JP7130273B2 - ウェハおよびフォトマスクの組み合わせ検査のシステム、装置、および方法 - Google Patents

ウェハおよびフォトマスクの組み合わせ検査のシステム、装置、および方法 Download PDF

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Description

本開示は、ウェハおよびウェハフォトマスクの組み合わせ検査の機構に関する。
ウェハおよびフォトマスク（集合的に「試料」）の不良や他の特性を検査することは半導体の製造工程を管理するために重要である。半導体の製造工程全体は数百の手順を伴うので、ウェハまたはフォトマスク表面の不良を製造工程の初期に検出することが肝要である。製造工程中に発生する不良（および他の試料特性）を検出する一助とするために、製造業者は多くの場合に自動顕微鏡検査システムを採用する。
製造者が用いる現在の顕微鏡検査システムはウェハまたはフォトマスクの不良の分析に特化している。ウェハやフォトマスクは異なる寸法と特性を有するので、これらの異なる寸法と特性に順応するために別々の顕微鏡検査システムが用いられる。例えば、検査システムに含まれる試料台は、この試料台に取り付けられ、特定の寸法を有することでウェハまたはフォトマスクを保持するチャックを有する。フォトマスクはウェハよりも厚いので、フォトマスクとウェハの両方に既存のチャックを用いることはできない。残念ながら、別々の顕微鏡検査システムを購入および維持することは、非常にコストがかかる。
現在のウェハ検査システムでは、同じシステムを用いてウェハとフォトマスクの両方を検査するために、異なる種類の試料をチャックに置く（例えば、ウェハからフォトマスクに、またはフォトマスクからウェハに切り替える）度に、少なくとも、検査するべき試料（例えば、ウェハまたはフォトマスク）を保持するチャックを変更しなければならない。ウェハ検査とフォトマスク検査でチャックを手動で変更するのは不都合である。なぜなら、通常はチャックを変更する際に追加の調整（例えば、目標に焦点を再度合わせる、真空接続部を再度取付ける、自動検査システムを位置合わせする、適切な安全機能を提供する）が必要とされるからである。具体的には、複数のチャックを常時切り替えると、検査システムの構成要素（チャック自体を含む）にダメージを与え、試料分析の精度を低下させ、環境汚染物質を検査システム内に入れてしまう場合がある。また、典型的には、チャックの変更には詳細な知識が必要とされ、操作者はそのような知識を持ち合わせていない場合がある。ウェハとフォトマスクを切り替える際に必要な調整や較正を減らすことで、顕微鏡検査システムに対する損傷を低減し、誤差を最小にし、かつ再現可能で品質管理された顕微鏡検査システムが可能になる。
したがって、ウェハおよびフォトマスクの組み合わせ検査の新たな機構を提供するのが望ましい。
ウェハおよびフォトマスクの組み合わせ検査のシステム、装置、および方法が提供される。実施形態によっては、チャックが提供される。このチャックは、チャックが第１の構成にある場合にウェハの試験面が焦点距離内にあるようにウェハを支持するように構成されている取り外し可能なインサート、およびこのチャックが第２の構成にある場合にフォトマスクの試験面が焦点距離内にあるようにフォトマスクを支持するのに十分な深度を有する窪みを形成する第１の構造体を含み、前記取り外し可能なインサートは、第１の構成にある場合にチャックに挿入され、取り外し可能なインサートは、第２の構成にある場合にチャックに挿入されない。
実施形態によっては、自動検査システムが提供される。この自動検査システムは、ロボット式システムに連結されているエンドエフェクタ、顕微鏡検査装置、自動検査システムの１つ以上の構成要素を制御する制御部、および試料台に連結されているチャックを含み、チャックは、チャックが第１の構成にある場合にウェハの試験面が焦点距離内にあるようにウェハを支持するように構成されている取り外し可能なインサート、およびチャックが第２の構成にある場合にフォトマスクの試験面が焦点距離内にあるようにフォトマスクを支持するのに十分な深度を有する窪みを形成する第１の構造体を含み、取り外し可能なインサートは、第１の構成にある場合にチャックに挿入され、取り外し可能なインサートは、第２の構成にある場合にチャックに挿入されない。
開示される発明の対象のいくつかの実施形態に従う例示的な検査システムの正面斜視図を示す。
開示される発明の対象のいくつかの実施形態に従う例示的な検査システムの側面図を示す。
開示される発明の対象のいくつかの実施形態に従う例示的なチャックの上面斜視図を示す。
開示される発明の対象のいくつかの実施形態に従う例示的なチャックの底面斜視図を示す。
開示される発明の対象のいくつかの実施形態に従う例示的なチャックの上面図を示す。
開示される発明の対象のいくつかの実施形態に従う例示的なチャックの上面斜視図を示す。
開示される発明の対象のいくつかの実施形態に従う、フォトマスクを保持する例示的なチャックの上面斜視図を示す。
開示される発明の対象のいくつかの実施形態に従う、その内側にフォトマスクが置かれつつある例示的なチャックの上面斜視図を示す。
開示される発明の対象のいくつかの実施形態に従う、例えば図１Ａおよび図１Ｂに示す検査システム内にウェハを装着する例示的な工程の流れ図を示す。
開示される発明の対象のいくつかの実施形態に従う、例えば図１Ａおよび図１Ｂに示す検査システム内にフォトマスクを装着する例示的な工程の流れ図を示す。
開示される発明の対象のいくつかの実施形態に従う、例えば図１Ａおよび図１Ｂに示す検査システムの連動論理則を応用する例示的な工程の流れ図を示す。
開示される発明の対象のいくつかの実施形態に従う、インサートが挿入されたチャック、チャックとインサートに置かれているウェハ、およびそれぞれの高さ方向断面形状の例示図を示す。
開示される発明の対象のいくつかの実施形態に従う、インサートが挿入されないチャック、チャックの窪みに置かれたフォトマスク、およびそれぞれの高さ方向断面形状の例示図を示す。
