JP4670870B2

JP4670870B2 - Ｔｆｔ基板検査装置

Info

Publication number: JP4670870B2
Application number: JP2007521285A
Authority: JP
Inventors: 康雄小西
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2005-06-14
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2026-06-13
Also published as: TW200644705A; KR20070118137A; JPWO2006134888A1; CN101176006A; WO2006134888A1; TWI313142B; CN101176006B

Description

本発明は、ＴＦＴ基板検査装置に関し、特に検査装置内に導入されたＴＦＴ基板を高温状態で検査するＴＦＴ基板検査装置に関する。

半導体製造装置において、シーズヒータを備え真空状態で基板等を真空加熱するものが知られている（例えば、特許文献１）。

ＴＦＴ基板検査装置において、ＴＦＴ基板の検査は一般に常温で行っているが、ＴＦＴ基板の検査を高温状態で行うことによって、常温では検出が困難であったＴＦＴ基板の欠陥についても、容易に検出を行い、欠陥検出の効率を高めることが期待される。
特開平８−２０８６８号公報

このように、ＴＦＴ基板を高温状態で検査するには、検査室に加熱手段を設置し、検査室内に導入されたＴＦＴ基板を加熱手段で所定温度まで加熱した後に検査を行うことが考えられる。

検査室に設置する加熱手段として高温ヒーターを採用した場合には、ＴＦＴ基板を常温から所定の高温状態まで短時間で加熱することができるが、高温ヒーターは多量の熱容量を必要とするため、大きなスペースを必要とする。通常、基板検査は真空状態で行われ、そのための検査室は排気時間を短縮するために限られたスペースとし、さらに、この限られたスペース内に、荷電粒子ビーム源、ＴＦＴ基板を可動に支持するステージ機構、ビーム照射によってＴＦＴ基板から放出された二次電子等を検出する検出器などの種々の検査用装置が設けられている。そのため、この狭い空間内に、大きなスペースを必要とする高温ヒーターを設けることは困難である。

仮に、検査室内に高温ヒーターを設定した場合には、検査室の空間が広くなるため、検査室の排気に時間がかかってＴＦＴ基板の検査時間が長くなり、ＴＦＴ基板の基板検査を基板製造のライン上においてインラインで行う場合には、ＴＦＴ基板のスループットが低下することになる。

また、設置する加熱手段として検査室の狭い空間に取り付けることができるような小型のヒーターを採用した場合には、ヒーターの熱容量が小さいため、検査室内に導入されたＴＦＴ基板を常温から高温状態まで加熱するまでに長時間を要し、前記した場合と同様に、ＴＦＴ基板の検査時間が長くなり、ＴＦＴ基板の基板検査を基板製造のライン上においてインラインで行う場合には、ＴＦＴ基板のスループットが低下することになる。さらに、加熱手段に流れる大電流によって発生する電場が電子ビームに影響を与えるおそれがある。

したがって、ＴＦＴ基板を高温に加熱して基板検査を行う場合には、ＴＦＴ基板の検査に長時間を要するという問題、ＴＦＴ基板のスループットが低いという問題、あるいは電場による電子ビームの乱れといった問題がある。

そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、ＴＦＴ基板検査装置において、短時間で高温による基板検査を行うことを目的とする。

また、ＴＦＴ基板装置において、スループットを低下させることなく、高温による基板検査を行うことを目的とする。

本発明は、ＴＦＴ基板検査装置において、検査室内にＴＦＴ基板を導入する前段で予備加熱を行い、検査室では加熱された基板を保温するのみとする。これによって、検査室内での高温加熱を不要とし、基板が検査室内に留まる時間が長時間化することを避けることができるため、短時間で検査が可能となる。また、検査室に設けるヒーターも小型とすることができる。

本発明のＴＦＴ基板検査装置は、導入したＴＦＴ基板の基板検査を行う検査室と、検査室内にＴＦＴ基板を導入するロードロック室とを有し、ロードロック室は導入されたＴＦＴ基板を予備加熱する加熱手段を備え、検査室はロードロック室から導入されたＴＦＴ基板を保温する保温手段を備える構成とする。

この構成によって、ロードロック室内に設けた加熱手段によってＴＦＴ基板を予備加熱することで、高温状態としたＴＦＴ基板を検査室内に導入することができるため、検査室内において高温に加熱する機構を不要とすることができ、また、検査室内で昇温させるための時間を要することなく基板検査を行うことができる。

