JP4913028B2 - ウエーハ保持装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体用のシリコンウエーハのエッジ部の鏡面状表面の上にある微少凹凸状の欠陥を検出する検査工程において、ウエーハに負荷をかけることなく保持することが可能なウエーハ保持装置に関するものである。

半導体用のシリコンウエーハのエッジ部に、打痕、クラック、微少突起およびパーティクルの付着などの欠陥があると、この欠陥が原因で半導体形成工程において致命的な不具合が発生することが知られている。

近年、ＬＳＩの集積度が高くなり、ファインピッチ化の要求が高まるにつれてシリコンウエーハの鏡面部にこのような微少なパーティクルが付着したり、鏡面にクラックが発生したシリコンウエーハを次に工程に供給するのを完全に排除しなければならず、そのためには半導体用のシリコンウエーハのエッジ部に打痕、クラック、パーティクルの付着などの欠陥の有無を厳密に検査する必要に迫られている。

そこで、上記課題を解決する手段として本出願人は、特開２００３−１３９５２３号公報において回転台に保持したウエーハを回転させながらウエーハエッジ部の全周について撮像し欠陥について検査するウエーハエッジの検査装置を提案している。

ウエーハを回転させる際にウエーハを保持する方法としては、クランプでウエーハの外周の数箇所をグリップして回転する方法が一般的であるが、この方法では、クランプでグリップしている部分のウエーハエッジを撮像することができない。そこで、ウエーハを１回転させて撮像した後にクランプのグリップ位置を変更し、再度全周のウエーハエッジ部の撮像を行う。先の撮像した画像と合成することによりウエーハエッジ全周の撮像画像を得ている。

上記方法では、ウエーハをグリップしているクランプの持ち替えが必要であり、スループットが長くなるという問題がある。また、クランプでウエーハをグリップする構成であるので、クランプでウエーハを傷つけてしまう恐れもある。さらにウエーハをグリップする位置や姿勢によってはウエーハのエッジ部が波打った状態で保持される恐れがあり、正確なウエーハエッジの画像が得られず、測定精度に影響するという問題がある。

ウエーハを保持する方法として真空吸着することにより保持する方法もあるが、吸着手段の影響を受けてウエーハが波打つ現象が起きやすいために正確なウエーハエッジの画像が得られず、測定精度に影響するという問題がある。

特開２００３−１３９５２３号公報

ウエーハのエッジ検査においてウエーハをグリップした状態でウエーハを回転させるのが一般的であるが、この方法ではウエーハを傷つけてしまう恐れがある。また、グリップした際の影響でウエーハエッジが波打つことにより測定精度に影響を及ぼす恐れもある。一方ウエーハを吸着する方法ではウエーハのエッジを傷つけるおそれは無いが、吸着手段の影響でウエーハエッジが波打ち測定精度に影響を及ぼす恐れがある。

またクランプでウエーハのエッジ部を保持するために撮像できない部位が発生するためにクランプ位置を替えて再度撮像することが必要であり、スループットが長くなるという問題がある。

本発明は上記問題を鑑み、ウエーハエッジを傷つけることなく、かつウエーハエッジを波打たせることなく平坦に保持することにより精度の高い検査を行うことができるとともにスループットを短縮することができるウエーハの保持装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の解決手段のウエーハ保持装置は、ウエーハを水平に載置する載置ブロックと、ウエーハを載置ブロックに載置した状態でウエーハをセンタリングするクランプパッドと、センタリングされたウエーハを載置する保持ブロックと、前記クランプパッドをウエーハの中心側に退避させる駆動機構と、前記保持ブロックを回転させる回転台とを備えることを特徴とする。

上記の第１の解決手段によれば、載置ブロックに載置したウエーハをセンタリングするクランプパッドを備えることによりウエーハ中心が回転中心と一致するようにセンタリングされ、回転時に載置される保持ブロックに載置されるので、ウエーハはエッジ部分の撮像が好適に行われるように載置され、クランプパッドは退避機構により退避させることにより、ウエーハエッジ部の全周の撮像に支障のないように構成される。

