JP2014036071A

JP2014036071A - 半導体ウェーハの位置決め機構および検査装置

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Publication number: JP2014036071A
Application number: JP2012175570A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Tauchi; 和博田内; Kenichi Komatsu; 健一小松; Taro Sada; 太郎佐田
Original assignee: Hitachi High Tech Control Systems Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Control Systems Corp
Priority date: 2012-08-08
Filing date: 2012-08-08
Publication date: 2014-02-24

Abstract

【課題】300mmウェーハさらには今後使用されるであろう450mmウェーハの全領域を、ナノメートルオーダの空間分解能で駆動可能であり、占有面積（フットプリント）が小さく、かつ半導体ウェーハ検査装置に適した半導体ウェーハの位置決め機構およびそれを具備した半導体ウェーハ検査装置を提供する。
【解決手段】直動駆動するRステージ２０１と、回転駆動するθステージ２０２と、ピエゾ素子などのナノメートルオーダで直交２軸駆動するX-Yステージと、前記X-Yステージを上下駆動するZステージからなり、前記X-Yステージは前記Zステージの上に積層設置し前記X-Yステージと前記ZステージでX-Y-Zステージ２０３を構成し、前記θステージは中空構造で、前記X-Y-Zステージは前記θステージの中空構造部分に配置し、前記θステージと前記X-Y-Zステージは前記Rステージの上に配置した構造の複合ステージを構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェーハの位置決め機構およびそれを用いた半導体ウェーハ検査装置に関する。

半導体デバイスの製造プロセスは年々微細になってきており、2009年度版ITRS（International Technology Roadmap for Semiconductors）によると、例えばFLASHメモリ製造プロセスにおいては、2012年でハーフピッチ28nm、2015年で20nmと微細化の一途を辿っている。これに伴い、これらの微細化に沿ったスケールでの半導体ウェーハ上の微小領域の検査が必要となってきている。

例えば、半導体ウェーハの検査の１つである異物検査を例にとってみると、対象異物は金属異物と有機系異物に大別できる。

金属異物に関しては、電子線照射による特性X線を用いたEDX（エネルギー分散型X線分光法）分析が主に用いられており、電子ビームを走査コイルにより磁界をかけて微小走査することで、空間分解能1nm程度の高分解能で評価可能となっている。

有機系異物分析では、TOF-SIMS（飛行時間型二次イオン質量分析装置）、AES（オージェ電子分光）、FT-IR（フーリエ変換型赤外分光）、ラマン分光などが複合的に用いられている。TOF-SIMSやAESは、それぞれ電子ビーム、イオンビームを使い、それらに磁界や電界をかけることで、ナノメートルオーダの微小走査可能を可能とし、高い空間分解能を有する。
FT-IRやラマン分光など光を利用する手法は、光の回折限界により空間分解能が制限され、数μm〜1μm程度となっており、今日の半導体プロセスを考えると、空間分解能が十分とはいえず、更なる空間分解能が求められている。

近年、近接場光という特殊な光が、光の回折限界を超える空間分解能を得られる技術として確立されてきており、特に、ラマン分光と近接場光を組み合わせた近接場ラマン分光と称される技術が、ナノメートルオーダまで空間分解能を向上する技術として注目されており、半導体ウェーハの微細化に対応した微小領域の検査技法として応用が期待されている。

一方、半導体デバイスの量産工場においては、直径300mmの半導体ウェーハが多用されており、今後450mmの大口径化も計画されている。このように、検査対象となる半導体ウェーハは大口径化を、観察領域は微細化の一途を辿っている。空間分解能をナノメートルオーダまで向上させようとした場合、被検査部をナノメートルオーダで位置決めする必要が出てくるが、光を場合、電子ビームのように自在に微小走査することが困難であるので、半導体ウェーハ自体を移動させて、半導体ウェーハの全領域をナノメートルオーダで位置決めするステージ機構が求められている。

特開平9-170986号公報特開2004-253507号公報特開平7-325041号公報

半導体ウェーハ上の座標を位置決めするステージ機構には、基本構成として、図13に示すようなX-Yステージ250（直交２軸ステージ）または図14に示すようなR-θステージ260（回転軸と直動1軸ステージ）が用いられている。