開示される発明の対象のいくつかの実施形態に従う例示的なチャックおよびインサートの上面斜視図を示す。チャックおよびインサートは、それらの内部の真空経路を示す。
開示される発明の対象のいくつかの実施形態によれば、ウェハおよびフォトマスクの自動顕微鏡検査の機構（システム、方法、および装置等を含むことができる）が提供される。顕微鏡検査（「試験」と呼ばれる場合がある）は、顕微鏡を用いる試料の走査、撮像、分析、測定、および任意の他の適切な点検を指す。
実施形態によっては、顕微鏡検査は不透明、透明、または半透明を含む単一またはいくつかの種類のウェハ材料とともに用いられてもよい。さらに、実施形態によっては、顕微鏡検査は基板、エピフィルム、パターン化・ダイシング加工されたウェハ、および（ウェハ上の）個別の装置のうちの１つまたはすべてを分析するように構成されてもよい。
以下の記載では３００ｍｍのウェハと１５０ｍｍのフォトマスクを参照するが、実施形態によっては、本明細書に記載する機構を任意の寸法のウェハおよび／またはフォトマスクを検査するのに用いてもよい。
開示される発明の対象のいくつかの実施形態によれば、顕微鏡検査システムは２つのモード、すなわち、ウェハを検査する第１のモードとフォトマスクを検査する第２のモードで動作することができる。本明細書に記載するように、実施形態によっては、顕微鏡検査は、取り外し可能なウェハインサートがチャックに挿入される場合にウェハを検査する第１のモードで動作し、かつこの取り外し可能なウェハインサートがチャックから取り除かれる場合にフォトマスクを検査する第２のモードで動作するように構成されていてもよい。
図１Ａ（正面斜視図）および図１Ｂ（側面図）に、開示される発明の対象のいくつかの実施形態に従う例示的な検査システム１００を示す。いくつかの実施形態に従う検査システム１００の基本的構成要素は、自動顕微鏡試験装置１１０、プリアライナ（予備位置決め装置）１３０、ロボット式ウェハ処理システム１４０、ロードポート装置１６０、ならびにハードウェア、ソフトウェアおよび／またはファームウェアを含む電子機器を含む。
実施形態によっては図１Ａおよび図１Ｂに示すように、検査システム１００の構成要素の多くはアルミニウム、鋼、プラスチック、ガラスで製造された棚式筐体、および／またはミクロクリーン（micro clean）環境を提供する任意の他の適切な材料で製造された棚式筐体内に格納されてもよい。棚式筐体は、検査システム１００の内部構成要素へのアクセスを提供する１つ以上の点検扉を含んでもよい。さらに実施形態によっては、筐体内にマイクロクリーン環境を提供する空気濾過システム１２５を、例えば棚式筐体の上面に配置してもよい。棚式筐体は、ロボット式ウェハ処理システムおよび／または真空源を収納するために、例えば棚式筐体の底部に配置される１つ以上の保管領域を含んでもよい。棚式筐体は、検査システム１００の様々な構成要素を取り付ける１つ以上の基台を含んでもよい。実施形態によっては、検査システム１００は部分的または完全に開けられてもよい。実施形態によっては、開示される発明の対象のいくつかの実施形態に従って様々な棚式筐体の構成が用いられてもよい。
図１Ａおよび図１Ｂに示すように、検査システム１００は自動顕微鏡試験装置１１０を含む。実施形態によっては、自動顕微鏡試験器１１０は接眼鏡、例えば接眼レンズおよび／またはカメラ、光源、照明器、１つ以上の対物レンズ、試料台１１５、および試料台１１５に連結されたチャック２００を含む。
自動顕微鏡試験器１１０は任意の適切な種類の顕微鏡を用いることができる。例えば実施形態によっては、顕微鏡は光学顕微鏡、電子顕微鏡、走査型プローブ顕微鏡、または任意の他の適切な顕微鏡であってもよい。より具体的には、自動顕微鏡試験器１１０は、オハイオ州カヤホガ・フォールズ市のNanotronics Imaging, Incから市販されているnSpec（登録商標）光学顕微鏡を実装していてもよい。顕微鏡試験器１１０は、試料（例えば、ウェハまたはフォトマスク）を検査し、その試料の選択された特性を自動的に報告するように構成されていてもよい。
いくつかの実施形態によれば、自動顕微鏡試験器１１０は１つ以上の対物レンズを含んでもよい。これらの対物レンズは、異なる拡大倍率を有し、および／または明視野／暗視野顕微鏡法、原子間力顕微鏡法、微分干渉顕微鏡法、および／または任意の他の適切な形態の顕微鏡法で動作するように構成されていてもよい。実施形態によっては、試料を検査するのに用いられる対物レンズおよび／または顕微鏡法の技術は、ソフトウェア、ハードウェア、および／またはファームウェアで制御されてもよい。実施形態によっては、自動顕微鏡試験器１１０の構成要素の任意の適切な設定および／または調整はソフトウェア、ハードウェア、および／またはファームウェアで制御されてもよい。
実施形態によっては、Ｘ・Ｙ軸移動台が試料台１１５に用いられてもよい。Ｘ・Ｙ軸移動台は、ステッピングモータ、サーボモータ、リニアモータ、および／または任意の他の適切な機構で駆動されてもよい。
図１Ａに示すように、実施形態によっては自動顕微鏡試験器１１０の試料台１１５とチャック２００は棚式筐体の基台１５７の上方に配置された分離台１３５に取り付けられてもよい。例えば、分離台１３５は棚式筐体の底枠に固定されてもよい。より具体的には、実施形態によっては、分離台１３５は棚式筐体の底枠に分離台１３５を固定するエアパッド１４５または任意の他の適切な分離機構にボルトで固定されてもよい。エアパッド１４５は試験中に（例えば、検査システム１００の他の構成要素のファンからの）チャック２００に固定された試料への振動を低減することができる。
実施形態によっては、延長アーム１４８は分離台１３５に取り付けられてもよい。顕微鏡試験器１１０の光学部に連結された電動Ｚ軸柱１４７は延長アーム１４８に取り付けられてもよい。実施形態によっては、光学部は電動Ｚ軸柱１４７表面を上下に移動するように構成されていてもよい。顕微鏡試験器１１０全体を棚式筐体の基台上方の分離台に取り付けることで、顕微鏡試験器１１０の重量を均一に分散させ、試験中に顕微鏡試験器１１０の振動を最小にすることができる。
