JP3567348B2 - ウェーハ検査装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体ウェーハの割れ,傷等の欠陥やごみ,汚れ等の有無の目視による検査を容易にするウェーハ検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、上記の半導体ウェーハの目視検査作業は、図7に示すようにウェーハ1をバキュームピンセット2により保持し、スポット光源3の下でウェーハ1の方向を変えずに平面内で図示の如く公転させ、またウェーハ1の中心の公転軌跡Sの公転半径Rを連続的に変化させる公転操作、図8に示すようにウェーハ1を回転させ、バキュームピンセット2を90°,180°ごとに持ち替える自転操作、図9に示すように任意の軸周りにウェーハ1を傾斜させる傾斜操作を行いながら、ウェーハ1の割れ,傷等の欠陥やごみ,汚れ等の有無を検査するものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年、半導体ウェーハ1は大口径化,大重量化し、目視検査に於いて、ウェーハ1をバキュームピンセット2で保持し、公転,自転,傾斜などウェーハ1の姿勢をスポット光源3の下で様々な位置,角度に保つ手作業が困難且つ疲労を伴うものとなっている。また、検査能率も低下している。
【0004】
このようなことから近時ウェーハ検査装置として、ウェーハを機械に保持させて自転,傾斜などウェーハの姿勢を自動的に変更させることのできる装置が提案(例えば特開平6−160292号公報参照)されている。
【0005】
しかしながら、このウェーハ検査装置は、ウェーハを公転させることができず、ましてや公転の公転半径を連続的に任意に変更することは不可能であった。
そこで本発明は、ウェーハを機械に保持させて、自転,傾斜はもとより公転ならびに公転半径の変更等を自動的に安定且つ確実に行うことができて、ウェーハの目視検査を容易にし、検査能率を向上せしめるウェーハ検査装置を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明のウェーハ検査装置は、ウェーハを平面内で一定方向に姿勢を保持させてウェーハの軸心を中心に回転させる自転機構と、ウェーハを任意の方向に且つ平面に対し任意の角度に傾斜させる傾斜機構と、ウェーハを平面内で一定方向に姿勢を保持させた状態で平面に直角な回転軸の周りを公転させ且つその公転半径を連続的に変化させる公転機構とよりなるウェーハ検査装置において、前記自転機構が、ウェーハを保持するチャックと、チャックをこれに保持されるウェーハの中心回りに回転可能に支持する回転軸と、該回転軸を正逆回転する第1モータとよりなり、前記傾斜機構が、前記回転軸の外周に回転自在に嵌装され、チャック側の一端部に球形のジャーナルが設けられた傾斜軸と、ジャーナルをケーシングの上面に支承する球面軸受と、ステージリングに取り付けられ、前記傾動軸を所要範囲で傾動可能となす2軸ジンバルと、2軸ジンバルの各ジンバルアームを個別に正逆に傾動駆動する第2,第3モータとよりなり、前記公転機構が、前記自転機構及び傾斜機構を収納したケーシングの底部下面に、前記自転機構の中心軸と軸心を一致させて設けられた軸と、この軸に嵌合するベアリングが収納され雌ねじを備えた移動体と、この移動体が雌ねじにて螺合され、第4モータにて正逆回転される送り軸を備えた公転アームと、この公転アームが固定され、ベアリングにてテーブルに支持された公転軸と、この公転軸を正逆にタイミングベルトプーリ,タイミングベルトを介して駆動する第5モータとよりなることを特徴とする。
【0007】
前記自転機構のウェーハを保持するチャックは、ウェーハの中央部又は外周部を真空吸着するバキュームチャックが好ましく、このバキュームチャックを上端に支持した回転軸は中空になされ、下端部にバキュームチューブが連結される。この他、ウェーハを保持するチャックは、静電チャック,機械的チャックでも良く、機械的チャックは例えば少くとも2本の保持具によりウェーハを外周側から挟持するチャック,その他が用いられる。