本発明の第２の解決手段は、第１の解決手段のウエーハ保持装置であって、前記保持ブロックは下方から上昇することにより前記載置ブロックからウエーハを移載することを特徴としており、センタリングされたウエーハを回転時に載置する保持ブロックに円滑に移載させることができる。

本発明の第３の解決手段は、第１の解決手段のウエーハ保持装置であって、前記載置ブロックは下降することにより前記載置ブロックより下方に待機する保持ブロックにウエーハを移載することを特徴としており、センタリングされたウエーハを回転時に載置する保持ブロックに円滑に移載させることができる。

本発明の第４の解決手段は、第１の解決手段のウエーハ保持装置であって、前記保持ブロックはウエーハが載置される突起を有し、外周が円形となるように複数個配置される。

ウエーハのエッジ検査においてウエーハをグリップした状態でウエーハを回転させるのが一般的であるが、この方法ではウエーハを傷つけてしまう恐れがあった。また、グリップした際の影響でウエーハエッジが波打つことにより測定精度に影響を及ぼすという不具合もあった。

そこで、本発明のウエーハ保持装置は、載置ブロック上でクランプパッドによりウエーハのセンタリングを行い、センタリングされたウエーハを保持ブロック上に載置して回転する構成であり、ウエーハのエッジをグリップすることなくウエーハエッジ全周の検査を行っている。また、ウエーハエッジを掴むグリップなどの拘束手段を備えていないために、ウエーハエッジの全周を漏れなく撮像し検査することができる。

その結果、正確なウエーハのセンタリングを素早くかつ正確に行うことができるとともに、ウエーハのエッジ部を傷つけることなくウエーハを保持し回転することができる。また、ウエーハのエッジ部を持ち替える必要がないのでスループットが短縮される。さらにウエーハを平坦に保持することができるので、精度のよい画像検査を行うことが可能となる。

図をもって本発明のウエーハ保持装置について詳細に説明する。なお、本発明は本実施例によって限定されるものではない。

図１は本発明のウエーハ保持装置の実施例を一部断面で示す正面図であり、図２はその平面図であり、図３は要部を示す詳細図である。ウエーハ保持装置１は、載置ブロック２、クランプパッド３、移動機構４及び保持ブロック５が回転台６上に配置される構成となっている。

載置ブロック２は搬送されて来たウエーハＷを載置する部材であり、図２に示すように１２０°間隔で３個のブロックが配置される。ウエーハＷのセンタリング動作を行う際にウエーハＷが載置ブロック２の上を移動するので、ウエーハＷと載置ブロック２の接触部は出来る限り狭く形成するのが望ましい。またウエーハＷと接する部分の素材はウエーハＷとの摩擦力が小さい材質で形成されることが望ましい。

本実施例では載置ブロック２は３個のブロックで構成されているが、これに限るものではなく、ウエーハＷが安定して保持できるとともに、ウエーハＷを傷付けない構成であれば良く、載置部のブロックは３個に限らない。

載置ブロック２に隣接した位置にクランプパッド３が設けられており、クランプパッド３は回転台６の中心方向に移動可能に形成されている。載置ブロック２に載置されるウエーハＷの外径よりも外側の位置にクランプパッド３が待機していて、ウエーハＷが載置されたならばクランプパッド３が回転台６の回転中心に向けて移動し、ウエーハＷの中心と回転台６との回転中心とを一致させるセンタリング動作を行う。

クランプパッド３のセンタリング動作は駆動機構４によって行われる。また、駆動機構４はクランプパッド３をウエーハＷのエッジ部を撮像検査する際の障害とならないようにクランプパッド３を退避させる機能も備える。

保持ブロック５は図２に示すように１２個のブロックからなりその配置は外周が円形となるように配置されており、外周部に設けられている突起部にウエーハＷが載置される。また、保持ブロック５は上下移動可能に構成されており、通常は下方に待機しており、ウエーハのセンタリング動作が完了した時点で上昇する。保持ブロック５は載置ブロック２より上に上昇することによりウエーハＷが保持ブロック５に移載する。なお、保持ブロック５が上昇する際に載置ブロック２およびクランプパッド３と干渉する部分の保持ブロック５は保持ブロック５の上下移動に支障がないようにカットされている。