プリアライナ１３０は、独立型装置であってもよく、あるいはロボット式ウェハ処理システムに一体化してもよい。図１Ａに示すように、実施形態によっては、プリアライナ１３０はボルトまたは他の適切な締結具を用いて棚式筐体の基台に取り付けられる独立型装置である。プリアライナ１３０を用いてウェハまたは他の適切な試料の方向を決め、かつ／あるいは芯出しすることができ、それにより試料が試験のためにチャック２００に置かれる際に、試料は適切に方向付けられかつ芯出しされる。実施形態によっては、プリアライナ１３０は、ウェハを特定の向きで試料台に置くために標識、例えば（２００ｍｍ以上のウェハ表面の）切り込みまたは（２００ｍｍ未満のウェハの）平坦部を用いてウェハの方向を決めてもよい。プリアライナ１３０はウェハを最大で３６０°回転させ、標識を見つけてもよい。実施形態によっては、プリアライナ１３０は１回の回転でウェハの中心位置と向きを測定してもよい。
いくつかの実施形態によれば、プリアライナ１３０が試料を受け取ると、プリアライナ１３０は真空を作動させ、芯出しおよび／または位置合わせ工程中に試料を定位置に保持するように構成されていてもよい。プリアライナは、真空が作動された後にのみ位置合わせおよび／または芯出し工程を開始するように構成されていてもよい。プリアライナがウェハの処理を完了すると、プリアライナの真空が停止するように構成されていてもよい。
なお、実施形態によっては任意の適切なプリアライナが検査システム１００とともに用いられてもよい。
プリアライナ１３０は、任意の適切な寸法（例えば、５０ｍｍ～３００ｍｍおよび／または任意の他の適切な寸法）のウェハを支持するように構成されていてもよい。実施形態によっては、プリアライナ１３０は検査システム１００の他の構成要素と通信するように構成されていてもよい。実施形態によっては、プリアライナ１３０の通信および動作はソフトウェア、ハードウェア、および／またはファームウェアで制御されてもよい。
実施形態によっては、検査システム１００内でウェハまたは他の適切な試料を移送するロボット式ウェハ処理システムは基部筐体、モータ（図示せず）、多軸伸縮式アーム１４０、およびエンドエフェクタ１５０を含んでもよい。図１Ａに示すように、ロボット式ウェハ処理システムの基部は、棚式筐体の基台１５７の下方の領域１５５内に格納されてもよい。多軸伸縮式アーム１４０は基台１５７の上方に延びてもよく、２つの端部を有してもよい。一方の端部はロボット式ウェハ処理システムの基部に連結され、他方の端部はエンドエフェクタ１５０に連結されてもよい。実施形態によっては、図１Ａに示すようにエンドエフェクタ１５０は多指ハンドの形状であってもよい。実施形態によっては、異なる種類のエンドエフェクタがロボット式ウェハ処理システムとともに用いられてもよい。例えば、実施形態によっては真空圧を加えて試料をエンドエフェクタ表面の定位置に保持することができる真空エンドエフェクタが用いられてもよい。別の例として、実施形態によっては任意の適切な握り機構を用いて試料をエンドエフェクタ表面の定位置に保持する端部握り型エンドエフェクタが用いられてもよい。
なお、実施形態によっては複数のエンドエフェクタまたはデュアルエンドエフェクタが検査システム１００とともに用いられ、検査システム１００内の異なる位置で２つ以上の試料を処理してもよい。
なお、実施形態によっては任意の適切な多軸伸縮式アームおよび／またはエンドエフェクタを含む任意の適切なロボット式ウェハ処理システムが検査システム１００とともに用いられてもよい。実施形態によっては、ロボット式ウェハ処理システムのエンドエフェクタ１５０は任意の適切な寸法のウェハ、例えば５０ｍｍ～３００ｍｍの寸法のウェハを支持するように構成されていてもよい。実施形態によっては、エンドエフェクタ１５０はフォトマスクを支持するように構成されていてもよい。実施形態によっては、ロボット式ウェハ処理システムのすべての設定、通信、および動作がソフトウェア、ハードウェア、および／またはファームウェアで制御されてもよい。
実施形態によっては、ロボット式ウェハ処理システムの基部内に収納されたモータが多軸伸縮式アーム１４０とエンドエフェクタ１５０の動きを制御してもよい。例えば、モータは、多軸伸縮式アーム１４０とエンドエフェクタ１５０がカセット式保管部からウェハを選択してこのウェハを検査システム１００内の別の位置に移動するように駆動および制御してもよい。実施形態によっては、エンドエフェクタ１５０は、位置決めのためにウェハをカセット式保管部からプリアライナ１３０に移送し、試験のためにウェハをプリアライナ１３０からチャック２００に移送し、ウェハの試験が完了した場合にウェハをチャック２００からカセット式保管部に再び移送してもよい。
実施形態によっては、検査システム１００は保管容器と検査システム１００の間でウェハおよび／または他の適切な試料を移送するロードポート装置１６０（図１Ａおよび図１Ｂに示す）を含んでもよい。実施形態によっては、ロードポート装置１６０は検査システム１００の棚式筐体の外側に取り付けられてもよい。ロードポート装置１６０は検査システム１００の内部へのアクセスを提供するドア１８０を含んでもよい。実施形態によっては、このドアは検査システム１００の内部へのアクセスを提供するために上下に摺動するように構成されていてもよい。ロードポート装置１６０はウェハ搬送容器または他の適切な試料搬送容器を保持する基台１７５も含んでもよい。