前記自転機構及び傾斜機構を収納したケーシングは、姿勢制御されながらテーブルに対し夫々X方向,Y方向に自由に移動可能になされていることが好ましい。
【0008】
【作用】
本発明のウェーハ検査装置によると、ウェーハを、自動的に平面内で一定方向に姿勢を保持して自転させ、また平面に対し任意の角度に傾斜させ、さらに公転させ且つその公転半径を連続的に変更することが、安定して確実に実施できる。
【0009】
【実施例】
本発明のウェーハ検査装置の実施例について図面を参照して説明する。図1はウェーハ検査装置の平面図、図2は図1のA−A線縦断面図で、図中10は自転機構11及び傾斜機構12を収納したケーシングである。自転機構11は、ウェーハWの中央部を吸着して保持する円板状のバキュームチャック13と、該バキュームチャック13をウェーハWの中心回りに回転可能に支持し、下端部にバキュームチューブ14を連結した中空回転軸15と、該中空回転軸15の下端と連結され且つ後述する傾動軸の外周のブラケット16に支持されて、中空回転15を正逆回転する第1モータ17とよりなる。
【0010】
傾斜機構12は、前記中空回転軸15の外周に回転自在に嵌装され、バキュームチャック13側の一端部外周に球形のジャーナル18が設けられた管状の傾動軸19と、ジャーナル18ひいては前記自転機構11をケーシング10の上面に支承する球面軸受20と、ケーシング10の上面に設けられたステージリング21に取り付けられ、前記傾動軸19ひいては自転機構11を所要範囲で傾動可能となす図3に示す2軸ジンバル22と、この2軸ジンバル22の各ジンバルアーム23を図2に示すリンクアーム24,25を介して個別に正逆に傾動駆動するケーシング10の外側面に設けられた第2モータ26及び第3モータ27とよりなる。
【0011】
図1,図2に於いて、28は公転機構で、この公転機構28は、前記自転機構11及び傾斜機構12を収納したケーシング10の底部下面に前記自転機構11の中空中心軸15と軸心を一致させて設けた軸29と、この軸29に嵌合するベアリング30が収納され、雌ねじ31を備えた移動体32と、この移動体32が雌ねじ31にて螺合され、第4モータ33にて正逆回転される送り軸34を備えた公転アーム35と、この公転アーム35が上端に固定され、ベアリング36及びこれを保持したブラケット36′にてテーブル37に支持された公転軸38と、この公転軸38を正逆にタイミングベルトプーリ39,タイミングベルト40を介して駆動する第5モータ41とよりなる。
【0012】
この公転機構28に於いて、自転機構11及び傾斜機構12を収納したケーシング10は、姿勢制御されながらテーブル37に対しX方向,Y方向に自由に移動可能になされている。即ち、ケーシング10の上端部外周に設けた張出プレート42の下側にローラ43及び水平Y方向規制ローラ44が設けられ、ローラ43が枠状のベースプレート45上の
X方向に敷設したレール46上に載り、水平Y方向規制ローラ44がレール46の両側面を挟んでいて、ケーシング10はローラ43にてレール46上をX方向に移動するようになっている。また、前記枠状のベースプレート45の下側にローラ47及び水平X方向規制ローラ48が設けられ、ローラ47がテーブル37の上面に設置した枠状のベースプレート49上のY方向に敷設したレール50上に載り、水平X方向規制ローラ48がレール50の両側面を挟んでいて、ケーシング10はベースプレート45を介してローラ48にてレール50上をY方向に移動するようになっている。
【0013】
