JP2022130964A

JP2022130964A - 検査装置及び温度制御方法

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Publication number: JP2022130964A
Application number: JP2021029656A
Authority: JP
Inventors: 博之中山; Hiroyuki Nakayama
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2021-02-26
Filing date: 2021-02-26
Publication date: 2022-09-07
Also published as: CN116888716A; KR20230146627A; WO2022181377A1; TW202238771A; US20240125843A1

Abstract

【課題】検査対象の基板の温度を高い精度で制御できる技術を提供する。【解決手段】本開示の一態様による検査装置は、基板を載置する載置台と、前記載置台の表面温度及び前記載置台に載置された前記基板の温度を計測する第１の温度センサと、前記載置台の温度を制御するための第２の温度センサと、前記第１の温度センサが計測した前記載置台の表面温度及び前記基板の温度に基づいて、前記第２の温度センサの制御温度にオフセットをかけて前記載置台の温度を制御するよう構成される制御部と、を有する。【選択図】図１

Description

本開示は、検査装置及び温度制御方法に関する。

温度制御対象物を加熱する加熱源を有する加熱機構と、温度制御対象物を冷却する冷却源を有する冷却機構と、加熱源と冷却源とを制御する温度コントローラとを備える検査装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０２０－０９６１５２号公報

本開示は、検査対象の基板の温度を高い精度で制御できる技術を提供する。

本開示の一態様による検査装置は、基板を載置する載置台と、前記載置台の表面温度及び前記載置台に載置された前記基板の温度を計測する第１の温度センサと、前記載置台の温度を制御するための第２の温度センサと、前記第１の温度センサが計測した前記載置台の表面温度及び前記基板の温度に基づいて、前記第２の温度センサの制御温度にオフセットをかけて前記載置台の温度を制御するよう構成される制御部と、を有する。

本開示によれば、検査対象の基板の温度を高い精度で制御できる。

実施形態の検査装置の一例を示す図図１の検査装置の平面図コントローラのハードウェア構成の一例を示す図オフセットテーブル生成処理の一例を示すフローチャートオフセットテーブル生成処理の一例を示す図オフセットテーブルの一例を示す図温度制御処理の一例を示すフローチャート温度制御処理の一例を示す図

以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。

〔検査装置〕
図１～図３を参照し、実施形態の検査装置の一例について説明する。

検査装置１は、基板Ｗを検査可能な装置である。検査装置１は、ローダ部１０、検査部２０及びコントローラ３０を有する。検査装置１は、コントローラ３０の制御の下、ローダ部１０から検査部２０へ検査対象の基板Ｗを搬送し、基板Ｗに形成された被検査デバイス（ＤＵＴ：Device Under Test）に電気信号を与えて種々の電気特性を検査する。基板Ｗは、例えば半導体ウエハであってよい。

ローダ部１０は、ロードポート１１、アライナ１２及び基板搬送機構１３を有する。ロードポート１１は、基板Ｗを収容したカセットＣを載置する。アライナ１２は、基板Ｗの位置合わせを行う。基板搬送機構１３は、ロードポート１１に載置されたカセットＣ、アライナ１２及び後述する載置台２１の間で基板Ｗを搬送する。ローダ部１０では、まず、基板搬送機構１３は、カセットＣに収容された基板Ｗをアライナ１２に搬送する。続いて、アライナ１２は、基板Ｗの位置合わせを行う。続いて、基板搬送機構１３は、位置合わせされた基板Ｗをアライナ１２から検査部２０に設けられた載置台２１に搬送する。

検査部２０は、ローダ部１０に隣接して配置されている。検査部２０は、載置台２１、昇降機構２２、ＸＹステージ２３、プローブカード２４、アライメント機構２５、接触式温度センサ２６、制御用温度センサ２７及び温度調整機構２８を有する。

載置台２１は、載置面を有する。載置台２１は、載置面（表面）に基板Ｗを載置する。載置台２１は、例えば真空チャックを含む。

昇降機構２２は、載置台２１の下部に設けられており、載置台２１をＸＹステージ２３に対して昇降させる。昇降機構２２は、例えばステッピングモータを含む。

ＸＹステージ２３は、昇降機構２２の下部に設けられており、載置台２１及び昇降機構２２を２軸方向（図中のＸ方向及びＹ方向）に移動させる。ＸＹステージ２３は、検査部２０の底部に固定されている。ＸＹステージ２３は、例えばステッピングモータを含む。

