JPH11160244A - マクロ検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、精度の高いマクロ検査を観察者に負
担をかけることなく実現できるマクロ検査装置を提供す
る。 【解決手段】ベース２１上に直立して設けた装置本体２
２に回転軸２３３を有する第１の連結部２３を上下動可
能に設け、この第１の連結部２３に、該第１の連結部２
３の回転軸２３３と直交する方向の回転軸２４３を有す
る第２の連結部２４を回動可能に設け、さらに、この第
２の連結部２４に、ウェハを吸着保持する吸着テーブル
２７を有する第３の連結部２５を回動可能に設けてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェハの欠
陥検査などに用いられるマクロ検査装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体ウェハの欠陥検査に用いら
れるマクロ検査装置として、実開平５−６４７６０号公
報に開示されるものが知られている。つまり、かかるマ
クロ検査装置は、図１０に示すようにベース１上の支柱
２先端に傾斜回転軸３を支持し、この傾斜回転軸３に回
転ドラム４を回転可能に設け、この回転ドラム４に保持
手段支持軸５を設け、この支持軸５先端にアーム台６を
固定し、さらに、このアーム台６に半導体ウェハを挟持
する一対のアーム７を設けるとともに、アーム７を開閉
駆動する開閉軸８を設けている。このマクロ検査装置で
は、一対のアーム７により半導体ウェハを挟持した状態
から、回転ドラム４を回転せしめて、傾斜回転軸３を中
心に保持手段支持軸５を回動させることで、半導体ウェ
ハを円弧状の軌跡に沿って矢示ａ方向に昇降動作可能に
するとともに、保持手段支持軸５自身を回転させること
で、半導体ウェハ自身を矢示ｂ方向に回転可能にしてい
る。これにより、回転ドラム４を回転させて、半導体ウ
ェハの高さ調整を行うとともに、保持手段支持軸５自身
を回転させて、半導体ウェハの表面と裏面を反転するこ
とにより、検査者の目視観察による半導体ウェハ表裏面
の傷、汚れ、さらにはごみの付着などのマクロ検査を可
能にしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなマクロ検査
装置では、回転ドラム４の回転により、傾斜回転軸３を
中心に保持手段支持軸５を揺動させることから、半導体
ウェハ面は傾いた状態で高さ調整が行われ、この傾き状
態で、半導体ウェハ面のマクロ検査が行われる。

【０００４】ところが、かかるマクロ検査の際に保持手
段支持軸５を回動させて半導体ウェハ面の高さを調整す
ると、半導体ウェハ面の傾き角度が変化してしまい、こ
れにともない半導体ウェハ面を照明する照明光の反射角
が大きく変化するため、照明効率が低下し観察環境が変
化してしまうばかりか、最適な観察位置も動いてしまう
ことから、これらの再調整を必要とするなど、作業がし
ずらくなるという問題がある。また、傾斜回転軸３を中
心に保持手段支持軸５を揺動させる構成のため、保持手
段支持軸５の回動支持部と反対側から目視観察する場合
には、半導体ウェハの傾き程度により、ウェハ面が見え
ない状態が発生し、検査不能に陥るという問題もある。

【０００５】また、同公報中には、図１１に示すように
直立して設けた軸９に沿って上述した保持手段支持軸５
を支持したガイド１０を上下動可能に設けたものが開示
されている。

【０００６】ところが、このような構成とすると、保持
手段支持軸５は、軸９に沿って上下動するのみで、半導
体ウェハの揺動ができないため、例えば、半導体ウェハ
面のマクロ観察の際に、揺動によりウェハ面を僅かに傾
けて小さな傷を発見するようなことができないことか
ら、きめの細かなマクロ検査が望めない。

