JP3278204B2 - ウエハ測定システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はウエハの厚み、抵抗率、
ＰＮ判定等の測定を連続的に行うウエハ測定システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ウエハの場合、表面に塵埃が付
着すると不良品となることが多いので、クリーンルーム
内において各種の処理がなされる。ウエハの厚み、抵抗
率、ＰＮ判定等の測定も同様である。そして、これらの
測定をする場合に、各測定機器を連続的に配設してそれ
ぞれの測定を連続的に行うのが一般的である。この連続
的に配設した各測定機器間でウエハを搬送させる手段と
してはベルトコンベアによるものが知られているが、こ
の場合ウエハを連続的に搬送することはできても、ベル
トコンベアによる塵埃の発生が問題となる。このため、
塵埃の発生量の少ないロボットが用いられる。

【０００３】このロボットを用いたウエハ測定システム
を図２に基づいて説明する。

【０００４】このウエハ測定システムは主に、ロード部
１と測定部２とアンロード部３とから構成されている。
ロード部１は、ウエハを収納するマガジン５を上下２段
に載置するマガジン載置部６と、このマガジン載置部６
に載置されたマガジン５内のウエハ７を吸着支持して搬
送するローダロボット８とから構成されている。このロ
ーダロボット８は、上下方向へ移動可能に、かつ伸縮可
能に設けられたアーム部９と、このアーム部９を支持す
ると共に自身が回転可能に取り付けられたロボット本体
１０とから構成されている。

【０００５】測定部２は、ローダロボット８のアーム部
９からウエハ７を受け取って直線的に搬送する搬送ロボ
ット１１と、この搬送ロボット１１の移動方向に並列に
連続して設けられた厚み計１２、抵抗率測定器１３及び
ＰＮ判定器１４とから構成されている。搬送ロボット１
１は、２本の腕部を有しウエハ７を吸着支持するアーム
部１５と、このアーム部１５を直線的に往復動させる直
線移動機構１６とから構成されている。

【０００６】アンロード部３は搬送ロボット１１によっ
て搬送されたウエハ７を吸着支持する支持アーム部１７
を有して構成され、測定の終了したウエハ７を吸着支持
して次の工程へ搬送する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来のウ
エハ測定システムでは、搬送ロボット１１のアーム部１
５はウエハ７を支持して厚み計１２、抵抗率測定器１３
及びＰＮ判定器１４を通して測定した後、アンロード部
３にウエハ７を渡してそのまま元の位置に戻るため、こ
の戻る時間が無駄になり、測定速度を向上させることが
できないという問題点がある。

【０００８】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
で、同時に複数の測定を行って測定速度を向上させたウ
エハ測定システムを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、回転可能に、かつ往復動可能に設けられ複
数枚のウエハを吸着支持する回転チャックと、この回転
チャックの往復動方向一端部における当該回転チャック
周囲に複数個配設されると共に往復動方向他端部におけ
る当該回転チャック周囲に一個配設され吸着支持した複
数枚のウエハを同時に測定する測定器部と、前記回転チ
ャックの往復動方向一端部の測定器部に隣接して設けら
れ当該測定器部に測定対象のウエハを連続的に搬入する
搬入部と、前記回転チャックの往復動方向他端部の測定
器部に隣接して設けられ測定の終了したウエハを連続的
に搬出する搬出部と、前記搬入部からウエハを測定器部
に連続的に搬入させ、この搬入したウエハを回転チャッ
クで逐一吸着支持して回転及び往復動させ、複数の測定
器部に複数のウエハを同時に装着して複数の測定を同時
に行わせ、前記搬出部からウエハを連続的に搬出させる
制御装置とから構成されたことを特徴とする。

【００１０】前記回転チャックは前記ウエハを吸着する
ウエハ吸着部をその表面周囲に等間隔に３以上設けるこ
とが望ましい。

【００１１】前記各ウエハ吸着部は前記ウエハの大きさ
に合せて複数系統の吸着口を有することが望ましい。

【００１２】前記測定器部は搬入部側に配設されたＰＮ
判定器及び抵抗率測定器と、搬出側に配設された厚み計
とから構成することができる。

【００１３】

【作用】制御装置による全体の制御によって、搬入部で
ウエハを測定器部に連続的に搬入させ、搬入したウエハ
を回転チャックで逐一吸着支持させ、複数のウエハを吸
着支持した状態で回転及び往復動させる。これにより、
複数の測定器部に複数のウエハを同時に装着して複数の
測定を同時に行わせる。測定が終了したウエハは前記搬
出部から連続的に搬出させる。