プローブカード２４は、載置台２１の上方に配置されている。プローブカード２４の載置台２１側には、複数のプローブ２４ａが形成されている。プローブカード２４は、ヘッドプレート２４ｂに着脱自在に取り付けられている。プローブカード２４には、テストヘッドＴを介してテスタ（図示せず）が接続されている。

アライメント機構２５は、カメラ２５ａ、ガイドレール２５ｂ及びアライメントブリッジ２５ｃを有する。カメラ２５ａは、アライメントブリッジ２５ｃの中央に下向きに取り付けられており、載置台２１、基板Ｗ等を撮像する。カメラ２５ａは、例えばＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラである。ガイドレール２５ｂは、アライメントブリッジ２５ｃを水平方向（図中のＹ方向）に移動可能に支持する。アライメントブリッジ２５ｃは、左右一対のガイドレール２５ｂによって支持されており、ガイドレール２５ｂに沿って水平方向（図中のＹ方向）に移動する。これにより、カメラ２５ａは、アライメントブリッジ２５ｃを介して、待機位置とプローブカード２４の中心の真下（以下「プローブセンタ」という。）との間を移動する。プローブセンタに位置するカメラ２５ａは、アライメントの際、載置台２１がＸＹ方向に移動する間に載置台２１上の基板Ｗの電極パッドを上方から撮像し、画像処理して表示装置４０に撮像画像を表示する。

接触式温度センサ２６は、アライメントブリッジ２５ｃに、温度を計測する測温部を下方に向けて、カメラ２５ａに隣接して取り付けられており、載置台２１の表面温度及び載置台２１に載置された基板Ｗの表面温度を計測する。接触式温度センサ２６は、例えば熱電対や白金測温抵抗体を用いた温度センサである。接触式温度センサ２６が載置台２１の表面温度を計測する際、昇降機構２２は、載置台２１を上昇させて、接触式温度センサ２６の測温部を載置台２１の表面に接触させる。また、接触式温度センサ２６が載置台２１に載置された基板Ｗの表面温度を計測する際、昇降機構２２は、載置台２１を上昇させて、接触式温度センサ２６の測温部を基板Ｗの表面に接触させる。

制御用温度センサ２７は、載置台２１の内部に埋め込まれており、検査装置１において検査対象の基板Ｗを検査する場合に、載置台２１の温度を制御するための温度センサである。制御用温度センサ２７は、例えば熱電対や白金測温抵抗体を用いた温度センサである。

温度調整機構２８は、加熱機構２８ａと、冷却機構２８ｂとを有する。温度調整機構２８は、加熱機構２８ａによる加熱と、冷却機構２８ｂによる冷却により、載置台２１の温度を調整する。加熱機構２８ａは、例えばヒータであってよい。冷却機構２８ｂは、例えばチラー機構であってよい。温度調整機構２８は、コントローラ３０からの信号により、載置台２１の温度を調整する。

コントローラ３０は、載置台２１の下方に設けられ、検査装置１の全体の動作を制御する。図３に示されるように、コントローラ３０は、それぞれバス３８で相互に接続されているドライブ装置３１、補助記憶装置３２、メモリ装置３３、ＣＰＵ３４、インタフェース装置３５、表示装置３６等を有するコンピュータである。

コントローラ３０での処理を実現するプログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ等の記録媒体３７によって提供される。プログラムを記憶した記録媒体３７がドライブ装置３１にセットされると、プログラムが記録媒体３７からドライブ装置３１を介して補助記憶装置３２にインストールされる。ただし、プログラムのインストールは必ずしも記録媒体３７より行う必要はなく、ネットワークを介して他のコンピュータからダウンロードするようにしてもよい。

補助記憶装置３２は、インストールされたプログラム、後述するオフセットテーブル等の必要な情報を格納する。メモリ装置３３は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置３２からプログラムを読み出して格納する。ＣＰＵ３４は、メモリ装置３３に格納されたプログラムに従って検査装置１に係る機能を実行する。インタフェース装置３５は、ネットワークに接続するためのインタフェースとして用いられる。表示装置３６は、各種の情報を表示すると共に、オペレータによる操作を受け付ける操作部としても機能する。

係る検査装置１では、まず、コントローラ３０は、制御用温度センサ２７により計測される載置台２１の温度に基づいて、温度調整機構２８を制御することにより、載置台２１の温度を検査温度に調整する。続いて、アライメント機構２５は、載置台２１上の基板Ｗに形成された被検査デバイスの電極パッドと、プローブカード２４の複数のプローブ２４ａとの位置合わせを行う。続いて、昇降機構２２は、載置台２１を上昇させて、プローブカード２４の複数のプローブ２４ａを対応する電極パッドに接触させる。続いて、コントローラ３０は、テスタからの検査用信号をテストヘッドＴ及びプローブカード２４の複数のプローブ２４ａを介して基板Ｗに形成された被検査デバイスに印加することにより、被検査デバイスの電気特性を検査する。