【０００７】そこで、従来、図１２に示すように半導体
ウェハ１１を真空ピンセット１２で摘み、この真空ピン
セット１２を観察者が手で持って、腕と手首の図示ｃ、
ｄ、ｅの動きにより半導体ウェハ１１に対し上下動、反
転、揺動などを行いながらマクロ検査を行うことも考え
られているが、この方法は、多くの人手が必要になると
ともに、観察者の作業負担も大きいことから大量の半導
体ウェハ１１の検査には向かない。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、精度の高いマクロ検査を観察者に負担をかけること
なく実現できるマクロ検査装置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】請求項１記載の発明は、
第１の駆動軸を有する第１の連結手段と、この第１の連
結手段の第１の駆動軸に回動自在に設けられ、且つ前記
第１の駆動軸と直交する方向の第２の駆動軸を有する第
２の連結手段と、この第２の連結手段の第２の駆動軸に
回動自在に設けられる第３の連結手段と、この第３の連
結手段に設けられるウェハ保持手段とにより構成してい
る。

【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載にお
いて、さらに、前記第１の連結手段は、高さ方向に移動
可能に装置本体に設けるようにしている。この結果、請
求項１記載の発明によれば、直交する第１の駆動軸と第
２の駆動軸のそれぞれ独立した自由度の大きな動きに基
づいて、ウェハの揺動動作や表裏反転などの動作を加え
ながら種々の方向からの観察を可能にしたマクロ検査を
行うことができる。請求項２記載の発明によれば、さら
に、ウェハの観察位置の水平高さを調整することができ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従い説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本発明が適用されるマク
ロ検査装置の概略構成の外観図を示している。図におい
て、２１はベースで、このベース２１上に装置本体２２
を直立して設けている。この装置本体２２は、その上下
方向に沿ってガイド２２０を有し、このガイド２２０に
沿って第１の連結部２３を上下動可能に設けている。

【００１２】第１の連結部２３は、第２の連結部２４を
回動可能に設けている。この第２の連結部２４は、第１
の連結部２３側面で、この第１の連結部２３の移動方向
と直交する方向に設けられ、第１の連結部２３の後述す
る回転軸２３３により時計方向に４０°、反時計方向に
９０°の範囲で回動できるようになっている。

【００１３】第２の連結部２４は、第３の連結部２５を
回動可能に設けている。この第３の連結部２５は、第２
の連結部２４側面で、第１の連結部２３の回転軸２３３
方向と直交する方向の後述する回転軸２４３に設けら
れ、時計方向および反時計方向にそれぞれ１７０°の範
囲で回動できるようになっている。

【００１４】そして、この第３の連結部２５の先端部上
に吸着テーブル２７を回転可能に設けている。この吸着
テーブル２７は、半導体ウェハ２６を吸着して保持する
もので、連結部２５の後述する回転軸２５３により回転
するようになっている。

【００１５】図２は、装置本体２２の内部構成を示して
いる。この場合、装置本体２２は、上下ベース２２１、
２２１の間にベアリング２２２、２２２を介して駆動ネ
ジ２２３を直立して設けるとともに、この駆動ネジ２２
３と平行してリニアガイド２２４を設けている。駆動ネ
ジ２２３は、一方端部にプーリ２２５を設けていて、こ
のプーリ２２５をタイミングベルト２２６を介してベー
ス２２１上のモータ２２７の回転軸のプーリ２２８に接
続し、モータ２２７の駆動力により駆動ネジ２２３を回
転可能にしている。また、駆動ネジ２２３には、ネジナ
ット２２９を設けていて、駆動ネジ２２３の回転によ
り、ネジナット２２９を上下動可能にしている。そし
て、このネジナット２２９にアームフレーム２３０を固
定し、さらに、アームフレーム２３０に第１の連結部２
３を固定することにより、ネジナット２２９の上下動作
により、アームフレーム２３０をリニアガイド２２４に
沿ってガイドすることにより、第１の連結部２３を上下
動可能にしている。

【００１６】図３は、第１の連結部２３の内部構成を示
している。この場合、第１の連結部２３は、ベース２３
１に回転軸支持部２３２を設け、この回転軸支持部２３
２の回転軸２３３に第２の連結部２４を取付けている。
また、回転軸２３３には、プーリ２３４を設けていて、
このプーリ２３４をタイミングベルト２３５を介してベ
ース２３１上のモータ２３６の回転軸のプーリ２３７に
接続し、モータ２３６の駆動力により回転軸２３３を回
動することにより、第２の連結部２４を所定の範囲で回
動するようになっている。