保持ブロック５はウエーハを載置した状態で回転台６が回転することにより回転する。本実施例のウエーハ保持装置１では、保持ブロック５の外周部に全円周に亙って設けられている突起部上に載置されているだけであり、クランパーなどの保持手段を備えていないが、回転時の加速方法や回転速度あるいはウエーハＷに接する保持ブロック５の突起部の面積等を適切に設定することにより回転台６の回転時において位置ずれあるいは滑り等が発生しないようにウエーハＷを回転させることができる。

回転台６は基台７上に設けられており、保持ブロック５にウエーハＷを載置した状態で回転するように構成されており、ウエーハＷが一定速度で回転している状態で撮像手段によりウエーハＷのエッジ部全周の画像を撮像する。

次に本実施例のウエーハ保持装置１の動作について説明する。ウエーハ保持装置１は図４（ａ）に示すように保持ブロック５が載置ブロック２の下方に待機しているものとする。搬送装置から移載されてきたウエーハＷは、載置ブロック２に載置される。この時にウエーハＷの位置は回転台６の回転中心と一致しているとは限らない。

駆動機構４が３個のクランプパッド３を回転台６の中心方向に移動させてウエーハＷのセンタリング動作を行う。図４（ｂ）にクランプパッド３がウエーハＷの側面部を押すことによりセンタリング動作が完了しクランプパッド３がウエーハＷと接している状態を示す。ここで、３個のクランプパッド３は、中心方向に移動させた際にウエーハＷが回転台６の中心と一致するように調整されているものとする。図４（ｃ）に示すようにセンタリング動作が終わった後にクランプパッド３は開いた状態に戻しておき、保持ブロック５の上昇に備える。

クランプパッド３がセンタリング動作を行う際にウエーハＷは載置ブロック２上を滑ることになる。載置ブロック２はウエーハＷとの摩擦力が少ない素材で形成されているためにその上をウエーハＷがスムースに移動し、ウエーハＷに傷を付けることなく正確なセンタリング動作を行うことができる。また、載置ブロック２とウエーハＷの接触している面積を小さくすることにより、ウエーハＷがスムースに載置ブロック２上を移動するように構成されている。

載置ブロック２の下方に待機している保持ブロック５を上昇させることにより載置ブロック２に載置されているウエーハＷは保持ブロック５上に移載される。図５に保持ブロック５が上昇してウエーハＷを保持ブロック５が保持している状態を示す。ウエーハＷはすでにセンタリングされているために回転台６の回転中心と一致した状態で保持ブロック５に移載されている。

クランプパッド３が図３に示すようなウエーハＷをセンタリングした際の位置やウエーハＷの外周より外側の位置にあると、ウエーハＷを下方から撮像する際に邪魔になりエッジ部の全周を撮像することができない。そこで、図５に示すようにクランプパッド３を回転台６の回転中心方向に退避させることによりウエーハＷの全周を下方から撮像することを可能にする。クランプパッド３の上記の動作は駆動機構４によって行われる。

図６は本実施例のウエーハ保持装置１を撮像検査に用いた例を示すものであり、ウエーハ保持装置１、撮像手段８および照明手段９で構成される。撮像手段８は３台のラインスキャンカメラから構成され、ウエーハＷのエッジ部の上側テーパ部、側面部、下側テーパ部をそれぞれ撮像する。撮像手段であるラインスキャンカメラは画像素子が直線状に配置されている画像素子であり、撮像対象物を移動させることにより撮像対象の２次元画像を撮像することができるタイプの撮像手段である。

照明手段９はＣ型に形成された拡散光照明であり、撮像対象のウエーハＷのエッジ部に様々な方向から入射するように形成されており、ウエーハＷのエッジ部のいずれの場所でも撮像手段８に撮像光が入射する結果、ウエーハエッジ部の画像が撮像手段８で撮像される。