実施形態によっては、正面開口一体型ポッド（ＦＯＵＰ）１７０がロードポート装置１６０の基台１７５に置かれてもよい。ＦＯＵＰ１７０は、自身をロードポート装置に固定する様々な連結板、ピン、および穴を含んでもよい。実施形態によっては、ＦＯＵＰ１７０は、清潔かつ確実にウェハを保持し、加工のためにウェハをＦＯＵＰ１７０から顕微鏡検査システム１００に移送することができるように設計されたプラスチック筐体であってもよい。ＦＯＵＰ１７０は、内部のウェハへのアクセスを提供するために開くことができる側面ドアを含んでもよい。実施形態によっては、例えばＦＯＵＰ１７０は２５枚のウェハを保持してもよい。実施形態によっては、ＦＯＵＰ１７０の側面ドアはロードポートドア１８０と位置合わせされ、密閉部を形成してもよい。ロードポート装置１６０はロードポート装置１６０およびＦＯＵＰ１７０の接続されたドアを上下に引くように構成されていてもよい。ある位置（例えば、下方位置）で、ＦＯＵＰ１７０内のウェハは、検査システム１００の内部で露出され、ウェハを選択するエンドエフェクタ１５０へのアクセスを提供してもよい。第２の位置（例えば、上方位置）で、ＦＯＵＰ１７０と検査システム１００の両方が互いに密閉され、その間のアクセスを制限する。ＦＯＵＰ１７０は、ウェハがＦＯＵＰ１７０内にある場合に検査システム１００を検出して通信する複数のセンサを含んでもよい。
実施形態によっては、エンドエフェクタ１５０は、ＦＯＵＰ１７０の内部をマッピングしてウェハを保管するＦＯＵＰ１７０内の各位置を検出する１つ以上のセンサを含んでもよい。
図１Ｂに、開示される発明の対象のいくつかの実施形態に従う検査システム１００およびその構成要素のうちのいくつかの側面図を示す。具体的には、図１Ｂに検査システム１００の外側に連結された緊急電源遮断スイッチ１６５を示す。緊急電源遮断スイッチ１６５を作動すると、操作者はロボット式ウェハ処理システムのすべてのロボット動作および検査システム１００の任意の他の電気的動作を電気的に中断することができる。実施形態によっては、真空が残って試料に対する損傷を防止する。
検査システム１００の棚式筐体は検査システム内の各構成要素へのアクセスを提供する点検扉１７８も含んでもよい。点検扉１７８が開くと、点検扉１７８は、検査システム１００内の任意の稼働構成要素を停止させるように設計された連動蝶番１８５または任意の他の適切なスイッチに連結される。実施形態によっては、検査システム１００内にアクセスする任意の点検扉は、点検扉が開くと、検査システム１００内の任意の稼働構成要素を停止させるように設計された切り替え機構を含んでもよい。
実施形態によっては、検査システム１００を制御する電子機器が棚式筐体の別の区画内、例えば自動顕微鏡試験器１１０の下方に配置されてもよい。いくつかのそのような実施形態では、検査システム１００を制御する電子機器に点検扉１６８を用いてアクセスしてもよい。実施形態によっては、電子機器は、本明細書に記載するように検査システム１００の各構成要素の動作、通信、および設定を制御する任意の適切なハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェアを含んでもよい。実施形態によっては、検査システム１００は動作制御、試料の処理、安全な連動、およびウェハとフォトマスクの分析を提供するソフトウェアおよび／またはハードウェアを含む。ハードウェアとしては、例えばコンピュータ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、１つ以上のＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、および他のハードウェア素子に加えて特定用途向け集積回路が挙げられる。実施形態によっては、検査システム１００内の個別の構成要素は、当該個別の構成要素を制御し、検査システム１００内の他の構成要素と通信する独自のソフトウェア、ファームウェア、および／またはハードウェアを含んでもよい。
検査システム１００は検査システム１００の外部に連結された１つ以上の表示モニタ１９５も含んでもよい。これらの表示モニタ１９５は顕微鏡試験器１１０で撮像された画像を表示してもよい。電子機器を制御する入力装置（例えば、キーボード、マウス、またはジョイスティック）を配置する調整可能なスイングアーム１８８も検査システム１００に連結され、例えば表示モニタ１９５の下方に配置されてもよい。
図２Ａ（上面図）および図２Ｂ（底面図）に、開示される発明の対象のいくつかの実施形態に従うチャック２００および取り外し可能なウェハインサート２０５の実施形態の一般的な構成を示す。チャック２００はアルミニウム、鋼、および／または任意の他の適切な材料から形成されてもよい。チャック２００はフォトマスクおよびウェハの両方を別の時に支持するように設計される。実施形態によっては、チャック２００は、チャックへの試料の載置、またはチャックからの試料の取り除きのために二指エンドエフェクタ１５０がアクセスできるようにするレリーフ域（ｒｅｌｉｅｆ ａｒｅａ）３３０（図３Ａおよび図３Ｂに示す）を有するＣ字形状である。チャック２００は、ばねねじまたは水平調節ねじ等の標準締結具を用いて顕微鏡試験器１１０の試料台１１５の上面に取り付けられてもよい。
実施形態によっては、ウェハを支持し、インサートをチャック２００の基部から取り外すことができるように設計された取り外し可能なウェハインサート２０５をチャック２００は含んでもよい。実施形態によっては、チャック２００は、取り外し可能なウェハインサート２０５がチャック２００に挿入される場合に第１の構成にあり、この第１の構成でチャック２００を用いて検査システム１００による検査のためにウェハを支持してもよい。実施形態によっては、チャック２００は取り外し可能なウェハインサート２０５がチャック２００に挿入されない場合に第２の構成にあり、この第２の構成でチャック２００を用いて検査システム１００による検査のためにフォトマスクを支持してもよい。
取り外し可能なウェハインサート２０５は、取り外し可能なウェハインサート２０５を、チャック２００の窪み内に配置された対応する相手部材２３０と位置合わせする穴２２７（図２Ａに示す）に係合する位置決めピン２１０（図２Ｂに示す）を含んでもよい。実施形態によっては、対応する相手部材２３０は１つ以上の真空カップ２４０を含んでもよい。真空カップ２４０は、真空源（図示せず）に接続され、真空接点を提供し、検査システム１００を用いてウェハを検査する場合に取り外し可能なウェハインサート２０５をチャック２００に固定し、および／または検査システム１００を用いてフォトマスクを検査する場合にフォトマスク（例えば、図４Ａおよび４Ｂに示し、図４Ａおよび４Ｂに関連して以下に記載するフォトマスク４０５）をチャック２００に固定するように設計されてもよい。実施形態によっては、真空源は、検査システム１００の筐体のすべての点検扉が閉じられるまで作動されない。なお、実施形態によっては、任意の他の適切な締結機構を用いて取り外し可能なウェハインサート２０５をチャック２００に固定してもよい。
