KR20010107701A

KR20010107701A - 형상측정기

Info

Publication number: KR20010107701A
Application number: KR1020010028565A
Authority: KR
Inventors: 시미즈후사오
Original assignee: 시마무라 테루오; 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2000-05-25
Filing date: 2001-05-24
Publication date: 2001-12-07
Also published as: US6762399B2; KR100837125B1; US20020017599A1; KR20080025389A; TW526325B; JP2001336918A; KR100910948B1; JP4649704B2

Abstract

형상측정기는 측정 대상을 탑재하기 위한 스테이지, 상기 측정 대상을 촬상하기 위한 촬상부, 상기 측정 대상의 측정해야 할 부위까지 상기 촬상부와 상기 측정 대상을 상대적으로 이동시키는 이동부를 구비하고, 상기 이동부는 상기 스테이지를 이동시키지 않고 상기 촬상부를 이동시킴으로써 상기 이동을 실현한다.

Description

형상측정기 {SHAPE MEASUREMENT DEVICE}

본 발명은 정밀한 형상이 필요한 물품의 형상측정기에 관한 것으로, 특히 반도체 디바이스의 제조라인에서 반도체 웨이퍼를 복수 개 정리하여 반송하기 위해서 사용되는 캐리어를 측정 대상으로 하는 형상측정기에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 제조라인에서는 막형성이나 가공 등을 실행하는 장치에서 장치로 반도체 웨이퍼를 반송하기 위해서, 반도체 웨이퍼를 캐리어라고 하는 용기에 복수 개 수용하여 반송하는 방법이 이용되고 있다. 이러한 캐리어는 일반적으로 용기 내벽의 양 옆에 일정한 간격으로 몇 줄의 홈을 형성한 형상으로, 이 홈으로 반도체 웨이퍼의 양 옆을 지지함으로써 복수의 반도체 웨이퍼를 일정한 간격을 두고 수평으로 중첩한 상태에서 지지하는 구성으로 되어 있다.

반송된 캐리어에서 반도체 웨이퍼를 꺼내어 막형성이나 가공 등을 실행하는 장치 내로 반입할 때에는, 로봇 아암이라고 하는 장치가 박판형의 아암 선단을 캐리어 내의 반도체 웨이퍼와 반도체 웨이퍼 사이에 삽입한다. 그 후, 로봇 아암 선단은 1 개의 반도체 웨이퍼를 하면측에서 들어올리면서 홈을 따라 바로 앞으로 인출하는 동작을 하며 반도체 웨이퍼를 캐리어에서 꺼낸다.

이 때 캐리어 내에 지지되고 있는 반도체 웨이퍼와 반도체 웨이퍼 간격이 설계값의 허용값에서 벗어나면 로봇 아암 선단이 인접한 반도체 웨이퍼 상면에 접촉될 우려가 있다. 반도체 웨이퍼 상면에는 지금까지의 공정에서 막형성이나 가공이 실시되고 있어, 흠집이나 오염을 피하기 위해서 로봇 아암 선단이 접촉하는 일은 바람직하지 않다. 또, 반도체 웨이퍼가 캐리어에 지지되고 있는 높이가 설계값에서 벗어나면, 로봇 아암이 반도체 웨이퍼 상면에 접촉될 가능성 이외에도 반도체 웨이퍼의 앞측 단면에 충돌하여 반도체 웨이퍼를 파손시킬 우려가 있다. 또, 반도체 웨이퍼가 경사져 있으면 로봇 아암 선단이 반도체 웨이퍼를 들어올릴 수 없다. 따라서, 반도체 웨이퍼가 캐리어에 지지되고 있는 높이, 반도체 웨이퍼의 간격, 반도체 웨이퍼의 경사는 모두 설계값의 허용값 범위 내에 들어가 있는 것이 매우 중요하다.

따라서, 캐리어 제조 메이커의 캐리어 출하시 또는 반도체 디바이스 메이커의 캐리어 인수시에는 캐리어가 설계값대로의 형상인지의 여부를 형상측정하는 것이 실행되고 있다. 또, 캐리어는 반도체 디바이스의 제조라인의 세정공정 등에서 고온으로 처리되기 때문에 캐리어에 변형이 생기는 경우도 있다. 따라서, 디바이스 제조 메이커에서는 제조라인 도중에 캐리어 형상이 설계값대로의 형상인지의 여부를 측정하는 것이 실행되고 있다.