〔オフセットテーブル生成処理〕
図４～図６を参照し、前述のコントローラ３０が載置台２１の温度を制御する際に利用するオフセットテーブルを生成する処理（以下「オフセットテーブル生成処理」という。）の一例について説明する。

まず、ステップＳ１０１において、コントローラ３０は、制御用温度センサ２７の制御温度が指定温度になるように温度調整機構２８を制御する。指定温度は、オフセット量を算出する対象の温度である。

次いで、ステップＳ１０２において、コントローラ３０は、ＸＹステージ２３を制御して、載置台２１を指定位置（図５（ａ）を参照）まで水平移動させる。指定位置は、オフセット量を算出する対象の位置である。

次いで、ステップＳ１０３において、コントローラ３０は、昇降機構２２を制御して、載置台２１を、該載置台２１の表面が接触式温度センサ２６に接触する位置（図５（ｂ）を参照）まで移動（上昇）させる。その後、コントローラ３０は、接触式温度センサ２６に載置台２１の表面温度を計測させる。

次いで、ステップＳ１０４において、コントローラ３０は、接触式温度センサ２６が計測した載置台２１の表面温度に基づいて、制御用温度センサ２７を校正する。例えば、コントローラ３０は、制御用温度センサ２７の温度を、接触式温度センサ２６が計測した載置台２１の表面温度に一致させるように、制御用温度センサ２７を校正する。

次いで、ステップＳ１０５において、コントローラ３０は、ステップＳ１０３と同様に、接触式温度センサ２６に載置台２１の表面温度を計測させる。

次いで、ステップＳ１０６において、コントローラ３０は、基板搬送機構１３を制御して、載置台２１の上に基板Ｗを搬送させる。その後、コントローラ３０は、指定位置において、昇降機構２２を制御して、載置台２１を、該載置台２１の上に載置された基板Ｗの表面が接触式温度センサ２６に接触する位置（図５（ｃ）を参照）まで移動（上昇）させる。その後、コントローラ３０は、接触式温度センサ２６に基板Ｗの表面温度を計測させる。指定位置は、ステップＳ１０２における指定位置と同じ位置であり、オフセット量を算出する対象の位置である。なお、接触式温度センサ２６により計測する基板Ｗは、検査対象の製品基板であってもよく、製品相当のダミー基板であってもよいが、製品相当のダミー基板であることが好ましい。

次いで、ステップＳ１０７において、コントローラ３０は、ステップＳ１０５にて接触式温度センサ２６が計測した載置台２１の表面温度と、ステップＳ１０６にて接触式温度センサ２６が計測した基板Ｗの表面温度との差分（オフセット量）を算出する。

次いで、ステップＳ１０８において、コントローラ３０は、指定位置が他にあるか否かを判定する。ステップＳ１０８において指定位置が他にあると判定した場合、コントローラ３０は処理をステップＳ１０２に戻し、ステップＳ１０２～ステップＳ１０７を実施する。すなわち、コントローラ３０は、新たな指定位置において載置台２１の表面温度と基板Ｗの表面温度との差分（オフセット量）を算出する。一方、ステップＳ１０８において指定位置が他にないと判定した場合、コントローラ３０は処理をステップＳ１０９へ進める。

次いで、ステップＳ１０９において、コントローラ３０は、指定温度が他にあるか否かを判定する。ステップＳ１０９において指定温度が他にあると判定した場合、コントローラ３０は処理をステップＳ１０１に戻し、ステップＳ１０１～ステップＳ１０８を実施する。すなわち、コントローラ３０は、新たな指定温度において載置台２１の表面温度と基板Ｗの表面温度との差分（オフセット量）を算出する。一方、ステップＳ１０９において指定温度が他にないと判定した場合、コントローラ３０は処理をステップＳ１１０へ進める。

次いで、ステップＳ１１０において、コントローラ３０は、指定温度及び指定位置と、ステップＳ１０７にて算出した差分（オフセット量）とを対応付けたオフセットテーブルを生成し、生成したオフセットテーブルを記憶する。その後、処理を終了する。