図13に示すX-Yステージ250は、X軸を直動駆動するXステージ251とY軸を直動駆動するYステージ252とウェーハ11を載せるプレート253で構成され、直交２軸ステージを構成する。このようなX-Yステージ250は様々な装置で用いられ公知技術となっている。X-Yステージ250の空間分解能は、Xステージ251とYステージ252の分解能で決まるが、例えば直径300mmのウェーハの領域を全てカバーするような大型のX−Yステージ250を考えた場合、直動駆動方式としては、ボールネジ（図示せず）とモータ（図示せず）を組み合わせたものや、リニアモータステージ（図示せず）が用いられるが、いずれも1μm程度の空間分解能が限界となっている。

一方、図14に示すR-θステージ260は、R軸を直動駆動するRステージ261とウェーハ11を載せて回転駆動するθステージ262で構成され、ステージサイズの小型化は可能であるが、θステージ262の最小回転角度は0.01度程度が限界であり、例えば300mmウェーハを例にとると、ウェーハ外周付近では約26μmの空間分解能となるため、空間分解能が不足する。

例えば、特許文献１には、R-θステージ262を使った検査システムが提案されている。

背景技術で示したように、電子ビームやイオンビームなどを使った検査装置は、ビームを容易に微小走査できるので、前記X-Yステージ250やR-θステージ260を用いても十分な空間分解能を達成することができる。しかしながら、光を用いた検査装置では、前記X-Yステージ250やR-θステージ260では十分な空間分解能を達成することができず、例えば300mmウェーハのような大口径ウェーハの全領域をナノメートルオーダの空間分解能で駆動可能なステージが求められている。

本発明は、このような課題を鑑みてなされてものであり、300mmウェーハさらには今後使用されるであろう450mmウェーハの全領域、を、ナノメートルオーダの空間分解能で駆動可能であり、占有面積（フットプリント）が小さく、かつ半導体ウェーハ検査装置に適した半導体ウェーハの位置決め機構およびそれを具備した半導体ウェーハ検査装置を提供することにある。

この目的を達成するために、直動駆動するRステージと、回転駆動するθステージと、ピエゾ素子などのナノメートルオーダで直交２軸駆動するX-Yステージと、前記X-Yステージを上下駆動するZステージからなり、前記X-Yステージは前記Zステージの上に積層設置し、前記X-Yステージと前記ZステージとでX-Y-Zステージを構成し、前記θステージは中空構造で、前記X-Y-Zステージは前記θステージの中空構造内部に配置し、前記θステージと前記X-Y-Zステージは前記Rステージの上に配置した構造の複合ステージを構成した。

また、前記θステージは、前記Z軸が下降状態である時に、前記θステージ上部のウェーハ保持面に半導体ウェーハを置くことが出来る機構とし、かつ前記X-Yステージは、前記Z軸が上昇状態である時に、前記X-Yステージ上部のウェーハ保持面に半導体ウェーハを置くことが出来る機構とした。

また、半導体ウェーハをしっかりと安定保持するために、前記X-Yステージ上部のウェーハ保持面が真空吸着機構を設けた。

また、ウェーハを広い面で安定して支持し、ウェーハの反りを最小限に抑える目的で、前記半導体ウェーハを広範囲で支持するウェーハ保持プレートと、前記ウェーハ保持プレートは前記X-Yステージ上部のウェーハ保持面上部に設置し、前記Zステージを上昇することで前記X-Yステージ上部のウェーハ保持面と前記ウェーハ保持プレートの裏面が接触し、前記ウェーハ保持プレートを上昇させて前記半導体ウェーハを広範囲で支持する機構を設けた。

上記により、粗位置合わせするR-θステージとナノメートルオーダで位置合わせ可能なX-YステージとをZステージを介して構成することで、前記半導体ウェーハの全領域を、ナノメートルオーダの空間分解能で駆動可能で、かつ占有面積（フットプリント）が小さいステージ機構を構成することを可能とした。

また、本発明の位置合わせ機構を使用した場合、θステージによる半導体ウェーハの回転動作が可能であり、半導体ウェーハの外周エッジを検出するエッジ検出センサを併設する構成をとることで、外周エッジ情報を取得可能であり、前記外周エッジ情報により前記半導体ウェーハの形状を算出し、かつ前記半導体ウェーハと前記半導体ウェーハ用位置決め機構との相対位置を取得することが可能となり、前記半導体ウェーハ上の座標系を決定することも容易となる。