取り外し可能なウェハインサート２０５は、連動ピン２１５（図２Ｂに示す）のような連動安全機構も含んでもよい。連動ピン２１５はセンサ２２０を起動して、チャック２００上に配置され、取り外し可能なウェハインサート２０５がチャック２００に挿入されるか、チャック２００から取り外されたことを感知することができる。センサ２２０は、ピン２１５の存在を検出するいかなる適切なセンサ、例えば光学センサまたは電気機械スイッチであってもよい。センサ２２０の出力部は、連動センサコネクタ３２５（図３Ａおよび図３Ｂに示す）を介して検査システム１００の電子機器に接続され、取り外し可能なウェハインサート２０５がチャック２００に挿入されると、特定の電気的動作（例えば、ロボット式ウェハ処理システムの電気的動作）を有効にし、取り外し可能なウェハインサート２０５がチャック２００から取り外されると、特定の電気的動作（例えば、ロボット式ウェハ処理システムの電気的動作）を無効にするように構成されていてもよい。
実施形態によっては、取り外し可能なウェハインサート２０５は、インサート２０５の上面がウェハ支持外面２０６と同じ高さでかつ平坦になるように十分厚くてもよい。図８Ａにチャック２００、取り外し可能なインサート２０５、およびウェハ８０５の単純な断面図を示す。図示のように、ウェハ８０５がインサート２０５および支持外面２０６に跨って平坦であるように、インサート２０５の上面は平坦で、かつウェハ支持外面２０６と同じ高さであってもよい。
図８Ｂにチャック２００およびフォトマスク４０５の単純な断面図を示す。図示のように、実施形態によっては、フォトマスク４０５の上面はウェハ支持外面２０６と同じ高さでかつ平坦であってもよい。したがって、そのような実施形態ではチャックの底面に対するフォトマスクの上面の高さ（ｈ２）は、ウェハ支持外面２０６およびインサート２０５に置かれているウェハの上面（図８Ａに示す）の高さ（ｈ１）とはウェハの厚みに等しい量だけ異なっていてもよい。例えば、実施形態によってはｈ１およびｈ２は異なっているが、両方とも自動顕微鏡試験器１１０（図１Ａ）の焦点距離（いかなる適切な厚み、例えば実施形態によっては１ｍｍの厚みであってもよい）内であってもよい。
実施形態によっては、ウェハがウェハ支持外面２０６およびインサート２０５に置かれている場合に（図８Ａに示す）、チャックの底面に対するフォトマスクの上面の高さ（ｈ２）がウェハの上面の高さ（ｈ１）と実質的に同じになるように、フォトマスク４０５の上面は、ウェハ支持外面２０６と同じ高さで平坦でなく、ウェハ支持外面２０６よりも（例えば、ウェハの厚みとほぼ同じか等しい量だけ）わずかに高くなってもよい。
実施形態によっては、取り外し可能なウェハインサート２０５とチャック２００は、試験中にチャック２００表面の様々な位置で真空圧を提供し、試料を定位置にしっかりと保持する複数の真空経路（例えば、図３Ａおよび図３Ｂに示す真空環３０５および外部真空経路３１０）を含んでもよい。チャック２００の真空構成により、試験される試料の種類に応じて任意の適切な真空圧を提供することができる。
図３Ａおよび図３Ｂに示すように、実施形態によっては、真空環３０５は取り外し可能なウェハインサート２０５上に配置されてもよく、外部真空経路３１０はウェハ支持外面２０６に配置されてもよい。真空は真空弁３１５および３１６を介して供給されてもよい。実施形態によっては、真空弁３１５および３１６は、取り外し可能なウェハインサート２０５がチャック２００から取り外された場合に真空の供給と干渉しないようにチャック２００の外縁に沿って配置されてもよい。真空弁３１５および３１６は（例えば、ホースを介して）真空源と連結されてもよい。真空源は、実施形態によっては検査システム１００内に配置されてもよい。実施形態によっては、ウェハがチャック２００に置かれた場合に真空弁３１５および３１６の両方が開けられ、真空環３０５および外部真空経路３１０の両方に真空流を提供してもよい。実施形態によっては、ウェハよりも小さい表面積を有する場合があるフォトマスクがチャック２００に置かれると、真空弁３１６のみが開き、十分な真空支持を真空カップ２４０に提供することで真空支持をフォトマスクに提供してもよい。例えば、フォトマスク４０５（図４Ａおよび４Ｂに示す）がチャック２００に置かれても、外部真空経路３１０への真空供給は停止したままとしてもよい。なぜなら、フォトマスク４０５は真空経路３１０まで伸びていないからである。実施形態によっては、任意の適切な真空構成がチャック２００とともに用いられてもよい。実施形態によっては、真空源はウェハおよびフォトマスクの両方に加えることができる６０ＫＰａに調節されてもよい。
図９に真空弁３１５および３１６（図３Ａおよび図３Ｂ）を真空環３０５、真空経路３１０、および真空カップ２４０に接続する例示的な真空経路９０２、９０４、９０６、９０８、および９１０の図を示す。
チャック２００は、チャックのウェハ支持外面２０６が同じ高さかつ平坦であることを操作者が確認するために、任意の適切な数の水平調節ねじ３２０Ａおよび３２０Ｂ（例えば、３点水平調節ねじ、および／または任意の他の適切な数および／もしくは種類の水平調節ねじ）も含んでもよい。より具体的には、チャックが取り付けられる下方の構造体に対してチャックを位置決めし直すことで、ウェハ支持外面２０６を自動顕微鏡試験器１１０（図１Ａ）の焦点距離（いかなる適切な厚み、例えば実施形態によっては１ｍｍであってもよい）と同じ高さにするために、一式の水平調節ねじ３２０Ａが用いられてもよい。取り外し可能なウェハインサート２０５がチャック２００に挿入された場合に、チャックの残りの部分に対して対応する相手部材２３０を位置決めし直すことで、取り外し可能なウェハインサート２０５を同じ高さにし、あるいは高さを調節するために、別の一式の水平調節ねじ３２０Ｂが用いられてもよい。