また、本願発明の構成では、ロードロック室内において予備加熱を行うため、検査室内で先に導入したＴＦＴ基板を基板検査している間に、次のＴＦＴ基板を高温に加熱することができるため、予備加熱を行うことによる検査時間の加算を最小限に抑えることができ、通常の検査時間内で予備加熱が終了する場合には、通常と同じ検査時間で高温による基板検査を行うことができる。

また、検査室では、予備加熱された基板の温度の低下を防ぐ程度の保温を行えば済むため、小型の保温手段で十分である。そのため、保温手段を設置するために要する、検査室の容積の増加は最小限に抑えることができる。また、検査室中の電子ビームへの影響を低減することができる。

また、加熱手段の熱容量は保温手段の熱容量よりも大とすることによって、ＴＦＴ基板を急速加熱することができる。

ロードロック室から検査室にＴＦＴ基板を搬送する間に、ロードロック室で予備加熱したＴＦＴ基板の温度が低下する。本発明の加熱手段は、ロードロック室から検査室に搬送する間に低下するＴＦＴ基板の温度低下量を見込んでおき、その温度低下量に基づいて、加熱手段の加熱設定温度を保温手段の保温設定温度よりも高温に設定する。この加熱設定温度及び保温設定温度の設定によって、ＴＦＴ基板の搬送中に温度が低下した場合であっても、検査室内では単にＴＦＴ基板を保温のみを行うことで、高温検査を行うことができる。

本願発明のＴＦＴ基板検査装置では、加熱手段としてランプヒーターを用いることができ、また、保温手段としてフィルムヒーター又はシースヒーターを用いることができる。

本発明によれば、ＴＦＴ基板検査装置において、短時間で高温による基板検査を行うことができる。また、ＴＦＴ基板装置において、スループットを低下させることなく、高温による基板検査を行うことができる。

本発明のＴＦＴ基板検査装置を説明するための概略図である。本発明のＴＦＴ基板検査装置の一構成例を説明するための図である。本発明の加熱ステージの構成例を説明するための図である。本発明による検査室での温度状態の実験例を示す図である。本発明による検査室での温度状態の実験例を示す図である。

符号の説明

１…基板検査装置、２…ロードロック室、２ａ…ＩＲランプ、２ｂ…ゲート、３…搬送室、３ａ…搬送ロボット、３ｂ…支持アーム、４…検査室、４ａ…ヒーター、４ｂ…θステージ、４ｃ…ＸＹステージ、５…加熱ステージ、５ａ…支持面、５ｂ…溝部、９…ＴＦＴ基板、１０…加熱手段、１１…保温手段。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明のＴＦＴ基板検査装置１を説明するための概略図である。ＴＦＴ基板検査装置１は、ＴＦＴ基板９を検査する検査室４、外部とＴＦＴ基板検査装置１との間でＴＦＴ基板９の搬出入を行うロードロック室（ＬＬ室）２、ロードロック室２と検査室４との間でＴＦＴ基板９の搬送を行う搬送室３を有する。

ロードロック室２は、外部と搬送室３との間でＴＦＴ基板９の導出入を行うと共に、導入されたＴＦＴ基板９を予備加熱する加熱手段１０を備える。加熱手段１０は、大きな熱容量によってロードロック室２内に導入されたＴＦＴ基板９を常温から高温検査を行う所定の高温状態まで急速に加熱する手段であり、例えばＩＲ−ランプを用いることができる。

搬送室３は、ロードロック室２と検査室４との間でＴＦＴ基板９の搬送を行う手段であり、例えば搬送ロボットを用いることができる。なお、搬送室３は必ずしも必要ではなく、搬送ロボットをロードロック室２内あるいは検査室４内に設置する構成としてもよい。

検査室４は、ＴＦＴ基板９の基板検査を行うための機構の他に、ＴＦＴ基板を高温状態の保持する保温手段１１を備える。基板検査の機構は、ＴＦＴ基板検査装置が通常に備える機構とすることができ、例えば、ＴＦＴ基板上で電子ビーム等の荷電粒子ビームを走査させる荷電粒子ビーム源や試料ステージ、荷電粒子ビームの走査によって試料から放出される二次電子等を検出する検出器などを備える。