【００１７】図４は、第２の連結部２４および第３の連
結部２５の内部構成を示している。この場合、第２の連
結部２４は、ベース２４１に回転軸支持部２４２を設
け、この回転軸支持部２４２に回転軸２４３を支持して
いる。この回転軸２４３は、第１の連結部２３の回転軸
２３３と直交する方向に配置されるもので、連結部材２
４３１を介して第３の連結部２５の後述するベース２５
１を連結している。また、回転軸２４３には、プーリ２
４４を設けていて、このプーリ２４４をタイミングベル
ト２４５を介してベース２４１上のモータ２４６の回転
軸のプーリ２４７に接続し、モータ２４６の駆動力によ
り回転軸２４３を回動することにより、ベース２５１と
ともに、第３の連結部２５を所定の範囲で回動するよう
になっている。

【００１８】また、第３の連結部２５のベース２５１に
は、回転軸支持部２５２を設け、この回転軸支持部２５
２の回転軸２５３に吸着テーブル２７を設けている。回
転軸２５３には、プーリ２５４を設けていて、このプー
リ２５４をタイミングベルト２５５を介してベース２５
１上のモータ２５６の回転軸のプーリ２５７に接続する
ことで、モータ２５６の駆動力により回転軸２５３を回
動することにより、吸着テーブル２７を回転するように
なっている。

【００１９】次に、このように構成した実施の形態の動
作を説明する。まず、オリフラおよび芯出し調整された
半導体ウェハ２６が図示しないウェハ搬送手段により、
第３の連結部２５の吸着テーブル２７上に供給され吸着
保持される。

【００２０】次に、図示しない操作部より半導体ウェハ
２６の観察位置の高さ調整のための指示を与えると、装
置本体２２のモータ２２７が駆動され、タイミングベル
ト２２６を介して駆動ネジ２２３が回転され、ネジナッ
ト２２９が上下動されるとともに、アームフレーム２３
０がリニアガイド２２４に沿って移動されることによ
り、このアームフレーム２３０とともに移動される第１
の連結部２３の高さ調整が行われる。この状態で、半導
体ウェハ２６は、所望する高さで水平に保持され、観察
者による半導体ウェハ２６表面の水平マクロ検査が行わ
れる。

【００２１】また、操作部よりウェハ揺動動作の指示を
与える。すると、第１の連結部２３のモータ２３６が駆
動され、タイミングベルト２３５を介して回転軸２３３
が回転されることにより、第２の連結部２４が回動さ
れ、半導体ウェハ２６は、所定角度の範囲で揺動動作さ
れる。この場合、第２の連結部２４は、時計方向に４５
°、反時計方向に９０°の範囲で回動できるようになっ
ており、これにより、半導体ウェハ２６の表面角度を下
方向に４５°、上方向に９０°の範囲で揺動させながら
の揺動マクロ検査が可能になる。この場合、第３の連結
部２５を合わせて揺動動作させることにより、半導体ウ
ェハ２６を旋回揺動させることも可能になる。

【００２２】また、上記マクロ検査において、半導体ウ
ェハ２６を回転させながら、検査を行いたい場合は、操
作部よりウェハ回転動作の指示を与える。すると、第３
の連結部２５のモータ２５６が駆動され、タイミングベ
ルト２５５を介して回転軸２５３が回転されることによ
り、吸着テーブル２７が回動され、半導体ウェハ２６を
回転させながらのマクロ検査が可能になる。

【００２３】次に、半導体ウェハ２６裏面のマクロ検査
を行いたい場合、操作部よりウェハ裏面検査の指示を与
える。すると、第２の連結部２４のモータ２４６が駆動
され、タイミングベルト２４５を介して回転軸２４３が
回転されることにより、第３の連結部２５が回動され、
半導体ウェハ２６は、反転動作される。この場合、第３
の連結部２５は、時計方向および反時計方向にそれぞれ
１７０°の範囲で回動できるようになっており、これに
より、半導体ウェハ２６は、その裏面を上方に向けた位
置まで回動され、ウェハ裏面の裏面マクロ検査が可能に
なる。この裏面マクロ検査の場合も、揺動動作または回
動動作の指示を与えることにより、上述と同様に半導体
ウェハ２６を揺動または回動させながら裏面の検査が可
能になる。