実施形態によっては、チャック２００は異なる厚みのウェハインサートを用いて異なる寸法と厚みのウェハを支持するように設計されてもよい。インサートおよびウェハの厚みを組み合わせたときに（例えば、１５２０００μｍ）、ウェハの試験面が自動顕微鏡試験器１１０（図１Ａ）の焦点距離内にあるように、例えば、第１の取り外し可能なウェハインサート２０５は、第１のウェハの厚み（例えば、３００μｍ）の場合に第１の厚み（例えば、１５１７００μｍ：自動顕微鏡試験器１１０の焦点距離内のある地点に対して１５２０００μｍの深度の窪みを有するチャックとともに用いる場合）を有してもよく、第２の取り外し可能なウェハインサート２０５は、第２のウェハの厚み（例えば、１６０μｍ）の場合に第２の厚み（例えば、１５１８４０μｍ：自動顕微鏡試験器１１０の焦点距離内の地点に対して１５２０００μｍの深度の窪みを有するチャックとともに用いる場合）を有してもよい。
真空経路の構成および水平調節ねじの配置などの他の特徴はウェハの寸法に基づいて適切に設計されてもよい。
図４Ａ（フォトマスク４０５が例示的なチャック２００上にある場合のチャックの上面斜視図）および図４Ｂ（フォトマスク４０５が例示的なチャック２００に置かれる前のチャックの上面斜視図）にチャック２００の図を示す。取り外し可能なウェハインサート２０５が取り外されることで、フォトマスク４０５をチャック２００に置くことができる。図示のように、チャック２００は４つの隅棚４１５を含んでもよい。隅棚４１５は、図８Ａおよび図８Ｂに関連して上記したように、フォトマスクがチャック上に位置決めされる場合に、ウェハと同じ顕微鏡検査焦点距離（いかなる適切な厚み、例えば実施形態によっては１ｍｍであってもよい）内にフォトマスク４０５の表面を配置するためにチャック（実施形態によっては、フォトマスク４０５の厚みと少なくとも同じ厚みであってもよい）に窪みを形成する。チャック２００は、フォトマスク４０５をチャック２００に置く、またはフォトマスク４０５をチャック２００から取り除く第１および第２の交換用領域４１０も含んでもよい。実施形態によっては、ウェハの表面とフォトマスクの表面を同じ焦点距離（いかなる適切な厚み、実施形態によっては１ｍｍであってもよい）に保持することで、ウェハの検査とフォトマスクの検査を切り替える場合に顕微鏡試験器１１０の焦点を変える必要がなくなる。
図４Ｂに示すように、実施形態によっては、真空カップ２４０（図２Ａに関連して上記した）は、フォトマスク４０５に真空界面を提供し、検査中にフォトマスクをしっかりと定位置に保持することができる。図４Ｂには隅棚４１５も示す。隅棚４１５はフォトマスク４０５に支持を提供するように設計されている。
さらに図１～４を参照しつつ図５に、開示される発明の対象のいくつかの実施形態に従う、検査システム１００のウェハ装着処理５００を示す。ウェハ装着処理５００では検査システム１００を用いてもよい。
工程５１０で、ＦＯＵＰ１７０がロードポート装置１６０に置かれ、その結果、ＦＯＵＰ１７０およびロードポートドア１８０のドアが密閉可能に一緒に固定されてもよい。ＦＯＵＰ１７０およびロードポートドア１８０は一緒に押し下げられ、ＦＯＵＰ１７０内のウェハを検査システム１００の内部で露出し、ウェハを選択するエンドエフェクタ１５０へのアクセスを提供してもよい。
工程５２０で、ロボット式エンドエフェクタ１５０はＦＯＵＰをマッピングして何枚のウェハがＦＯＵＰ内にあり、これらのウェハがどこに配置されているかを判定してもよい。実施形態によっては、ロボット式エンドエフェクタ１５０は、ロボット式エンドエフェクタ１５０に関連付けられた任意の適切なセンサを用いてＦＯＵＰをマッピングしてもよい。次に、エンドエフェクタ１５０はＦＯＵＰ１７０からウェハを取り出し、このウェハをプリアライナ１３０に移送してもよい。実施形態によっては、ウェハを取り出し、当該ウェハをエンドエフェクタ１５０上に保持する際、またはその後に真空が作動されてもよく、ウェハがプリアライナ１３０に移送された後に真空が停止されてもよい。
工程５３０で、プリアライナ１３０は（例えば、切り込みまたは平坦部を用いて）ウェハを芯出しし、および／または方向付けてもよい。実施形態によっては、任意のウェハの芯出しおよび／または位置決め手順の開始前のウェハの受け取り時またはその後に、プリアライナ１３０は真空を作動させ、ウェハの芯出しおよび／または位置決め手順の完了時またはその後に真空を停止させてもよい。
工程５４０で、エンドエフェクタ１５０は、自動顕微鏡試験器１１０による検査のためにプリアライナ１３０からウェハを取り出し、このウェハをチャック２００に置いてもよい。ウェハがチャック２００に置かれる際またはその後に、チャック２００への真空圧が作動されてもよい。
工程５５０で、処理５００は任意の適切な技術または複数の技術の組み合わせを用いてウェハに顕微鏡検査を実行してもよい。例えば図１Ａおよび図１Ｂに関連して上記したように、処理５００で任意の適切な種類の顕微鏡（例えば、光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡、走査型プローブ顕微鏡、および／または任意の他の適切な種類の顕微鏡）を含む自動顕微鏡試験器を用いてウェハの検査中に任意の適切な情報を取得してもよい。
工程５６０で、ウェハの検査が完了する際またはその後に、真空圧が停止し、エンドエフェクタ１５０はウェハをチャック２００から取り出し、このウェハをＦＯＵＰ１７０に戻してもよい。
実施形態によっては、すべてのウェハが検査されると、ロードポートドア１８０およびＦＯＵＰ１７０が一緒に押し上げられ、ＦＯＵＰ１７０と検査システム１００の間のアクセスを封じてもよい。実施形態によっては、ウェハがエンドエフェクタ１５０上にある場合に真空圧が加えられてもよく、ウェハが検査システム１００の別の構成要素に移送される場合にエンドエフェクタに対する真空は停止してもよい。
なお、実施形態によっては、ＦＯＵＰ１７０を用いずにウェハを手動で検査システム１００に装着し、チャック２００上に直接置いてもよい。