このように構成された自転機構11,傾斜機構12,公転機構28とよりなるウェーハ検査装置51は、図4に示す如く作業台(光源,投光2種切換付)52の略中央部に設置される。作業台52の左側部にウェーハWの供給側キャリヤ53が設置され、これに隣接してウェーハ検査装置51との間にウェーハWの供給側移載ロボット54が設置されている。作業台52の右側部にウェーハWの良品排出側キャリヤ55と不良品排出側キャリヤ56が設置され、これに隣接してウェーハ検査装置51との間にウェーハWの排出側移載ロボツト57が設置されている。作業台52の前側には、自転機構11,傾斜機構12,公転機構28の始動用スイッチ58、制御用スイッチ59,60と、ウェーハWの良否分別スイッチ61が設けられている。尚62は、作業台52上を清浄するクリーンベンチである。
【0014】
然してウェーハWを検査するには、先ず始動用スイッチ58を押して供給側移載ロボット54の作動により供給側キャリヤ53に収容されたウェーハWを取り出して、待機位置に位置しているウェーハ検査装置51のバキュームチャック13に載置し、真空吸着せしめる。次に制御用スイッチ59を押して、自転機構11の第1モータ17を駆動してバキュームチャック13を180°正逆回転すると共に、傾斜機構12の第2モータ26,第3モータ27を駆動して2軸ジンバル22の各ジンバルアーム23を個別に適宜傾動してバキュームチャック13を所要の角度θに傾斜させ、さらに制御用スイッチ60を押して、公転機構28の第5モータ41を駆動して公転軸38を回転し、その上端に固定された公転アーム35を回転してバキュームチャック13を公転し、且つ公転機構28の第4モータ33を駆動して公転アーム35上の送り軸34を正逆回転し、移動体32を移動して、公転軸38の中心とケーシング10の中心即ちバキュームチャック13の中空回転15の垂直軸の中心との距離である公転半径Rを適宜変化させる。こうしてバキュームチャック13に吸着されたウェーハWは、自転,所要の角度θの傾斜,公転及び公転半径の連続的な変更が自動的に安定して確実に行われるので、ウェーハWの目視検査は容易となる。
【0015】
ウェーハWの表面の目視検査が終了すると、ウェーハWが元の供給位置に戻され、バキュームチャック13の真空吸着が解除され、ウェーハWは供給側移載ロボット54によりバキュームチャック13から取り出され、反転せしめられて、再びバキュームチャック13に載置され、真空吸着せしめられる。そして、再び前記のように自転,所要角度θの傾斜,公転及び公転半径の連続的な変更が行われて、ウェーハWの裏面の目視検査が行われる。
【0016】
ウェーハWの表裏の目視検査が終了すると、バキュームチャック13を元の位置に戻して真空解除を行い、ウェーハWの良否分別スイッチ61を押して排出側移載ロボット57の作動によりバキュームチャック13からウェーハWが取り出され、良品の場合は良品排出側キャリヤ55に、不良品の場合に不良品排出側キャリア56に収納される。
【0017】
上記実施例において、ウェーハWを目視検査する場合について説明したが、目視検査に限定されるものではなく、顕微鏡検査する場合にも適用できるものである。
また、上記実施例のバキュームチャック13は円板状で、ウェーハWの中央部を真空吸着しているが、図5のa,bに示すように両端を上向きに屈曲した帯板状のバキュームチャック13′となして、ウェーハWの外周部の対向位置を真空吸着するようにしてもよい。また、静電チャックでもよく、さらには機械的なチャックとして、図6のa,bに示すように回転軸63の上端に十字状で外端が上向きに傾斜した受けチャック64を設けて、この受けチャック64にウェーハWの外周テーパ部を支持するようにしてもよい。
【0018】
尚、本発明は、ウェーハ検査装置としているが、検査するものはウェーハWに限らず、液晶板その他薄板部品の検査にも適用できるものである。
【0019】
【発明の効果】
以上の説明で判るように本発明のウェーハ検査装置によれば、ウェーハの自転,傾斜,公転及び公転半径の変更を、自動的に安定して確実に実施できるので、ウェーハの目視検査が容易となり、検査能率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のウェーハ検査装置の一実施例を示す平面図である。