【００２４】従って、このようにすれば、装置本体２２
により半導体ウェハ２６の観察位置の水平高さ調整を行
った状態で、マクロ検査を行い、さらに、第１の連結部
２３により第２の連結部２４を回動させることによる半
導体ウェハ２６の所定角度の範囲での揺動動作および第
３の連結部２５により吸着テーブル２７を回転させるこ
とによる半導体ウェハ２６の回転、さらには、第２の連
結部２４により第３の連結部２５を回動させることによ
る半導体ウェハ２６の表裏反転など、それぞれの独立し
た自由度の大きな動作を加えながら半導体ウェハ２６に
対して種々の方向から観察したマクロ検査を行うことが
できるので、僅かな傷、汚れ、ごみの付着なども見過ご
すことのない精度の高いマクロ検査を実現することがで
きる。

【００２５】また、検査者は、半導体ウェハ２６に対し
て定位置に止まった状態で、半導体ウェハ２６に対して
種々の方向から観察したマクロ検査を行うことができる
ので、観察者に対する作業負担を大幅に軽減できるとと
もに、効率のよいマクロ検査を実現することができる。 （第２の実施の形態）図５は、本発明の第２の実施の形
態の概略構成を示すもので、図４と同一部分には、同符
号を付している。この場合、第２の連結部２４の連結部
材２４３１、回転軸２４３、回転軸支持部２４２の中心
軸を貫通して第３の連結部２５まで延出される吸着テー
ブル駆動軸２９１を回転自在に設けている。そして、こ
の吸着テーブル駆動軸２９１の第２の連結部２４側端部
にプーリ２９２を設け、このプーリ２９２をタイミング
ベルト２９３を介してモータ２９４の回転軸のプーリ２
９５に接続することで、モータ２９４の駆動力により回
転軸２９１を回転させるようにしている。また、吸着テ
ーブル駆動軸２９１の第３の連結部２５側端部をバベル
ギアやユニバーサルジョイントなどの伝達機構２９６を
介して、ベース２５１上の回転軸支持部２５２に支持さ
れた吸着テーブル２７に接続している。

【００２６】このようにすれば、半導体ウェハ２６に近
接する第３の連結部２５に熱源となるモータ２９４を配
置しなくなるので、半導体ウェハ２６に悪影響を与える
クリーンルームのダウンフローを乱す原因を除去でき、
半導体ウェハ２６を安定した状態でマクロ検査すること
ができる。また、第２の連結部２４と第３の連結部２５
との間の電気的配線を無くし、真空流路のみにできるの
で、第３の連結部２５の回転を無限回転可能にもでき
る。 （第３の実施の形態）図６は、本発明の第３の実施の形
態の概略構成を示すもので、図１と同一部分には、同符
号を付している。この場合、装置本体２２のガイド２２
０に沿って上下動可能に設けられた第１の連結部２３正
面に、第２の連結部２４を回動可能に設け、この第２の
連結部２４側面で、この第２の連結部２４の第１の連結
部２３への取付け方向と直交する方向に第３の連結部２
５を回動可能に設け、さらに、この第３の連結部２５上
に半導体ウェハ２６を吸着保持する吸着テーブル２７を
回転可能に設けるようにしている。なお、旋回、揺動動
作を行うようにする場合には、半導体ウェハ２６が第２
の連結部２４に当接しないように第３の連結部２５を延
出させればよい。

【００２７】このようにしても、第１の連結部２３に対
する第２の連結部２４の取付け方向が異なるだけで、第
１の実施の形態と同様な動作が得られ、同様な効果が期
待できる。 （第４の実施の形態）図７は、本発明の第４の実施の形
態の概略構成を示すもので、図１と同一部分には、同符
号を付している。この場合、半導体ウェハ２６を吸着保
持する吸着テーブル２７を有する第３の連結部２５に代
えて、半導体ウェハ２６の周縁部に沿って延出するウェ
ハ保持腕３０１と、このウェハ保持腕３０１に沿って形
成される複数の吸着口３０２からなるウェハ吸着保持機
構３０を第２の連結部２４に回動可能に設けている。