また、半導体ウェーハ検査装置という形態を考慮した場合、例えば特許文献２に示すような局所クリーン環境である所謂ミニエンバイロメントシステムを半導体検査装置のフロントエンドとして設置する必要があるが、殆どのミニエンバイロメントシステムは、内部にウェーハ外周エッジをスキャンしてウェーハの位置合わせをするプリアライメント機構を有し、半導体検査装置のステージに搬送する前段で、該プリアライメント機能により半導体ウェーハの位置合わせを行った後に、半導体検査装置内のステージに半導体ウェーハを搬送することが通例である。しかしながら、本発明の半導体検査装置では、前記エッジ検出センサで該プリアライメント機構と同様の処理が可能であるため、ミニエンバイロメントシステムの装置構成も簡略化される効果をも併せ持つ。

また、本発明の位置合わせ機構と距離センサを併設することで、半導体ウェーハの表面の凹凸を検出することが可能となり、検査装置の焦点合わせ等に用いることも可能となり、本発明の位置合わせ機構が半導体ウェーハ検査装置に好適な構成となる。

本発明によると、300mmウェーハさらには今後使用されるであろう450mmウェーハの全領域を、ナノメートルオーダの空間分解能で駆動可能で、占有面積（フットプリント）が小さく、かつ半導体ウェーハ検査装置に適した半導体ウェーハの位置決め機構およびそれを具備した半導体ウェーハ検査装置を提供することが可能となる。

半導体ウェーハ位置決め機構図半導体ウェーハ位置決め機構のX-Y-Zステージ構成図半導体ウェーハ位置決め機構のZ軸ステージの上下駆動図ウェーハ保持プレートの機構を示した図ウェーハ保持プレートの吸着保持機構を示した図半導体ウェーハ検査装置構成を示す図位置決め機構をエッジ検出センサ位置まで駆動した図エッジ検出センサと半導体ウェーハの関係図エッジ検出センサの出力信号グラフ図距離センサの配置図距離センサの出力信号グラフ図フットプリント比較図 X-Yステージ例を示す図 R-θステージ例を示す図処理フロー図

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。

図１は、本発明に関わる半導体ウェーハの位置決め機構200の基本構成図を示している。位置決め機構200は、直動駆動するRステージ201と、回転駆動するθステージ202と、直交3軸駆動するX-Y-Zステージ203で構成し、θステージ202は、Rステージ201の上に積層設置し、θステージ202とRステージでR-θステージを構成する。また、θステージ202は中空構造を成し、X-Y-Zステージ203はθステージ202の中空構造内部に配置し、θステージ202およびX-Y-Zステージ203はマウント205を介してRステージ201と連結されている。ここで、X-Y-Zステージ203とθステージ202は独立して駆動する構成としている。

図２は、X-Y-Zステージ203の基本構成を示している。マウント205の上に上下駆動するZステージ203bと直交２軸微動駆動するX-Yステージ203aを積層配置する。ここで、X-Yステージ203aはナノメートルスケールで微動駆動する機構を有し、例えばピエゾ素子を用いることが出来るが、この場合X-Yステージ203aで駆動可能な範囲は微小範囲となり一般的には数100μ角程度となる。

図３は、θステージ202と前記X-Y-Zステージ203によって実施する動作に関する図である。

図３(a)に示すように、前記X-Y-Zステージ203のZステージ203bを下降駆動し、X-Yステージ203aを下降させる。この場合、θステージ202上面のウェーハ保持面202cが、前記X-Yステージ203a上面のウェーハ保持面203cよりも高い位置となり、θステージ202上面のウェーハ保持面202cにウェーハ11が保持できる。この状態で、θステージ202を回転駆動することで、回転方向の位置決めが出来る。また前記Rステージ201を併せて直動駆動することで、ウェーハ11上の前記微小測定位置11sを、観察位置近傍に粗位置決めすることが可能となる。

上記に引き続いて、図３(b)に示すように、前記X-Y-Zステージ203のZステージ203bを上昇駆動し、前記X-Yステージ203aを上昇させる。この場合、前記X-Yステージ203a上面のウェーハ保持面203cが、θステージ202上面のウェーハ保持面202cよりも高い位置となり、θステージ202上面のウェーハ保持面202c に保持されていたウェーハ11から前記X-Yステージ203a上面のウェーハ保持面203cにウェーハ11を持ち替えることが出来る。この状態で、前記X-Yステージ203aを微動駆動することで、ウェーハ11上の前記微小測定位置11sを、観察位置にナノメートルスケールで精密に位置決めすることが可能となる。さらに、X-Yステージ203aの駆動範囲内でウェーハ11をナノメートルスケールで走査することも可能となる。