【００１４】回転チャックのウエハ吸着部を３以上設け
ることで、同時に３以上のウエハを支持して測定するこ
とができ、測定速度が向上する。

【００１５】ウエハ吸着部の吸着口をウエハの大きさに
合せて複数系統設けることで、大きさの異なるウエハを
選択的に支持することができる。

【００１６】また、測定器部をＰＮ判定器及び抵抗率測
定器と、厚み計とから構成することで、これら３つの測
定を効率的に短時間で測定することができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００１８】本実施例に係るウエハ測定システムを図１
に基づいて説明する。このウエハ測定システムは主に、
搬入部であるロード部２１と、搬入されたウエハ２５を
測定するウエハ測定部２２と、測定したウエハ２５を搬
出する搬出部であるアンロード部２３とから構成されて
いる。

【００１９】ロード部２１は、搬送されてきたマガジン
２６を載置するマガジン載置部２４と、このマガジン載
置部２４に載置されたマガジン２６に対向して２台設け
られ、マガジン２６内に収納されたウエハ２５を１枚ず
つ吸着支持して取り込み後述の左右搬送ロボット２８に
渡す上下搬送ロボット２７と、この２つの上下搬送ロボ
ット２７のいずれかの直前位置に移動してウエハ２５を
受け取りウエハ測定部２２へ渡す左右搬送ロボット２８
とから構成されている。

【００２０】マガジン２６は搬送手段（図示せず）によ
ってロード部２１まで搬送される。マガジン載置部２４
はマガジン２６を左右２列、上下２段に４個載置できる
ようになっている。これは単位面積当たりの単価が極め
て高いクリーンルームの有効利用のためである。なお、
ここで左右とはウエハ２５が測定処理される流れの方向
であるロード部２１とアンロード部２３とを結ぶ方向を
いう。

【００２１】上下搬送ロボット２７は、４個載置された
マガジン２６の各列にそれぞれ面して横２列に２台設け
られている。この上下搬送ロボット２７は、伸縮可能に
かつ上下方向に往復動可能に設けられた吸着アーム３１
と、この吸着アーム３１の伸縮動及び上下方向の往復動
を駆動制御するロボット本体３２とから構成されてい
る。そして、この上下搬送ロボット２７は、その吸着ア
ーム３１を上下させて、取り出すウエハ２５の高さに移
動させ、伸長させてウエハ２５を１枚吸着支持し収縮さ
せて取出し、上下させて左右搬送ロボット２８の位置ま
で移動してウエハ２５を左右搬送ロボット２８に渡すよ
うになっている。

【００２２】左右搬送ロボット２８は、左右方向へ配設
されたレール３５と、このレール３５に載置され左右方
向に移動するロボット本体３６と、上下搬送ロボット２
７から渡されるウエハ２５を受け取ってウエハ測定部２
２へ渡す吸着アーム３７とから構成されている。

【００２３】以上の構成により、ウエハ２５を収納した
マガジン２６は自動又は手動の搬送手段でマガジン載置
部２４まで搬送され載置される。測定を開始すると、上
下搬送ロボット２７の吸着アーム３１は取り出すウエハ
２５の位置まで上下方向に移動する。次いで、吸着アー
ム３１が伸長してウエハ２５を吸着支持し、収縮して上
下方向へ移動し、左右搬送ロボット２８の吸着アーム３
７へウエハ２５を渡す。このとき、左右搬送ロボット２
８は２つの上下搬送ロボット２７のうち作動している方
のロボット２７の直前位置に移動されている。

【００２４】ウエハ２５を受け取った左右搬送ロボット
２８はウエハ測定部２２側へ移動して後述のＰＮ判定器
５５上にウエハ２５を載置してウエハ測定部２２側に渡
す。

【００２５】ウエハ測定部２２は、回転可能にかつ往復
動可能に設けられ３枚のウエハ２５を同時に吸着支持す
る回転チャック４１と、この回転チャック４１の移動方
向である左右方向両端部における当該回転チャック４１
周囲にそれぞれ配設され回転チャック４１で吸着支持し
た複数枚のウエハ２５を同時に測定するウエハ測定器部
４２と、ロード部２１及びアンロード部２３並びに前記
回転チャック４１、ウエハ測定器部４２をそれぞれ制御
する制御装置（図示せず）とから構成されている。