【００２８】このようにすれば、半導体ウェハ２６は、
その周縁部をウェハ吸着保持機構３０のウェハ保持腕３
０１により吸着保持されるようになるので、第２の連結
部２４によりウェハ吸着保持機構３０を回動させること
により、半導体ウェハ２６の表面は勿論、裏面全体もマ
クロ観察できるようになる。 （第５の実施の形態）図８は、本発明の第５の実施の形
態の概略構成を示すもので、図１と同一部分には、同符
号を付している。この場合、第２の連結部２４に設けら
れる第３の連結部２５は、半導体ウェハ２６を吸着保持
する吸着テーブル２７に代えて、第３の連結部２５の先
端部を偏平に形成し、この偏平部に複数の吸着口３１を
設け、これら吸着口３１により直接半導体ウェハ２６を
直接吸着できるようにしている。また、このような第３
の連結部２５を有する装置３２は、１軸ロボットアクュ
エータ３３上に設けている。この１軸ロボットアクュエ
ータ３３は、装置３２全体を直線方向に往復移動するも
のである。また、１軸ロボットアクュエータ３３による
装置３２の一方の移動方向にウェハカセット３４を配置
している。このウェハカセット３４は、マクロ検査を行
う半導体ウェハ２６を多数枚積層方向に収容するもの
で、図示しないエレベータ機構により所定距離ずつ上下
方向に移動可能にしている。

【００２９】このような構成において、まず、１軸ロボ
ットアクュエータ３３により装置３２全体をウェハカセ
ット３４側に移動させ、第３の連結部２５の偏平な先端
部をウェハカセット３４内の半導体ウェハ２６間に挿入
し、吸着口３１により上方の半導体ウェハ２６を吸着保
持し、この状態から１軸ロボットアクュエータ３３によ
り装置３２をウェハカセット３４から所定距離離れた検
査ステーションまで搬送してマクロ検査を行う。そし
て、このような動作はウェハカセット３４を図示しない
エレベータ機構により所定距離ずつ移動させながら繰り
返すことにより、従来のウェハ搬送機構を用いることな
く、ウェハカセット３４での半導体ウェハ２６の受け渡
しと、マクロ検査を行うことにより、ウェハ搬送機構に
よる動作時間を省略できるだけ、半導体ウェハ２６のマ
クロ検査のタクトタイムの短縮を図ることができ、ま
た、ウェハ搬送機構の動きにより半導体ウェハ２６の受
け渡し時に発生していたダストによるウェハ汚染も最小
限に抑えることができる。また、顕微鏡などのミクロ検
査ステーションが近接して設けられている場合、ウェハ
カセット３４とミクロ検査ステーションとの間にロボッ
トアクチュエータ３３を配置するとともに、装置本体２
２または第１の連結部２３を回動させて方向転換させ、
半導体ウェハをミクロ検査ステーションに受け渡しでき
るようにすることも可能である。 （第６の実施の形態）図９は、本発明の第６の実施の形
態の要部の概略構成を示すものである。この場合、第３
の連結部２５上の吸着テーブル２７の近傍に、半導体ウ
ェハ２６のオリフラ２６１を検出するオリフラ検出部３
５を設けている。

【００３０】このようにすれば、吸着テーブル２７に吸
着保持された半導体ウェハ２６のオリフラ２６１をオリ
フラ検出部３５で検出することにより、常に半導体ウェ
ハ２６を一定方向に保った状態でマクロ検査を行うこと
ができるので、検査の信頼性を高めることができるとと
もに、観察者が、オリフラ２６１の一定方向を揃えるな
どの操作も不要となり、観察者の負担を低減することが
できる。また、オリフラ整列が可能になるので、別途オ
リフラ整列機構を必要としなくなり、装置構成を簡略化
できるとともに、次のシークシーケンスへの搬送時のタ
クトタイムを短縮でき、効率のよい検査作業を実現でき
る。