保温手段１１は、前記した加熱手段１０による予備加熱で高温に加熱されたＴＦＴ基板９を高温状態のまま保持する手段である。保温手段１１は、所定の高温状態を維持することを目的としているため、常温から高温に急速に予備加熱することを目的とした加熱手段９よりも小さな熱容量で充分であり、例えばフィルムヒーターやシースヒーター等を用いることができる。この保温手段１１が必要とする熱容量は小さくて済むため、その大きさは小型とすることができ、例えばＴＦＴ基板を支持するステージに内蔵させることで、スペースが制限された検査室４であっても容易に配置することができる。

次に、ＴＦＴ基板９の搬送動作とＴＦＴ基板の予備加熱及び保温動作について説明する。外部にあるＴＦＴ基板９ａ（図１中の（Ａ）の状態）をロードロック室２内に導入し、導入したＴＦＴ基板９ｂを加熱手段１０によって常温から高温に急速に予備加熱する（図１中の（Ｂ）の状態）。この予備加熱による加熱温度は、搬送室３で搬送される間の温度低下を見込んで、検査室４で行う高温検査の温度よりも高い温度とすることができる。

高温状態の予備加熱されたＴＦＴ基板９ｂは、ロードロック室２から搬送室３を介して検査室４に搬送される。搬送室３では、搬送ロボットによってＴＦＴ基板９ｃを検査室４に導入する（図１中の（Ｃ）の状態）。

検査室４では、保温手段１１によってＴＦＴ基板９ｄを高温に保持した状態（図１中の（Ｄ）の状態）で基板検査を行う。

搬送室３は、基板検査が終了したＴＦＴ基板９ｅを検査室４から受け取り、ロードロック室２に搬送する（図１中の（Ｅ）の状態）。

ロードロック室２は、搬送室３から搬送されたＴＦＴ基板９ｆ（図１中の（Ｆ）の状態）を外部に搬出する（図１中の（Ｇ）の状態）。

図１（ｂ）は、ＴＦＴ基板をロードロック室２から搬送室３を介して検査室４の導入する際の温度状態を示している。ロードロック室２内では、加熱手段１０によって常温から高温まで急速加熱する（図１中の（Ｂ）の状態）。搬送室３では、搬送中にＴＦＴ基板の温度は降下する（図１中の（Ｃ）の状態）。

ロードロック室２での予備加熱は、例えば、搬送室による温度降下を見込んで、検査室４に導入されたときの温度が所定の高温状態となるように、検査室４の導入時点の温度に温度降下分を加えた温度となるように設定する。

検査室４では、検査室４に導入された高温のＴＦＴ基板を、所定の高温状態に保持する。この所定の温度状態は、ＴＦＴ基板を高温検査する際に要する温度に基づいて設定される。

なお、この温度設定は、ＴＦＴ基板の位置による温度偏差や、時間変動を考慮して設定される。

図２は、ＴＦＴ基板検査装置１の一構成例であり、図２（ａ）はＴＦＴ基板検査装置を上方から見た平面図を示し、図２（ｂ）はＴＦＴ基板検査装置を横方向から見た側面図を示している。

図２に示すＴＦＴ基板検査装置１は、ロードロック室２を下方位置に配置し、検査室４をロードロック室２の上方位置に配置する構成例であり、搬送室３の搬送ロボット３ａは、下方のロードロック室２と上方の検査室４との間でＴＦＴ基板を搬送する。

ロードロック室２は、導入したＴＦＴ基板９Ａを予備加熱する加熱手段としてＩＲランプ（赤外ランプ）２ａを備える。なお、ＩＲランプ２ａの上方には、基板検査が終了したＴＦＴ基板９Ｂが配置され、ＴＦＴ基板検査装置の外部に導出される。導出するＴＦＴ基板９Ｂは、必要に応じて加熱を行うことができ、ＴＦＴ基板検査装置１から導出した後にＴＦＴ基板に施す処理において高温が必要である場合には、ロードロック室２から外部に導出する場合にもいてもＩＲランプ２ａにより加熱することができる。

検査室４は、搬送ロボット３ａによって搬送された高温状態のＴＦＴ基板を保持するステージを備える。このステージは、角度調整を行うθステージ４ｂと、Ｘ軸方向及びＹ軸方向を調整するＸＹステージ４ｃを備え、また、ＴＦＴ基板の高温状態を維持するヒーター１１ａを備える。このヒーター１１ａはフィルムヒーターやシースヒーターを用いることができる。