종래의 캐리어 형상측정기로는 뒷면과 앞면에 개구가 있는 오픈캐리어 (open carrier) 라고 하는 캐리어를 측정하는 장치가 알려져 있다. 이 오픈캐리어를 뒷면측에서 조명하고 앞면측에서 CCD 카메라 등으로 캐리어 외형이나 홈 형상의 화상을 촬상하여 이것을 화상 처리함으로써 형상을 측정하는 구성이였다.

그러나, 캐리어의 홈은 캐리어의 양 옆에 형성되어 있어 이 홈 형상을 측정해도 그 값에서 그 홈에 지지되는 웨이퍼 중앙부의 간격이나 높이나 경사를 정확히 구하는 것은 어려웠다. 특히, 종래의 캐리어 형상측정기에서는 캐리어 앞면에서 촬상된 화상을 사용하기 때문에, 홈의 안쪽 방향에서 홈이 어떠한 형상으로 되어 있는지에 대해서는 CCD 카메라의 초점심도 이상의 정보를 얻을 수 없다. 따라서, 이 홈에 지지되는 웨이퍼 간격이나 높이나 경사를 밀리 등급 (milli order) 으로 구할 수는 있어도 정밀도를 그 이상으로 향상시키는 것은 매우 어려웠다.

특히, 최근에는 직경 300㎜ 이상이라는 큰 반도체 웨이퍼가 사용되는 경우가 늘어나고 있다. 캐리어 내에서는 이 큰 반도체 웨이퍼의 양 옆을 깊이 수 밀리의 홈으로 지지하기 때문에 홈 형상에서 웨이퍼 중앙부의 간격이나 경사 등의 지지 상태를 아는 것은 점점 어려워진다. 또한, 직경이 큰 반도체 웨이퍼의 경우 웨이퍼에 약간이라도 경사가 있으면 인접하는 웨이퍼와의 간격에 매우 좁은 부분이 생겨 밀리 등급의 측정 정밀도가 부족하게 되어 측정 정밀도의 향상이 요구되고 있다.

또, 종래의 캐리어 형상측정기는 오픈 캐리어 측정용이기 때문에 SEMI 규격으로 FOUP (Front Opening Unified Pod) 라고 하는 직경 300㎜ 의 웨이퍼용 캐리어와 같이 뒷면이 막혀 있고 앞면에 덮개가 있는 밀폐식 캐리어를 측정할 수는 없었다.

본 발명은 캐리어에 수용된 반도체 웨이퍼의 자세를 고정밀도로 측정할 수 있는 형상측정기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1 은 본 발명의 일실시형태의 캐리어 형상측정장치의 측정기 본체 (110) 의 외관을 나타내는 사시도.

도 2 는 본 발명의 일실시형태의 캐리어 형상측정장치의 감압용 팬 (48) 을 가동하지 않을 때의 도 1 의 A-A' 선에 따른 단면도.

도 3 은 본 발명의 일실시형태의 캐리어 형상측정장치의 전체 구성을 나타내는 블록도.

도 4 는 본 발명의 일실시형태의 캐리어 형상측정장치의 측정헤드 (10) 선단부의 구성을 나타내는 단면도.

도 5a 는 본 발명의 일실시형태의 캐리어 형상측정장치의 측정헤드 (10) 의 레이저AF부 (30) 를 세로 배치한 경우의 형상을 나타내는 사시도.

도 5b 는 본 발명의 일실시형태의 캐리어 형상측정장치의 측정헤드 (10) 의 레이저AF부 (30) 를 가로 배치한 경우의 형상을 나타내는 사시도.

도 6 은 본 발명의 일실시형태의 캐리어 형상측정장치의 감압용 팬 (48) 을 가동하지 않을 때의 도 2 의 B-B' 선에 따른 단면도.

도 7 은 본 발명의 일실시형태의 캐리어 형상측정장치의 감압용 팬 (48) 을 가동할 때의 도 2 의 B-B' 선에 따른 단면도.