【図2】図1のA−A線縦断面図である。
【図3】図2のウェーハ検査装置の傾斜機構における2軸ジンバルを示す斜視図である。
【図4】本発明のウェーハ検査装置が設置された作業台を示す平面図である。
【図5】本発明のウェーハ検査装置の自転機構におけるバキュームチャックの他の例を示すもので、aは平面図、bは縦断面図である。
【図6】バキュームチャックに代わる機械的なチャックの一例を示すもので、aは平面図、bは縦断面図である。
【図7】従来のウェーハ検査時のウェーハの公転操作を示す図である。
【図8】従来のウェーハ検査時のウェーハの自転操作を示す図である。
【図9】従来のウェーハ検査時のウェーハの傾斜操作を示す図である。
【符号の説明】
10 ケーシング
11 自転機構
12 傾斜機構
13 バキュームチャック
14 バキュームチューブ
15 中空回転軸
17 第1モータ
18 ジャーナル
19 傾動軸
20 球面軸受
21 ステージリング
22 2軸ジンバル
23 ジンバルアーム
26 第2モータ
27 第3モータ
29 軸
30 ベアリング
31 雌ねじ
32 移動体
33 第4モータ
34 送り軸
35 公転アーム
36 ベアリング
37 テーブル
38 公転軸
39 タイミングベルトプーリ
40 タイミングベルト
41 第5モータ

Claims (5)

  1. ウェーハを平面内で一定方向に姿勢を保持させてウェーハの軸心を中心に回転させる自転機構と、ウェーハを任意の方向に且つ平面に対し任意の角度に傾斜させる傾斜機構と、ウェーハを平面内で一定方向に姿勢を保持させた状態で平面に直角な回転軸の周りを公転させ且つその公転半径を連続的に変化させる公転機構とよりなるウェーハ検査装置に於いて、前記自転機構が、ウェーハを保持するチャックと、チャックをこれに保持されるウェーハの中心回りに回転可能に支持する回転軸と、該回転軸を正逆回転する第1モータとよりなり、前記傾斜機構が、前記回転軸の外周に回転自在に嵌装され、チャック側の一端部に球形のジャーナルが設けられた傾斜軸と、ジャーナルをケーシングの上面に支承する球面軸受と、ステージリングに取り付けられ、前記傾動軸を所要範囲で傾動可能となす2軸ジンバルと、2軸ジンバルの各ジンバルアームを個別に正逆に傾動駆動する第2,第3モータとよりなり、前記公転機構が、前記自転機構及び傾斜機構を収納したケーシングの底部下面に、前記自転機構の中心軸と軸心を一致させて設けた軸と、この軸に嵌合するベアリングが収納され雌ねじを備えた移動体と、この移動体が雌ねじにて螺合され、第4モータにて正逆回転される送り軸を備えた公転アームと、この公転アームが固定され、ベアリングにてテーブルに支持された公転軸と、この公転軸を正逆にタイミングベルトプーリ,タイミングベルトを介して駆動する第5モータとよりなることを特徴とするウェーハ検査装置。
  2. 請求項1記載のウェーハ検査装置に於いて、自転機構のウェーハを保持するチャックが、ウェーハの中央部又は外周部を真空吸着するバキュームチャックで、このバキュームチャックを回転可能に支持する回転軸が中空になされ、下端部にバキュームチューブが連結されていることを特徴とするウェーハ検査装置。
  3. 請求項1記載のウェーハ検査装置に於いて、自転機構のウェーハを保持するチャックが、静電チャックであることを特徴とするウェーハ検査装置。
  4. 請求項1記載のウェーハ検査装置に於いて、自転機構のウェーハを保持するチャックが、機械的チャックであることを特徴とするウェーハ検査装置。
  5. 自転機構及び傾斜機構を収納したケーシングが、姿勢制御されながらテーブルに対しX方向,Y方向に自由に移動可能になされていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のウェーハ検査装置。
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