なお、実施形態によっては、取り外し可能なウェハインサート２０５（図２Ａおよび図２Ｂに示し、これらに関連して上記した）がチャック２００に挿入されたとの判定に応じて処理５００が実行されてもよい。例えば、実施形態によっては、図２Ａおよび図２Ｂに関連した上記したように、取り外し可能なウェハインサート２０５の連動ピン２１５によりチャック２００のセンサ２２０が起動されたとの判定に応じて処理５００が実行されてもよい。
さらに図１～４を参照しつつ図６に、開示される発明の対象のいくつかの実施形態に従う、検査システム１００のフォトマスク装着処理６００を示す。フォトマスク装着処理６００では検査システム１００を用いてもよい
工程６１０で、（図２に示したように）点検扉１７８を開けてもよい。実施形態によっては、この点検扉を任意の適切な方法で開けてもよい。実施形態によっては、この点検扉を例えば操作者が手動でまたはアクチュエータにより自動で開けてもよい。
工程６２０で、実施形態によっては、点検扉１７８の開放の検出に応じて連動蝶番１８５を起動してもよい。いくつかのそのような実施形態では、処理６００でエンドエフェクタ１５０を含む検査システム１００内の任意の稼働構成要素を停止させてもよい。
工程６３０で、取り外し可能なウェハインサート２０５（図２に示す）を取り外し、フォトマスクをチャック２００の窪みに置いてもよい。インサート２０５を任意の適切な方法、例えば操作者が手動でまたは自動機構を用いて取り外してもよい。フォトマスクを任意の適切な方法、例えば操作者が手動でまたは自動機構を用いてチャック２００の窪みに置いてもよい。
工程６４０で、顕微鏡試験器１１０はフォトマスクを検査することができる。実施形態によっては、顕微鏡試験器１１０はフォトマスクを検査するのに任意の適切なパラメータと技術を用いてもよい。例えば、実施形態によっては、顕微鏡試験器１１０は図５に関連して上記したようにウェハを検査するのに用いられたものと同じか異なる焦点および対物レンズを用いてもよい。別の例として、実施形態によっては、顕微鏡試験器１１０はウェハを検査するのに用いられる技術とは異なる顕微鏡技術（例えば、原子間力顕微鏡法を用いる）を用いてもよい。
工程６５０で、フォトマスクの検査後にフォトマスクをチャック２００から取り除き、取り外し可能なウェハインサート２０５をチャック２００に挿入することができる。フォトマスクを任意の適切な方法、例えば操作者が手動でまたは自動機構を用いてチャック２００から取り除いてもよい。インサート２０５を任意の適切な方法、例えば操作者が手動でまたは自動機構を用いて挿入してもよい。
工程６６０で、取り外し可能なウェハインサート２０５をチャック２００に挿入する際またはその後に点検扉１７８を閉じてもよい。点検扉１７８を任意の適切な方法、例えば操作者が手動でまたは自動機構を用いて閉じてもよい。
工程６７０で、図５に関連して上記したように検査システム１００のロボット式ウェハ処理システムを有効にしてもよい。
なお、実施形態によっては、処理６００を、取り外し可能なウェハインサート２０５（図２Ａおよび図２Ｂに示し、これらに関連して上記した）がチャック２００に挿入されていないとの判定に応じて実行してもよい。例えば、実施形態によっては、処理６００を、図２Ａおよび２Ｂに関連して上記したように、取り外し可能なウェハインサート２０５の連動ピン２１５がセンサ２２０を起動しなかったとの判定に応じて実行してもよい。
なお、実施形態によっては、ウェハを検査システム１００内に自動的に装着するのに用いられる技術と同様に、フォトマスクも検査システム内に自動的に装着してもよい。例えば、実施形態によっては、特別に設計されたフォトマスク保管容器をロードポート装置１６０上に装着してもよい。フォトマスク保管容器の前面カバーとロードポートドア１８０を押し下げることでフォトマスク保管容器内のフォトマスクを検査システム１００の内部で露出させてもよい。フォトマスク保管容器および／またはエンドエフェクタ１５０は、フォトマスクの存在を感知し、かつ検査システム１００の制御システムと通信してフォトマスク検査に適した動作を実行するように設計されてもよい。フォトマスク保管容器は、取り外し可能なウェハインサート２０５を保管する指定区域を含むように設計されてもよい。任意のフォトマスクが検査システム１００内に装着される前に、エンドエフェクタ１５０は取り外し可能なウェハインサート２０５をチャック２００から取り外し、ウェハインサート２０５をフォトマスク保管容器内の指定区域に置くように構成されていてもよい。取り外し可能なウェハインサート２０５を取り外したら、エンドエフェクタ１５０はフォトマスクをフォトマスク保管容器から選択し、顕微鏡試験器１１０による検査および／または撮像のためにそのフォトマスクをチャック２００に移送してもよい。フォトマスクの検査後、エンドエフェクタ１５０はフォトマスクをチャック２００から取り出し、このフォトマスクをフォトマスク保管容器に戻してもよい。すべてのフォトマスクが検査されると、エンドエフェクタ１５０は取り外し可能なウェハインサート２０５を選択し、再びチャック２００に置いてもよい。
図１～４を参照しつつ図７に、開示される発明の対象のいくつかの実施形態に従う、検査システム、例えば検査システム１００の安全機能を連動させる例示的な論理則７００を示す。
図７に示すように、いくつかの実施形態によれば検査システムは、ロボット式ウェハ処理システム、例えば図５に示し、これに関連して上記したロボット式ウェハ処理システムを停止または起動するべきかを判定する３つの連動機構を含んでもよい。
実施形態によっては、緊急電源遮断ボタンが起動された（工程７１０）、格納型検査システム１００への点検扉が閉じられていない（工程７２０）、またはウェハインサートがチャック２００内に存在しない（工程７３０）との判定に応じて工程７４０でロボット式ウェハ処理システムを無効にしてもよい。なお、実施形態によっては、緊急電源遮断ボタンが起動されたこと、点検扉が閉じられていないこと、および／または取り外し可能なウェハインサートがチャック２００内にないことのうちのいずれか１つにより工程７４０で検査システム１００内のロボット式ウェハ処理システムおよび／または可動構成要素のすべてのロボット動作を無効にしてもよい。