なお、ロードロック室２と搬送室３及び検査室４との間にはゲート２ｂを備え、搬送室３及び検査室４内を真空状態とすることができる。

ＴＦＴ基板検査装置内の検査室４において、ＴＦＴ基板９は加熱ステージ５上に載置することによって予備加熱を行う。

図３は加熱ステージの構成例を説明するための図である。

図３（ａ）は加熱ステージ５とＴＦＴ基板９とを分離した状態で示している。加熱ステージ５は、ＴＦＴ基板９を上方に支持する、平行に並べられた複数の支持面５ａと、これらの支持面５ａの間に形成された複数の溝部５ｂを備える。さらに、支持面５ａ上にはヒーター１１ａが設けられている。この加熱ステージ５は、前記したθステージ４ｂ上に設置する構成の他、θステージ４ｂと一体で形成することができる。

溝部５ｂは、搬送ロボットの支持アーム３ｂ（図３（ａ）では一部のみ示している）を挿入するための空間を形成している。搬送ロボットは、支持アーム３ｂ上にＴＦＴ基板９を載置した状態で、この支持アーム３ｂを溝部５ｂ内に挿入することで、ＴＦＴ基板９を加熱ステージ５上に移動させる。

搬送ロボットの支持アーム３ｂは、そのアーム上にＴＦＴ基板９を載置して搬送を行う。搬送ロボットは、ＴＦＴ基板９を支持アーム３ｂ上に載置した状態で加熱ステージ５上に移動させた後、支持アーム３ｂを下降させることでＴＦＴ基板９を加熱ステージ５の支持面５ａ上に載置する。図３（ｂ）は加熱ステージ５上にＴＦＴ基板９を載置した状態を示している。支持アーム３ｂは、ＴＦＴ基板９を加熱ステージ５上に載置した後は、溝部５ｂから引き抜く。基板検査は、支持アーム３ｂを抜いた状態で基板検査を行う。

加熱ステージ５の支持面５ａに設けられたヒーター１１ａは、載置されたＴＦＴ基板９を高温状態に保持し、基板検査を行う間、ＴＦＴ基板９を所定の高温状態に維持する。

なお、基板検査が終了した後は、支持アーム３ｂを溝部５ｂ内に挿入した後上昇させ、支持アーム３ｂ上に検査済みのＴＦＴ基板９を載せて支持し、溝部５ｂから引き抜いて搬出を行う。

以下、図４、図５を用いて、本発明による検査室での温度状態の実験例を示す。
図４は、加熱手段の予備加熱によって検査室内への導入時の温度を１２０℃とし、検査室内において保温手段によって１２０℃で保温を行った場合の実験結果であり、図５は、加熱手段の予備加熱によって検査室内への導入時の温度を１００℃とし、保温手段によって１２５℃で保温を行った場合の実験結果である。

なお、加熱手段では、ロードロック室２の出口での温度が、検査室内への導入時の温度に搬送部での温度降下分を加えた温度となるように加熱を行う。

各図中のＡ，Ｂ，Ｃは、加熱ステージ上の各点Ａ，Ｂ，Ｃで基板温度の時間変化を示している。ここで、時間“０”はＴＦＴ基板を検査室内に導入した時点である。

図４、図５の実験結果によれば、検査室内のＴＦＴ基板の各部をほぼ１００℃に保持することができる。

本発明のＴＦＴ基板検査装置が備える、加熱手段及び保温手段は、ＴＦＴ基板に限らず、高温状態で行う任意の半導体基板の検査に適用することができる。

Claims

導入したＴＦＴ基板の基板検査を行う検査室と、前記検査室内にＴＦＴ基板を導入するロードロック室とを備えるＴＦＴ基板検査装置において、
前記ロードロック室は導入されたＴＦＴ基板を予備加熱する加熱手段を備え、
前記検査室はロードロック室から導入されたＴＦＴ基板を保温する保温手段を備えることを特徴とするＴＦＴ基板検査装置。
前記加熱手段の熱容量は前記保温手段の熱容量よりも大とし、前記加熱手段はＴＦＴ基板を急速加熱することを特徴とする請求項１に記載のＴＦＴ基板検査装置。
前記加熱手段の加熱設定温度は、前記保温手段の保温設定温度よりも高温であることを特徴とする請求項１又は２に記載のＴＦＴ基板検査装置。
前記加熱手段はランプヒーターであり、前記保温手段はフィルムヒーター又はシースヒーターであることを特徴とする請求項１又は２に記載のＴＦＴ基板検査装置。