도 8 은 본 발명의 일실시형태의 캐리어 형상측정장치의 감압용 팬 (48) 을 가동할 때의 도 1 의 A-A' 선에 따른 단면도.

도 9 는 본 발명의 일실시형태의 캐리어 형상측정장치에서 측정할 수 있는 FOUP 형 캐리어 (18) 의 구성을 나타내는 사시도.

도 10 은 본 발명의 일실시형태의 캐리어 형상측정장치에서 도 9 의 캐리어 (18) 의 면 (98) 에 대해서 평면도 (平面度) 를 측정하는 순서를 설명하기 위한 설명도.

도 11 은 도 9 의 캐리어 (18) 에 반도체 웨이퍼 (97) 가 수용된 상태와 측정위치의 예를 나타내기 위한 설명도.

도 12 는 본 발명의 일실시형태의 캐리어 형상측정장치에서 도 9 의 캐리어 (18) 의 면 (98) 에 대해서 평면도를 측정하는 동작을 나타내는 흐름도.

도 13a 는 본 발명의 일실시형태의 캐리어 형상측정장치에서, 방진시트 (14) 에 간극 (49) 을 발생시키기 쉬운 구성으로 한 설명도.

도 13b 는 본 발명의 일실시형태의 캐리어 형상측정장치에서, 방진시트 (14) 의 처짐을 방지하기 위한 다른 구성예를 나타내는 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 케이스 12 : 스테이지

13 : 개구 14 : 방진시트

15 : X축 이동부 16 : Y축 이동부

17 : Z축 이동부 18 : 캐리어

20 : 키네마틱 플레이트 20a, 20b, 20c : 핀

21 : 대좌 22 : CCD 카메라

23 : 줌렌즈를 포함한 광학계 24 : 대물렌즈

25 : 촬상부 26 : 반도체 레이저

27 : 수광소자 28, 29 : 집광렌즈

30 : 레이저AF부 33 : 베어링

34 : 조명유니트 43 : AF 회전부

45 : 롤러 48 : 감압용 팬

49 : 간극 97 : 반도체 웨이퍼

101 : 경통 102 : 링형상 경통

105 : 초점면

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 형상측정기는, 측정 대상을 탑재하기 위한 스테이지, 상기 측정 대상을 촬상하기 위한 촬상부, 상기 측정 대상의 측정해야 할 부위까지 상기 촬상부와 상기 측정 대상을 상대적으로 이동시키는 이동부를 구비하고, 상기 이동부는 상기 스테이지를 이동시키지 않고 상기 촬상부를 이동시킴으로써 상기 이동을 실현한다.

본 발명의 다른 형상측정기는, 측정 대상을 탑재하기 위한 스테이지, 상기 측정 대상의 형상을 측정하는 측정부, 상기 측정 대상의 측정해야 할 부위까지 상기 측정부와 상기 측정 대상을 상대적으로 이동시키는 이동부, 상기 측정부와 상기 이동부의 적어도 일부를 수용하는 케이스를 구비하고, 이 케이스는 상기 측정 대상과 대향하는 부위에 상기 측정부의 상기 이동을 방해하지 않는 크기의 개구를 가지며 상기 측정부 선단은 상기 개구에서 상기 측정 대상측으로 노출되고, 상기 개구에는 상기 케이스 내의 먼지가 상기 측정 대상측으로 새는 것을 방지하기 위해서 상기 측정부의 상기 이동을 방해하는 일 없이 상기 측정부 이외의 부분을 덮는 방진부재가 배치되어 있다.

이 형상측정기에서, 상기 방진부재를 휘게 하여 이 방진부재와 개구의 간극에서 상기 케이스 내로 흘러들어가는 공기류를 형성하기 위하여, 상기 케이스 내부의 기압을 감압하는 감압수단을 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 형상측정기는, 측정 대상을 탑재하기 위한 스테이지, 상기 측정 대상의 형상을 측정하는 측정부, 상기 측정 대상의 측정해야 할 부위까지 상기 측정부를 상대적으로 이동시키는 이동부를 구비하고, 상기 측정부는 레이저광을 상기 측정 대상에 향하여 경사 방향으로 조사하는 조사부, 상기 레이저광의 반사광을 수광 (受光) 하는 수광부, 상기 측정 대상의 상기 레이저광 조사부위를 바꾸지 않고 상기 레이저광이 입사되는 방향을 바꾸기 위하여, 상기 조사부와 상기 수광부의 위치 관계를 유지한 상태로 상기 조사부와 상기 수광부를 회전시키는 회전구동부를 포함한다.