【００２６】回転チャック４１は、図３に示すように、
円盤状に形成されウエハ２５を同時に３枚吸着支持する
吸着円盤部４５と、ベアリング４８Ａ，４８Ｂによって
支持筒部４６Ａに回転可能に支持された状態で吸着円盤
部４５に一体的に取り付けられ吸着円盤部４５の回転を
支持する支持棒部４６と、この支持棒部４６を支持して
回転駆動すると共に左右方向へ移動させる回転チャック
駆動装置４７とから構成されている。

【００２７】吸着円盤部４５には、図４に示すように、
その周縁部に等間隔に３つのウエハ吸着部５０，５１，
５２が設けられている。各ウエハ吸着部５０，５１，５
２は２種類の大きさ（例えば直径５インチと８インチ）
のウエハ２５Ａ，２５Ｂを選択的に吸着し得るように２
系統の吸着口５０Ａ，５０Ｂ，５１Ａ，５１Ｂ，５２
Ａ，５２Ｂが設けられている。この各吸着口５０Ａ，５
０Ｂ，５１Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂは各系統ごとに
それぞれ設けられた真空引き通路５０Ｃ，５０Ｄ，５１
Ｃ，５１Ｄ，５２Ｃ，５２Ｄに接続され、支持棒部４６
へ延長して設けられている。各真空引き通路５０Ｃ，５
０Ｄ，５１Ｃ，５１Ｄ，５２Ｃ，５２Ｄは、図３に示す
ように、支持棒部４６内を縦方向へ穿設して延長され、
この支持棒部４６周壁に連通孔が設けられ外部と連通さ
れている。この連通孔は上下へ等間隔の位置にそれぞれ
設けられ、この各連通孔を覆って設けられた６枚の通路
接続用リング５４…及び支持筒部４６Ａの連通孔４６Ｂ
…を介してバキュームポンプ（図示せず）にそれぞれ接
続されている。各真空引き通路５０Ｃ，５０Ｄ，５１
Ｃ，５１Ｄ，５２Ｃ，５２Ｄとバキュームポンプとの間
には電磁切替え弁（図示せず）が設けられている。そし
て、バキュームポンプと電磁切替え弁とはそれぞれ前記
制御装置に接続され、ウエハ２５の大きさに合せて２系
統の真空引き通路５０Ｃ，５０Ｄ，５１Ｃ，５１Ｄ，５
２Ｃ，５２Ｄのうちいずれかを、かつ３つのウエハ吸着
部５０，５１，５２のうちいずれかを選択的にバキュー
ムポンプと連通させるようになっている。

【００２８】ウエハ測定器部４２は、図５に示すよう
に、回転チャック４１が往復動方向の一方の端部（図５
中の右端部）に位置した状態で、かつ回転チャック４１
の２つの吸着部（図５においてはウエハ吸着部５０，５
１）に吸着支持された２枚のウエハ２５が位置する部分
にそれぞれＰＮ判定器５５と抵抗率測定器５６とが配設
されている。また、回転チャック４１が往復動方向の他
方の端部（図５中の左端部）に位置した状態で、かつ回
転チャック４１の１つの吸着部（図５において回転チャ
ック４１が他方の端部へ回転せずに移動したときのウエ
ハ吸着部５１）に吸着支持された１枚のウエハ２５が位
置する部分（抵抗率測定器５６と並列の位置）に厚み計
５７が設けられている。さらに、回転チャック４１が前
記他方の端部に位置した状態で、かつ回転チャック４１
の１つの吸着部（図５において回転チャック４１が他方
の端部へ回転せずに移動したときのウエハ吸着部５２）
に吸着支持された１枚のウエハ２５が位置する部分に後
述する搬出側左右搬送ロボット６０が位置する。なお、
ＰＮ判定器５５、抵抗率測定器５６及び厚み計５７は一
般に知られた装置を用いる。抵抗率測定器５６及び厚み
計５７はウエハ２５を水平方向から装着できるようにな
っており、回転チャック４１で吸着支持されたウエハ２
５が回転しながら各機器に水平方向から装着される。Ｐ
Ｎ判定器５５はウエハ２５を上側から載置することで装
着できるようになっており、ロード部２１からのウエハ
２５はＰＮ判定器５５に左右搬送ロボット２８によって
載置される。ＰＮ判定器５５、抵抗率測定器５６及び厚
み計５７はこれら３つを互いに近接させて設けられ、全
体を小型化してクリーンルームの有効利用を図ってい
る。