逆に、実施形態によっては、緊急電源遮断ボタンが起動されなかった（工程７５０）、検査システム１００への点検扉１７８が閉じられている（工程７６０）、および取り外し可能なウェハインサート２０５がチャック２００内に挿入されている（工程７７０）という条件が満たされているとの判定に応じて工程７８０でロボット式ウェハ処理システムのロボット動作を有効にしてもよい。
処理５００、６００、および／または７００の特定部分の実行時間は、様々に分割されてもよく、分割がなくても、または異なる分割であっても本発明に開示される発明の範囲内である。なお、実施形態によっては、処理５００、６００、および／または７００のブロックは任意の適切な時に実行されてもよい。当然のことであるが、実施形態によっては本明細書に記載する処理５００、６００、および／または７００のうちの少なくともいくつかの部分は、図５、図６、および図７に示され、これらに関連して記載された順序に限定されないいずれの順序で実行されてもよい。また、実施形態によっては、本明細書に記載する処理５００、６００、および／または７００のうちのいくつかの部分は、必要に応じて実質的に同時に、または平行して実行されてもよい。これに加えてあるいはこれに代えて、実施形態によっては処理５００、６００、および／または７００のいくつかの部分は省略されてもよい。
処理５００、６００、および／または７００のうちのいずれか１つ以上は、任意の適切なハードウェアおよび／またはソフトウェア、例えば１つ以上の消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ、電気的消去可能読み出し専用メモリ、プログラム可能論理回路、特定用途向け集積回路、または任意の他のハードウェアもしくはファームウェア素子に実装されてもよい。
自動顕微鏡検査システム、および単一のシステムにウェハとフォトマスクの試験を統合する方法を、これらの図示した実施形態を具体的に参照して詳細に記載した。しかし、様々な変形および変更を上述の明細書に記載した本開示の趣旨および範囲内で行うことができることが明らかであり、そのような変形および変更は本開示の均等物および一部とみなされるべきである。本発明の範囲は、以下の請求の範囲のみにより限定される。

Claims (12)

  1. 自体を貫通するように形成された開口を有する本体であって、第１の支持外面及び第２の支持外面を有し、前記第２の支持外面は前記第１の支持外面より下に位置し、前記第２の支持外面はチャックが第１の構成にある場合にフォトマスクを支持するように構成されている、本体と；
    前記チャックが第２の構成にある場合に前記第２の支持外面と整合するよう構成された取り外し可能なインサートであって、前記取り外し可能なインサートと前記第１の支持外面とが、前記基板を支持するように構成された第１の一体型支持外面を形成するような、厚みを有する取り外し可能なインサートと；
    を含む、チャック。
  2. 前記チャックが前記第１の構成にある場合に前記基板が係合し、かつ前記チャックが前記第２の構成にある場合に前記フォトマスクが係合するように構成されている少なくとも１つの真空経路を形成する構造体をさらに含む、請求項１に記載のチャック。
  3. 前記取り外し可能なインサートは、前記基板の試験面が焦点距離内に位置するように前記基板を支持する構成とされている、請求項１に記載のチャック。
  4. ロボット式システムに連結されているエンドエフェクタ、
    顕微鏡検査装置、
    自動検査システムの１つ以上の構成要素を制御する制御部、および
    試料台に連結されているチャックを含み、
    前記チャックは、自体を貫通するように形成された開口を有する本体であって、第１の支持外面及び第２の支持外面を有し、前記第２の支持外面は前記第１の支持外面より下に位置し、前記第２の支持外面はチャックが第１の構成にある場合にフォトマスクを支持するように構成されている、本体と；
    前記チャックが第２の構成にある場合に前記第２の支持外面と整合するよう構成された取り外し可能なインサートであって、前記取り外し可能なインサートと前記第１の支持外面とが、前記基板を支持するように構成された第１の一体型支持外面を形成するような、厚みを有する取り外し可能なインサートと；
    を含む、自動検査システム。
  5. 前記自動検査システムは格納されている、請求項４に記載の自動検査システム。
  6. 前記エンドエフェクタは前記基板を前記自動検査システム内に自動的に装着するように構成されている、請求項４に記載の自動検査システム。
  7. 前記エンドエフェクタは前記フォトマスクを前記自動検査システム内に自動的に装着するように構成されている、請求項４に記載の自動検査システム。
  8. 前記取り外し可能なインサートが前記チャックに挿入されない場合に前記ロボット式システムに関連付けられた動作が停止される、請求項４に記載の自動検査システム。
  9. 前記自動検査システムの点検扉が開いている場合に前記ロボット式システムに関連付けられた動作が停止される、請求項４に記載の自動検査システム。
  10. 前記ロボット式システムの緊急電源遮断ボタンが起動された場合に前記ロボット式システムに関連付けられた動作が停止される、請求項４に記載の自動検査システム。
  11. 前記取り外し可能なインサートは、前記チャックに前記取り外し可能なインサートを接続する１つ以上の位置決めピンを有する、請求項４に記載の自動検査システム。
  12. 前記チャックは、前記チャックが前記第１の構成にある場合に前記基板が係合し、かつ前記チャックが前記第２の構成にある場合に前記フォトマスクが係合するように構成されている少なくとも１つの真空経路を形成する構造体をさらに含む、請求項４に記載の自動検査システム。
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