【００３１】なお、上述では、半導体ウェハ２６のオリ
フラ２６１を検出する例を述べたが、半導体ウェハ２６
のノッチを検出するノッチ検出部を設けるようにして
も、同様な効果が期待できる。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、直
交する第１の駆動軸と第２の駆動軸のそれぞれ独立した
自由度の大きな動きに基づいて、ウェハの揺動動作や表
裏反転などの動作を加えながら種々の方向からの観察を
可能にしたマクロ検査を行うことができるので、僅かな
傷、汚れ、ごみの付着なども見過ごすことのない精度の
高いマクロ検査を実現することができる。また、検査者
は、ウェハに対して定位置に止まった状態で、種々の方
向から観察したマクロ検査を行うことができるので、観
察者に対する作業負担を大幅に軽減でき、効率のよいマ
クロ検査を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す外
観図。

【図２】第１の実施の形態の装置本体の内部構成を示す
図。

【図３】第１の実施の形態の第１の連結部の内部構成を
示す図。

【図４】第１の実施の形態の第２の連結部および第３の
連結部の内部構成を示す図。

【図５】本発明の第２の実施の形態の第２の連結部およ
び第３の連結部の内部構成を示す図。

【図６】本発明の第３の実施の形態の概略構成を示す外
観図。

【図７】本発明の第４の実施の形態の概略構成を示す外
観図。

【図８】本発明の第５の実施の形態の概略構成を示す外
観図。

【図９】本発明の第６の実施の形態の要部の概略構成を
示す図。

【図１０】従来のマクロ検査装置の一例の概略構成を示
す図。

【図１１】従来のマクロ検査装置の他の例の概略構成を
示す図。

【図１２】従来のマクロ検査の方法を説明するための
図。

【符号の説明】 ２１…ベース、 ２２…装置本体、 ２２０…ガイド、 ２２１…上下ベース、 ２２２…ベアリング、 ２２３…駆動ネジ、 ２２４…リニアガイド、 ２２５…プーリ、 ２２６…タイミングベルト、 ２２７…モータ、 ２２８…プーリ、 ２２９…ネジナット、 ２３…第１の連結部、 ２３０…アームフレーム、 ２３１…ベース、 ２３２…回転軸支持部、 ２３３…回転軸、 ２３４…プーリ、 ２３５…タイミングベルト、 ２３６…モータ、 ２３７…プーリ、 ２４…第２の連結部、 ２４１…ベース、 ２４２…回転軸支持部、 ２４３…回転軸、 ２４４…プーリ、 ２４５…タイミングベルト、 ２４６…モータ、 ２４７…プーリ、 ２５…第３の連結部、 ２５１…ベース、 ２５２…回転軸支持部、 ２５３…回転軸、 ２５４…プーリ、 ２５５…タイミングベルト、 ２５６…モータ、 ２５７…プーリ、 ２６…半導体ウェハ、 ２７…吸着テーブル、 ２９１…吸着テーブル駆動軸、 ２９２…プーリ、 ２９３…タイミングベルト、 ２９４…モータ、 ２９５…プーリ、 ３０…ウェハ吸着保持機構、 ３０１…ウェハ保持腕、 ３０２…吸着口、 ３１…吸着口、 ３２…装置、 ３３…１軸ロボットアクュエータ、 ３４…ウェハカセット。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の駆動軸を有する第１の連結手段
   と、 この第１の連結手段の第１の駆動軸に回動自在に設けら
   れ、且つ前記第１の駆動軸と直交する方向の第２の駆動
   軸を有する第２の連結手段と、 この第２の連結手段の第２の駆動軸に回動自在に設けら
   れる第３の連結手段と、 この第３の連結手段に設けられるウェハ保持手段とを具
   備したことを特徴とするマクロ検査装置。
2. 【請求項２】 さらに、前記第１の連結手段は、高さ方
   向に移動可能に装置本体に設けられることを特徴とする
   請求項１記載のマクロ検査装置。