オフセットテーブルは、基板Ｗの種類ごとに生成される。基板Ｗの種類は、基板Ｗの厚さ、基板Ｗの裏面状態及び支持基板の有無の少なくとも１つを含む。基板Ｗの厚さは、例えば７５０μｍから薄膜（例えば４０μｍ）まで様々で、熱抵抗が異なるため、オフセット量が異なる。基板Ｗの裏面状態は、鏡面加工された状態、薄膜後のグラインディング状態など様々で、熱抵抗が異なるため、オフセット量が異なる。支持基板は、例えば検査対象の基板Ｗが薄いときに該基板Ｗを支持するために用いられる基板であり、支持基板がある場合とない場合とでは熱抵抗が大きく異なるため、オフセット量が異なる。また、支持基板は、ガラス基板、シリコン基板などその種類は様々で、熱抵抗が異なるため、オフセット量が異なる。そこで、基板Ｗの種類ごとにオフセットテーブルを生成することで、基板Ｗの種類が異なる場合であっても精度よく基板Ｗの表面温度を制御できる。

図６は、オフセットテーブルの一例を示す図である。図６の例では、基板Ｗの種類（基板Ｗ_１、基板Ｗ_２、・・・、基板Ｗ_Ｍ）ごとに、指定温度［℃］及び指定位置［Ｘ，Ｙ］とオフセット量［℃］とが対応付けされたオフセットテーブルが示されている。例えば、基板Ｗ_１のオフセットテーブルでは、指定温度が８５℃、Ｘ方向位置がＸ_１、Ｙ方向位置がＹ_１である場合のオフセット量は＋１．０℃である。

〔温度制御処理〕
図７及び図８を参照し、前述のコントローラ３０が、オフセットテーブル生成処理で生成したオフセットテーブルを利用して載置台２１の温度を制御する処理（以下「温度制御処理」という。）の一例について説明する。

まず、ステップＳ２０１において、コントローラ３０は、基板搬送機構１３を制御して、載置台２１の上に基板Ｗを搬送させる（図８を参照）。

次いで、ステップＳ２０２において、コントローラ３０は、オフセットテーブル生成処理にて記憶した複数のオフセットテーブルのうち載置台２１に載置された基板Ｗに対応するオフセットテーブルを読み出す。そして、コントローラ３０は、読み出したオフセットテーブルに基づいて、検査温度及び検査対象のＤＵＴ位置に対応するオフセット量を算出する。例えば、基板Ｗの種類が基板Ｗ_１、検査温度が８５℃、ＤＵＴ位置が（Ｘ_１，Ｙ_２）であり、コントローラ３０が図６に示されるオフセットテーブルを記憶している場合、コントローラ３０はオフセット量が＋１．１℃であると算出する。

また、読み出したオフセットテーブルに検査温度に対応する温度のオフセット量がない場合、コントローラ３０は、アラームを発報したり、オフセット量が見つからない旨を表示したりしてもよい。また、コントローラ３０は、検査温度に最も近い温度のオフセット量を、検査温度に対応する温度のオフセット量として算出してもよい。また、コントローラ３０は、検査温度に近い２つ以上の温度のオフセット量に基づいて、線形補間等の補間により検査温度に対応する温度のオフセット量を算出してもよい。

また、読み出したオフセットテーブルに検査対象のＤＵＴ位置に対応する位置のオフセット量がない場合についても同様に、アラームを発報したり、オフセット量が見つからない旨を表示したりしてもよい。また、コントローラ３０は、検査対象のＤＵＴ位置に最も近い位置のオフセット量を、検査対象のＤＵＴ位置に対応する位置のオフセット量として算出してもよい。また、コントローラ３０は、検査対象のＤＵＴ位置に近い２つ以上の位置のオフセット量に基づいて、線形補間等の補間により検査対象のＤＵＴ位置に対応する位置のオフセット量を算出してもよい。

次いで、ステップＳ２０３において、コントローラ３０は、制御用温度センサ２７の制御温度を、ステップＳ２０２にて算出したオフセット量の分だけオフセットさせて載置台２１の温度を制御する。

以上に説明したように、実施形態によれば、コントローラ３０は、接触式温度センサ２６が計測した載置台２１の表面温度及び基板Ｗの表面温度に基づいて、制御用温度センサ２７の制御温度にオフセットをかけて載置台２１の温度を制御する。これにより、検査対象の基板Ｗの表面温度を高い精度で制御できる。

また、実施形態によれば、コントローラ３０は、基板Ｗの種類ごとにオフセットテーブルを生成する。これにより、基板Ｗの種類に応じた温度制御ができる。

また、実施形態によれば、コントローラ３０は、接触式温度センサ２６が計測した載置台２１の表面温度と接触式温度センサ２６が計測した基板Ｗの表面温度との差分を、温度及び位置と対応付けたオフセットテーブルを生成する。これにより、検査温度及び検査位置に応じた温度制御ができる。