本構成による位置決め精度は（式１）により表すことが出来るが、ここで、ΔxはX軸方向の位置決め精度、ΔyはY軸方向の位置決め制度、rはウェーハ11中心からの距離（最大距離はウェーハ11の外周部）、Δθはθステージ202の最小駆動角度、ΔRはRステージ201の位置決め精度、ΔTはθステージ202からX-Yステージ203aにウェーハ11を持ち替えた場合のずれ量、ΔPx、ΔPyはX-Yステージ203aのX軸方向、Y軸方向の位置決め制度を表している。ここで、ΔT、ΔPx、ΔPyは（式１）中の他の値と比較して微小であるので、ΔxおよびΔyがX-Yステージ203aの駆動範囲と半導体検査装置の視野範囲内に納まるように、ΔθとΔRを決定すればよい、これはつまりθステージ202、Rステージ201の駆動手段を適宜選択することと同意である。

例えば一例を示すと、一般的に使用されるモータ駆動方式でθステージ202とRステージ201を構成した場合、Δθ=0.03度、ΔR=10μm程度は容易に達成可能な精度である、また、r=150mm、ΔT=20μm、ΔPx=ΔPy=1nmとすると、Δx=約108.5μm、Δy=約20μmとなるが、これはX-Yステージ203aの駆動範囲に納まり、かつ半導体検査装置の視野内にも十分収まるものと考えられる。

つまり、本発明の半導体ウェーハの位置決め機構200により、ウェーハ11の全領域を、ナノメートルオーダの空間分解能位置決め可能な機構を提供することが可能となる。

以降は、前記半導体ウェーハの位置決め機構200に、機能を付加した形態について記載する。

図４には、ウェーハ11を広範囲に保持するための機構が示されている。ウェーハ保持プレート204はウェーハ11を広範囲に保持できるように、X-Y-Zステージ203の上面より大きい構造となっている。X-Y-Zステージ203が下降状態であるときウェーハ保持プレート204はθステージ202上に乗り、θステージ202を回転駆動させるとウェーハ保持プレート204も回転し、ウェーハ保持プレート204の上に保持されているウェーハ11も回転する。

また、X-Y-Zステージ203が上昇状態であるとき、ウェーハ保持プレート204はX-Y-Zステージ203上に乗り、X-Y-Zステージ203の前記X-Yステージ203aを駆動することで微小位置合わせを可能とする。

なお、ウェーハ保持プレート204の位置ずれを防止するために、図４に示すウェーハ保持プレート204は、ウェーハ保持プレート204の外周部210とθステージ202の外周部220にそれぞれ勘合構造211および勘合構造221を設け、互いに勘合する構造となっており、ウェーハ保持プレート204がθステージ202上に乗ったときに規定位置に収まる構造としている。この位置ずれ防止のための勘合構造は、図４に示した構造に限定されるものでは無く、例えばθステージ202の内周部や、X-Y-Zステージ203の上部に設けることもできる。この場合、ウェーハ保持プレート204の外径をθステージ202の外径より大きくすることが可能となる。

前述したように、位置決め機構200に対してウェーハ保持プレート204を追加することで、X-Y-Zステージ203のみでウェーハ11を保持する場合と比較して、より安定的にウェーハ11を保持することが可能となり、さらにはウェーハ11の自重による反りも低減することが可能となる。

また、図４(b)には、ウェーハ保持プレート204の別形態として、よりウェーハ11との接触面積を低減することを可能とするウェーハ保持プレート234が示されている。このような形態にすることで、ウェーハ11を安定的に保持することと、ウェーハ11裏面との接触面積を低減することが両立でき、ウェーハ11裏面への微小異物（パーティクル）の付着を軽減することができる。図示してはいないが、図４(b)のような異型のウェーハ保持プレート204に対しても、前記勘合構造を設けることで位置ずれを防止することが可能である。

また、図５には、前記ウェーハ保持プレート204に真空保持機能を付加した構造を有するウェーハ保持プレート275が示されている。X-Y-Zステージ203の上部のウェーハ保持面に、真空導入穴272と保持突起273が配置されている。保持突起273は真空吸着によるウェーハ保持プレート275の反りを軽減する目的で適宜配置されるが、保持突起273の形状もこれに限定されるわけではない。また、保持突起273はウェーハ保持プレート275の反りが無視できる場合は設置しなくても良い。

