角(θ_L)を保存するステップと、
前記試料ステージを前記ロードポジションに移動させるステップと、
真空ロボットによって、前記ロードロック室内のプリアライナ上のウエハを前記試料ステージ上に搬送する未検査ウエハローディングステップと、
前記試料ステージ上のウエハの位置合わせを行うために、設計値に対する前記試料ステージ上のウエハの位置ずれ量及び回転ずれ量(ΔX₁,ΔY₁,Δθ₁)を測定するグローバルアライメント実行ステップと、
前記ウエハの位置ずれ量及び回転ずれ量を用いて、次の検査用のウエハに対する前記ロードポジション(X_L,Y_L)と前記回転角(θ_L)を補正する補正ステップと、
前記走査電子顕微鏡によって前記ウエハを検査する検査ステップと、
前記試料ステージを前記アンロードポジション(X_U,Y_U)に移動させる試料ステージ移動ステップと、
搬送ロボットによって、次の検査用のウエハを前記ロードロック室内のプリアライナの上に搬送する未検査ウエハ搬送ステップと、
前記ロードロック室を真空排気し、前記プリアライナ上の前記次の検査用のウエハを基準方位に対して前記補正後の回転角(θ_L+Δθ₁)だけ回転させるプリアライメント実行ステップと、
前記プリアライナに対する前記次の検査用のウエハの偏心量(Δx₂,Δy₂)を測定する未検査ウエハ偏心量測定ステップと、
を含み、
前記未検査ウエハ搬送ステップと前記プリアライメント実行ステップと前記未検査ウエハ偏心量測定ステップは、前記未検査ウエハローディングステップと前記グローバルアライメント実行ステップと前記検査ステップが実行される間に、実行することを特徴とする検査方法。
請求項１７記載の検査方法において、
更に、前記真空ロボットにより、前記試料ステージ上の前記検査済みウエハと、前記プリアライナ上の前記次の検査用のウエハを同時に持ち上げるステップと、
前記補正後のロードポジションを、更に、前記次の検査用のウエハの偏心量(Δx₂,Δy₂)に基づいて補正するロードポジション補正ステップと、
前記試料ステージを、前記補正後のロードポジションに移動させるステップと、
前記真空ロボットによって、前記検査済みのウエハを前記プリアライナに搬送し、前記次の検査用のウエハを前記試料ステージ上に搬送するステップと、
前記プリアライナ上の検査済みのウエハの偏心量を測定するステップと、を含む検査方法。