また、実施形態によれば、コントローラ３０は、載置台２１（基板Ｗ）の面内の複数の指定位置における載置台２１の表面温度及び基板Ｗの表面温度を、同一の接触式温度センサ２６に計測させる。これにより、センサ間差がないため、載置台２１（基板Ｗ）の面内における温度を高い精度で補正できる。

なお、上記の実施形態において、接触式温度センサ２６は第１の温度センサの一例であり、制御用温度センサ２７は第２の温度センサの一例であり、コントローラ３０は制御部の一例である。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

上記の実施形態では、接触式温度センサ２６が１つである場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、接触式温度センサ２６は２つ以上であってもよい。接触式温度センサ２６が２つ以上である場合、載置台２１の面内における複数の位置の表面温度及び基板Ｗの面内における複数の位置の温度を一度に計測できる。ただし、接触式温度センサ２６と載置台２１の表面及び基板Ｗの表面との間で高い接触性を確保するという観点から、接触式温度センサ２６は３つ以下であることが好ましい。

上記の実施形態では、載置台２１を移動させることにより接触式温度センサ２６を載置台２１の表面及び基板Ｗの表面に接触させて載置台２１の表面温度及び基板Ｗの表面温度を計測する場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、接触式温度センサ２６を移動させることにより接触式温度センサ２６を載置台２１の表面及び基板Ｗの表面に接触させて載置台２１の表面温度及び基板Ｗの表面温度を計測するようにしてもよい。

上記の実施形態では、接触式温度センサ２６で載置台２１の表面温度及び基板Ｗの表面温度を計測する場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、放射温度計等の非接触式温度センサで載置台２１の表面温度及び基板Ｗの表面温度を計測するようにしてもよい。

上記の実施形態では、コントローラ３０がオフセットテーブル生成処理及び温度制御処理を実施する場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、コントローラ３０と別に温度コントローラを設け、温度コントローラがオフセットテーブル生成処理及び温度制御処理の少なくとも一部を実施するようにしてもよい。また例えば、検査装置１とネットワークを介して接続されたホストコンピュータがオフセットテーブル生成処理及び温度制御処理の少なくとも一部を実施するようにしてもよい。

上記の実施形態では、検査装置１が１つのローダ部１０に対して１つの検査部２０を有する場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、検査装置は１つのローダ部に対して複数の検査部を有する装置であってもよい。また、例えば検査装置は複数のローダ部と複数の検査部とを有する装置であってもよい。

１検査装置
２１載置台
２６接触式温度センサ
２７制御用温度センサ
２８温度調整機構
３０コントローラ
Ｗ基板

Claims

基板を載置する載置台と、
前記載置台の表面温度及び前記載置台に載置された前記基板の温度を計測する第１の温度センサと、
前記載置台の温度を制御するための第２の温度センサと、
前記第１の温度センサが計測した前記載置台の表面温度及び前記基板の温度に基づいて、前記第２の温度センサの制御温度にオフセットをかけて前記載置台の温度を制御するよう構成される制御部と、
を有する、検査装置。
前記第１の温度センサは、当該検査装置内に取り付けられている、
請求項１に記載の検査装置。
前記第１の温度センサは接触式温度センサである、
請求項１又は２に記載の検査装置。
前記載置台は、前記第１の温度センサが前記載置台の表面に接触する位置と、前記第１の温度センサが前記基板の表面に接触する位置とを含む複数の位置に移動可能である、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の検査装置。
前記制御部は、前記第１の温度センサが計測した前記載置台の表面温度と前記基板の温度との差分に基づいて、前記第２の温度センサの制御温度にオフセットをかけて前記載置台の温度を制御するよう構成される、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の検査装置。
前記制御部は、前記差分を前記基板の検査温度及び検査位置と対応付けたオフセットテーブルを生成するよう構成される、
請求項５に記載の検査装置。
前記オフセットテーブルは、前記基板の種類ごとに生成される、
請求項６に記載の検査装置。
前記基板の種類は、基板の厚さ、基板の裏面状態及び支持基板の有無の少なくとも１つを含む、
請求項７に記載の検査装置。
第１の温度センサにより載置台の表面温度を計測するステップと、
前記載置台に基板を載置して前記第１の温度センサにより前記基板の温度を計測するステップと、
前記第１の温度センサが計測した前記載置台の表面温度及び前記基板の温度に基づいて、前記載置台の温度を制御するための第２の温度センサの制御温度にオフセットをかけて前記載置台の温度を制御するステップと、
を有する、温度制御方法。