ウェーハ保持プレート275は裏面に真空導入穴274、表面にウェーハを真空保持するための真空導入穴274に通じた吸着機構270、ウェーハ11の真空吸着による反りを軽減するための保持突起276があり、吸着機構270は、内部に真空導入穴274に通じた真空導入穴271が設けられる。X-Y-Zステージ203を上昇駆動することでX-Y-Zステージ203上部のウェーハ保持面とウェーハ保持プレート275の裏面が接触し、吸着機構270によりウェーハ11を真空吸着保持することが可能となる。

これにより、より安定的にウェーハ11を保持することができ、かつ、ウェーハ11自体に反りがあった場合に、ウェーハ保持プレート275に沿って反りが軽減される効果を持たせることができる。なお、吸着機構270と保持突起276は同等の機能を有していればこの形状に限定されるわけではない。

なお、前記X-Y-Zステージ203の上部のウェーハ保持面に、真空導入穴272と保持突起273が配置された構造は、ウェーハ保持プレート275を用いなくてもそれ単独でウェーハ11を保持することができる。これにより、ウェーハ保持プレート275を用いる必要が無い場合にも対応可能な構造である。

また、前記図４（ｂ）に示すウェーハ保持プレート234においても、ウェーハ保持プレート275と同様の前記真空吸着構造を持たせることも可能である（図示せず）。

引き続いて、半導体ウェーハの位置決め機構200を搭載した、半導体ウェーハ検査装置の実施形態について示し、位置決め機構200を搭載することによる特徴を述べる。

図６には、半導体ウェーハの位置決め機構200を搭載した、半導体ウェーハ検査装置1の全体図を示している。

半導体ウェーハ検査装置1は、ウェーハ検査部1aとウェーハ搬送部1bで構成され、特にウェーハ搬送部1bは一般的にミニエンバイロメントシステムと称され半導体製造ラインの半導体ウェーハ検査装置に標準的に設置するユニットである。ウェーハ搬送部1bは、ウェーハ10と、ウェーハ10を格納するカセット603と、カセット603を設置するロードポート602と、カセット603内のウェーハ10を取り出し搬送するウェーハ搬送ユニット601で構成される。

一方、ウェーハ検査部1aには、架台300の上に、位置決め機構200、観察・分析ユニット501、ウェーハエッジ検出装置400、距離センサ520、ディスプレイ装置504、制御装置510が設置される。架台300には振動を抑制するための振動吸収装置301、観察・分析ユニット501には対物レンズ502が設置されウェーハ11に検査光503を照射し、そこから反射・散乱された光を観察・分析する。位置決め機構200の構造については前記で詳細説明しているのでここでは省略する。

図７、図８は、半導体ウェーハ検査装置１において、位置決め機構200と共にウェーハエッジ検出装置400を設置した図である。

ウェーハエッジ検出装置400は、ライン状の光410を投光する投光器401とライン状の光410を受光する受光器402で構成される。位置決め機構200上に保持されたウェーハ11を、位置決め機構200のRステージ201を駆動することで、ウェーハエッジ検出装置400の検出範囲内にウェーハ11のエッジ部を移動する。次に位置決め機構200のθステージ202を回転駆動することによりウェーハ11を回転させると、ウェーハ外周で遮光された度合いにより受光器402で受光する光が変化し、この変化を捉え、縦軸に遮光量、回転角度をプロットすることで図９(a)に示すようにグラフ化できる。このグラフから、ウェーハ11の形状及びウェーハ11と位置決め機構200との相対位置を取得することが可能となり、結果として、図９(b)に示すようなウェーハ11における座標系を決定することができる。

このように、半導体ウェーハ検査装置１に位置決め機構200とウェーハエッジ検出装置400とを搭載することで、ウェーハ検査部1a内部で、ウェーハ11の形状及びウェーハ11と位置決め機構200との相対位置を同時に取得できる特徴を持たせることが可能となる。