ウエーハＷのエッジ部の全周を撮像するには、ウエーハ保持装置１の回転台６を一定速度で回転させている状態でウエーハエッジの全周を撮像する。ウエーハＷのエッジ部の上側テーパ部、側面部、下側テーパ部の画像から図示しない画像処理装置を用いて打痕、クラックあるいは付着物などの欠陥が検出される。

保持ブロック５は、載置ブロック２およびクランプパッド３と干渉する部分を除いた全円周でウエーハＷと接しているが、これに限るものではなく、ウエーハＷを安定して保持できるのであれば離散した数箇所の部分でウエーハと接するように構成してもよい。

上述の実施例では、保持ブロック５が上昇することにより載置ブロック２に載置されているウエーハＷを保持ブロック５に移載する構成であったが、これに限るものではなく、ウエーハＷを載置した載置ブロック２が下降することによりウエーハＷを保持ブロック５に移載するように構成してもよい。また、載置ブロック２が下降するとともに保持ブロック５が上昇するように、２つのブロックが共に移動する構成としてもよい。これらの場合でもクランプパッド３あるいは駆動装置４の機能および動作は実施例の動作説明で行った動作と同一である。

上述の実施例では駆動装置４によりクランプパッド３のセンタリング動作と退避動作とを行っているが、これに限るものではなく、クランプパッド３のセンタリング動作を駆動装置４とは異なる手段を設けて行う構成としてもよい。

従来のウエーハのエッジ検査においてウエーハをグリップした状態でウエーハを回転させるのが一般的であるが、この方法ではウエーハを傷つけてしまう恐れがあり、また、グリップした際の影響でウエーハエッジが波打つことにより測定精度に影響を及ぼすという不具合もあった。さらにウエーハ全周を撮像するには、グリップする位置を替えて撮像することが必要でありスループットが長いという問題があった。

本発明のウエーハ保持装置は、ウエーハをセンタリングするクランプパッドを備えることによりウエーハ中心が回転中心と一致するようにセンタリングされて保持ブロックに載置される構成である。その結果、エッジ部を掴むグリップが不要でありウエーハを傷付ける恐れがなく、グリップの持ち替えが不要となりスループットが短縮される。

本発明のウエーハ保持装置はウエーハのセンタリングの精度が確保できるとともに、作業時間の短縮が実現できる結果、高い生産性を確保することができるために産業への寄与が大なるものである。

本実施例のウエーハ保持装置の構成を示す正面図である。 本実施例のウエーハ保持装置の構成を示す平面図である。 本実施例の要部の詳細を示す正面図である。 本実施例のウエーハ保持装置の動作を説明する説明図である。 ウエーハのセンタリング動作が完了した状態を示す説明図である。 本実施例のウエーハ保持装置を用いたウエーハエッジ検査に用いた例を示す説明図である。

符号の説明

１ ウエーハ保持装置
２ 載置ブロック
３ クランプパッド
４ 駆動機構
５ 保持ブロック
６ 回転台
７ 基台
８ 撮像手段
９ 照明手段

Claims (4)

1. ウエーハを水平に載置する載置ブロックと、ウエーハを載置ブロックに載置した状態でウエーハをセンタリングするクランプパッドと、センタリングされたウエーハを載置する保持ブロックと、前記クランプパッドをウエーハの中心側に退避させる駆動機構と前記保持ブロックを回転させる回転台とを備えることを特徴とするウエーハ保持装置。
2. 前記保持ブロックは下方から上昇することにより前記載置ブロックからウエーハを移載することを特徴とする請求項１に記載のウエーハ保持装置。
3. 前記載置ブロックは下降することにより前記載置ブロックより下方に待機する前記保持ブロックにウエーハを移載することを特徴とする請求項１に記載のウエーハ保持装置。
4. 前記保持ブロックはウエーハが載置される突起を有し、外周が円形となるように複数個配置されることを特徴とする請求項１に記載のウエーハ保持装置。

Images