【００２９】制御装置は、ロード部２１、回転チャック
４１、ＰＮ判定器５５、抵抗率測定器５６、厚み計５７
及びアンロード部２３を一連の動作として駆動制御す
る。

【００３０】アンロード部２３は、図１に示すように、
測定を終了して回転チャック４１により搬送されてきた
ウエハ２５を受け取る搬出用左右搬送ロボット６０と、
横方向に並列に３つ配設され搬出用左右搬送ロボット６
０から受け取ったウエハ２５を吸着アーム６１で吸着支
持してロボット本体６２でこの吸着アーム６１を上下方
向へ移動させマガジン６４へウエハ２５を挿入する搬出
用上下搬送ロボット６３とから構成されている。マガジ
ン載置部６５は各搬出用上下搬送ロボット６３に対応し
て横方向に３列に、縦方向に２段にマガジン６４を６個
載置する。

【００３１】搬出用左右搬送ロボット６０及び搬出用上
下搬送ロボット６３の構成は前記左右搬送ロボット２８
及び上下搬送ロボット２７と同様である。

【００３２】以上の構成により、回転チャック４１で搬
送されたウエハ２５が搬出用左右搬送ロボット６０に渡
されると、搬出用左右搬送ロボット６０は３つの搬出用
上下搬送ロボット６３のいずれかの直前位置に移動しそ
の吸着アーム６１に手渡す。ウエハ２５を吸着支持した
吸着アーム６１は上下方向へ移動され、各マガジン６４
内で空いている部分にウエハ２５を挿入する。マガジン
６４内のすべての部分にウエハ２５が挿入されると、こ
のマガジン６４は外部の搬送手段で搬送される。

【００３３】本実施例のウエハ測定システムは以上のよ
うに構成されるが、次にこのウエハ測定システムの作用
について説明する。

【００３４】このシステム全体の動作は前記制御装置に
よって制御されている。ロード部２１においては外部か
ら搬入されたウエハ２５は前述した動作によってウエハ
測定部２２へ連続的に渡される。即ち、ウエハ２５を吸
着支持した左右搬送ロボット２８がウエハ測定部２２側
へ移動され、ＰＮ判定器５５に直接載置される。

【００３５】ウエハ測定部２２では、図６に示すように
動作制御される。この図を基に順を追って説明する。左
右搬送ロボット２８によって第１ウエハ２５ＡがＰＮ判
定器５５に載置されると、このＰＮ判定器５５によって
ＰＮが判定され、同時に回転チャック４１がこのＰＮ判
定器５５の位置に移動される（図６（Ａ））。ＰＮ判定
が終了すると、回転チャック４１が第１ウエハ２５Ａを
吸着支持し、１２０゜回転させて抵抗率測定器５６へ移
動させる（図６（Ｂ））。次いで、この第１ウエハ２５
Ａの抵抗率の測定を行い、同時に左右搬送ロボット２８
によって第２ウエハ２５ＢがＰＮ判定器５５に載置され
る（図６（Ｃ））。このとき、回転チャック４１はまだ
第２ウエハ２５Ｂを吸着支持しない。

【００３６】次いで、回転チャック４１を他端位置（図
中の左方向端部位置）へ移動させ、第１ウエハ２５Ａを
厚み計５７に装着し、厚みの測定を行う（図６
（Ｄ））。測定終了後回転チャック４１をもとの位置
（図中の右方向端部位置）に戻し、第２ウエハ２５Ｂを
吸着支持し（図６（Ｅ））、１２０゜回転させて第２ウ
エハ２５Ｂを抵抗率測定器５６へ移動させ、抵抗率測定
を行う。同時に左右搬送ロボット２８が第３ウエハ２５
ＣをＰＮ判定器５５に載置する（図６（Ｆ））。このと
き、回転チャック４１はまだ第３ウエハ２５Ｃを吸着支
持しない。

【００３７】次いで、回転チャック４１を他端位置へ移
動させ、第１ウエハ２５Ａを搬出用左右搬送ロボット６
０に渡すと共に、第２ウエハ２５Ｂを厚み計５７に装着
し、厚みの測定を行う（図６（Ｇ））。第１ウエハ２５
Ａは前述したアンロード部２３の搬出動作によって外部
へ搬出される。第２ウエハ２５Ｂの厚み測定の終了後回
転チャック４１をもとの位置に戻して第３ウエハ２５Ｃ
を吸着支持し（図６（Ｈ））、１２０゜回転させて抵抗
率測定器５６へ移動させ、抵抗率測定を行う。同時に左
右搬送ロボット２８が第４ウエハ２５ＤをＰＮ判定器５
５に載置する（図６（Ｉ））。このとき、回転チャック
４１はまだ第４ウエハ２５Ｄを吸着支持しない。