図１０は、半導体ウェーハ検査装置１において、位置決め機構200と共に、距離センサ520を設置した図である。

距離センサ520は、ウェーハ11表面と、距離センサ520までの距離を計測することができ、Rステージ201およびθステージ202を駆動させることでウェーハ11表面の凹凸情報を取得することが可能となる。図１１は回転中心から距離rだけ離れた位置にある距離センサ520からの距離データを縦軸に、回転角を横軸に取りグラフ化したものであるが、これを0≦r≦(ウェーハ11半径)でグラフ化（図示せず）するとウェーハ11全領域の凹凸状態が取得できる。これを前述図９(b)に示すようなウェーハ11における座標系に変換すると、ウェーハ11の座標系における凹凸情報が取得できる。

この凹凸情報は、例えば前記観察・分析ユニット501からの前記分析光503の焦点を合わせることに使うことができ、効率的な検査が可能となる。

また、前記半導体ウェーハ検査装置1においては、半導体製造ラインにおける占有面積を最小にすることが求められている。図１２は本発明による半導体ウェーハ検査装置の占有面積の優位性を示した図である。図１２（ａ）には一般的はX-Yステージを搭載した場合の占有面積が、図１２（ｂ）には、本発明による半導体ウェーハ検査装置の占有面積が示されているが、これによると、ウェーハ11の半径をrとすると、一般的はX-Yステージを搭載した場合の占有面積702は16r²であるのに対して、本発明による半導体ウェーハ検査装置の占有面積712は6r²となり、約0.38倍の占有面積となり占有面積を最小に出来る。

図15は、前記半導体ウェーハ検査装置１における、典型的な一連の処理シーケンスs001について示している。ステップs002では、前記カセット603をオープンして前記ウェーハ11を取り出し可能な状態にする。ステップs003では、前記ウェーハ搬送ユニット601により前記カセット603から前記ウェーハ11を取り出す。ステップs004では、前記半導体ウェーハ検査装置１内のステージ（前記位置決め機構200）を駆動して前記ウェーハ11が搬送可能な位置および状態にする。ステップs005では、前記ウェーハ搬送ユニット601を駆動し、前記位置決め機構200の上に前記ウェーハ11を搬送する。ステップs006では、前記図７、図８で示した方法により、前記ウェーハ11のアライメント情報（形状、位置情報）を取得する。ステップs007では、前記図１０で示した方法により、ウェーハ全面の凹凸情報を取得する。ステップs008では、ステージ（前記位置決め機構200）を駆動して、観察・分析対象位置を観察位置まで駆動する。ステップs009では、前記観察・分析ユニット501により検査・分析する。ステップs011では、次の測定点があるか判定し、測定点があればステップS008へ、なければステップs011に移行する。ステップs011では、前記半導体ウェーハ検査装置１内のステージ（前記位置決め機構200）を駆動して前記ウェーハ11が搬送可能な位置および状態にする。ステップs012では、前記ウェーハ搬送ユニット601を駆動し、前記位置決め機構200上からウェーハ11を取り出す。ステップs013では、前記ウェーハ搬送ユニット601を駆動し、前記カセット603内に前記ウェーハ11を収納する。ステップs014では、前記カセット603をクローズする。

シーケンスs020は、前記ステップs008の詳細を示している。ステップs021では、前記Rステージ201および前記θステージ202を駆動し、前記ウェーハ11状の測定対象点を観察位置に移動させる。ステップs022では、X-Y-Zステージ203のZステージ203bを上昇駆動し前記ウェーハ11を上昇保持する。ステップs023では、X-Y-Zステージ203のX-Yステージ203aを微小駆動して精密位置合わせを行う。ステップs024では、測定位置かどうか判定し、測定位置であれば前記ステップs009に、測定位置でなければ前記ステップs023に移行する。

1・・・半導体ウェーハ検査装置、1a・・・ウェーハ検査部、1b・・・ウェーハ搬送部、10・・・ウェーハ、11・・・ウェーハ、11s・・・微小測定位置、12・・・ノッチ部、200・・・半導体ウェーハの位置決め機構、201・・・Rステージ201、202・・・θステージ、202c・・・ウェーハ保持面、203・・・X-Y-Zステージ、203a・・・X-Yステージ、203b・・・Zステージ、203c・・・ウェーハ保持面、204・・・ウェーハ保持プレート、205・・・マウント、206・・・座標軸、210・・・ウェーハ保持プレートの外周部、211・・・ウェーハ保持プレートの外周部の勘合部、220・・・θステージの外周部、221・・・θステージの外周部の勘合部、234・・・ウェーハ保持プレート、250・・・X-Yステージの公知例、251・・・Xステージ、252・・・Yステージ、253・・・プレート、260・・・R-θステージの公知例、261・・・Rステージ、262・・・θステージ、270・・・吸着機構、271・・・真空導入穴、272・・・真空導入穴、273・・・保持突起、274・・・真空導入穴、275・・・ウェーハ保持プレート、276・・・保持突起、300・・・架台、301・・・振動吸収装置、400・・・ウェーハエッジ検出装置、401・・・投光器、402・・・受光器、410・・・ライン状の光、501・・・観察・分析ユニット、502・・・対物レンズ、503・・・検査光、504・・・ディスプレイ装置、510・・・制御装置、520・・・距離センサ、601・・・ウェーハ搬送ユニット、602・・・ロードポート、603・・・カセット、701・・・ウェーハ最大駆動領域、711・・・ウェーハ最大駆動領域、702・・・占有面積、712・・・占有面積、

Claims

直動駆動するRステージと、回転駆動するθステージと、ナノメートルオーダで直交２軸駆動するX-Yステージと、前記X-Yステージを上下駆動するZステージからなり、前記X-Yステージは前記Zステージの上に積層設置し前記X-Yステージと前記ZステージでX-Y-Zステージを構成し、前記θステージは、前記Rステージの上に積層設置し前記θステージと前記RステージでR-θステージを構成し、前記θステージは中空構造で、前記X-Y-Zステージは前記θステージの中空構造内部に配置したことを特徴とする半導体ウェーハ用位置決め機構。
前記X-Yステージはピエゾ素子による微小駆動を特徴とする、請求項１に記載の半導体ウェーハ用位置決め機構。
前記θステージは、前記Z軸が下降状態である時に、前記θステージ上部のウェーハ保持面に、半導体ウェーハを置くことが出来ることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハ用位置決め機構。
前記X-Yステージは、前記Z軸が上昇状態である時に、前記X-Yステージ上部のウェーハ保持面に半導体ウェーハを置くことが出来ることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハ用位置決め機構。
前記Z軸を上下駆動することにより、前記X-Yステージを上下駆動し、前記θステージと前記X-Yステージで交互に半導体ウェーハを置き替えることを特徴とする請求項３および請求項４に記載の半導体ウェーハ用位置決め機構。
前記X-Yステージ上部のウェーハ保持面が真空吸着機構であることを特徴とした請求項３に記載の半導体ウェーハ用位置決め機構。
前記半導体ウェーハを広範囲で支持するウェーハ保持プレートと、前記ウェーハ保持プレートは前記X-Yステージ上部のウェーハ保持面上部に設置し、前記Zステージを上昇することで前記X-Yステージ上部のウェーハ保持面と前記ウェーハ保持プレートの裏面が接触し、前記ウェーハ保持プレートを上昇させて前記半導体ウェーハを広範囲で支持することを特徴とする請求項５に記載の半導体ウェーハ用位置決め機構。
前記X-Yステージ上部のウェーハ保持面上部に設置しウェーハを広範囲で支持するウェーハ保持プレートと、前記ウェーハ保持プレートは裏面に真空導入穴と表面にウェーハを真空保持するための前記真空導入穴に通じた吸着機構を有し、前記Zステージを上昇することで前記X-Yステージ上部のウェーハ保持面と前記ウェーハ保持プレートの裏面が接触し、前記吸着機構により半導体ウェーハを保持することを特徴とした請求項６に記載の半導体ウェーハ用位置決め機構。
請求項１に記載の半導体ウェーハ用位置決め機構と、半導体ウェーハの外周エッジを検出するエッジ検出センサを有し、前記外周エッジ情報から、前記半導体ウェーハの形状を算出し、かつ前記半導体ウェーハと前記半導体ウェーハ用位置決め機構との相対位置を取得することを特徴とする半導体ウェーハ検査装置。
請求項１に記載の半導体ウェーハ用位置決め機構と、距離センサを有し、前記距離センサで、半導体ウェーハの表面凹凸を検出することを特徴とする半導体ウェーハ検査装置。
半導体ウェーハと、前記半導体ウェーハを格納するカセットと、前記カセットを設置するロードポートと、前記カセット内の前記半導体ウェーハを取り出し搬送するウェーハ搬送ユニットと、請求項１に記載の半導体ウェーハ用位置決め機構と、を有することを特徴とする半導体ウェーハ検査装置。