【００３８】これ以降は、前記動作を繰り返す。

【００３９】以上のように、３つの測定器５５，５６，
５７が互いに近接して配設され、回転チャック４１によ
って３つのウエハ２５を同時に吸着支持し回転しながら
測定するので、測定効率を向上させることができると共
に、測定装置全体を小型化することができ、スペース的
に制限のあるクリーンルームにおいて省スペース化を図
ることができる。

【００４０】なお、前記実施例では、搬入部としてロー
ド部２１を、搬出部としてアンロード部２３を設けた場
合を例に説明したが、本発明はこれに限らず、手動によ
る搬入出等の他の手段を用いた場合での前記同様の作
用、効果を奏することができる。

【００４１】また、前記検査部２２においては、図６の
説明のように、ＰＮ判定器５５から厚み計５７側へ移動
させながら測定を行う場合を例に説明したが、これと逆
に厚み計５７側からＰＮ判定器５５側へ移動させながら
測定するようにしても、前記実施例同様の作用、効果を
奏することができる。

【００４２】前記実施例では、測定機器を３つ設けた場
合を例に説明したが、３つに限らず、図７に示すよう
に、４つの測定機器を設けてもよい。この場合は、前記
実施例における搬入側のＰＮ判定器５５及び抵抗率測定
器５６の部分にもう１つの測定機器７１が設けられる。
これにより、３つの測定機器は回転チャック４１を中心
に９０度の間隔を持って配設され、回転チャック４１の
ウエハ吸着部も９０度の間隔を持って４つ設けられる。

【００４３】さらに、前記実施例では回転チャック４１
の各ウエハ吸着部５０，５１，５２を直径５インチと８
インチのウエハ２５を吸着する２系統にしたが、これに
限らず、ウエハ吸着部５０，５１，５２を３系統以上に
してもよい。

【００４４】回転チャック４１は円形に成形したが、多
角形等の他の形状でもよい。

【００４５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のウエハ測
定システムによれば、各測定器が互いに近接して配設さ
れ、回転チャックによって複数のウエハを同時に吸着支
持し回転しながら同時測定するので、測定効率を向上さ
せることができると共に、測定装置全体を小型化するこ
とができ、スペース的に制限のあるクリーンルームにお
いて省スペース化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のウエハ測定システムの全体構成を示す
斜視図である。

【図２】従来のウエハ測定システムの全体構成を示す斜
視図である。

【図３】回転チャックを示す断面図である。

【図４】回転チャックの吸着円盤部を示す平面図であ
る。

【図５】検査部の各測定機器の配設状態を示す概略平面
図である。

【図６】検査部において回転チャックによるウエハの動
きを示す説明図である。

【図７】変形例を示す概略平面図である。

【符号の説明】

２１…ロード部、２２…検査部、２３…アンロード部、
４１…回転チャック、５５…ＰＮ判定器、５６…抵抗率
測定器、５７…厚み計。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転可能に、かつ往復動可能に設けられ
   複数枚のウエハを吸着支持する回転チャックと、 この回転チャックの往復動方向一端部における当該回転
   チャック周囲に複数個配設されると共に往復動方向他端
   部における当該回転チャック周囲に一個配設され吸着支
   持した複数枚のウエハを同時に測定する測定器部と、 前記回転チャックの往復動方向一端部の測定器部に隣接
   して設けられ当該測定器部に測定対象のウエハを連続的
   に搬入する搬入部と、 前記回転チャックの往復動方向他端部の測定器部に隣接
   して設けられ測定の終了したウエハを連続的に搬出する
   搬出部と、 前記搬入部からウエハを測定器部に連続的に搬入させ、
   この搬入したウエハを回転チャックで逐一吸着支持して
   回転及び往復動させ、複数の測定器部に複数のウエハを
   同時に装着して複数の測定を同時に行わせ、前記搬出部
   からウエハを連続的に搬出させる制御装置とから構成さ
   れたことを特徴とするウエハ測定システム。
2. 【請求項２】 前記回転チャックが、前記ウエハを吸着
   するウエハ吸着部をその表面周囲に等間隔に３以上設け
   たことを特徴とする請求項１記載のウエハ測定システ
   ム。
3. 【請求項３】 前記各ウエハ吸着部が前記ウエハの大き
   さに合せて複数系統の吸着口を有することを特徴とする
   請求項２記載のウエハ測定システム。
4. 【請求項４】 前記測定器部が、搬入部側に配設された
   ＰＮ判定器及び抵抗率測定器と、搬出側に配設された厚
   み計とから構成されたことを特徴とする請求項１ないし
   請求項３記載のウエハ測定システム。