이 형상측정기에서 상기 측정부는 상기 측정 대상을 촬상하기 위한 촬상부를 구비하고, 상기 수광부로부터의 출력에 따라 상기 측정 대상으로부터의 상기 촬상부의 광축방향의 거리를 검출하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시형태의 캐리어 형상측정기에 대해서 도면을 이용하여 설명한다.

본 실시형태의 캐리어 형상측정기는 도 3 과 같이 측정기 본체 (110), 화상처리부 (111), 컨트롤러 (112), 호스트컴퓨터 (113), 입출력부 (114) 를 구비하고 있다. 먼저, 측정기 본체 (110) 에 대해서 설명한다. 도 1, 도 2, 도 3, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 측정기 본체 (110) 는 측정 대상인 캐리어 (18) 를 탑재하는 스테이지 (12) 및 측정헤드 (10) 를 구비하고 있다. 본 실시형태에서는 스테이지 (12) 는 대좌 (臺座; 21) 에 대하여 고정되어 있으며, 측정헤드 (10) 가 XYZ축 이동부 (15,16,17) 에 의해 캐리어 (18) 에 대하여 3 차원으로 이동하여 캐리어 (18) 의 형상을 측정하는 구성이다. 따라서, 대좌 (21) 상에는 측정헤드 (10) 를 수용하는 케이스 (11) 가 탑재되어 있고, 대좌 (21) 와 케이스 (11) 사이에는 케이스 (11) 를 X축 방향으로 이동시키기 위한 X축 이동부 (15) 가 배치되어 있다.

X축 이동부 (15) 는 대좌 (21) 상면에 형성된 X축 방향으로 길이방향을 갖는 레일 (15a), 케이스 (11) 바닥면에 고정되며 레일 (15a) 을 따라 슬라이딩이 가능한 슬라이딩부 (15b), 모터 (15c), 모터 (15c) 의 회전축에 연결된 이송나사 (15d), 케이스 (11) 바닥면에 고정되며 이송나사 (15d) 와 결합되는 너트 (15e) 를 포함한다. 모터 (15c) 의 회전축이 회전함으로써 이송나사 (15d) 도 회전하고 너트 (15e) 가 X축 방향으로 이동함으로써 슬라이딩부 (15b) 도 레일 (15a) 을 따라 X축 방향으로 이동하여 너트, 슬라이딩부 (15b) 가 고정되어 있는 케이스 (11) 가 X축 방향으로 이동한다.

Y축 이동부 (16) 는 케이스 (11) 내의 측정헤드 (10) 와 Z축 가동플레이트(501) 사이에 배치되어 있다. Y축 이동부 (16) 는 Z축 가동플레이트 (501) 앞면에 형성된 Y축 방향으로 길이방향을 갖는 레일 (16a), 측정헤드 (10) 뒷면에 형성되며 레일 (16a) 을 따라 슬라이딩이 가능한 도시되지 않은 슬라이딩부, 모터 (16c), 모터 (16c) 의 회전축에 연결된 이송나사 (16d), 측정헤드 (10) 의 뒷면에 고정되며 이송나사 (16d) 와 결합되는 도시되지 않은 너트를 포함한다. 모터 (16c) 의 회전축이 회전함으로써 이송나사 (16d) 도 회전하고 너트가 Y축 방향으로 이동함으로써 슬라이딩부도 레일 (16a) 을 따라 Y축 방향으로 이동하여, 측정헤드 (10) 가 Y축 방향으로 이동한다.

Z축 이동부 (17) 는 케이스 (11) 내에 설치되고 지주 (支柱; 502) 앞면에 형성된 Z축 방향으로 길이방향을 갖는 레일 (17a), Z축 가동플레이트 (501) 뒷면에 형성되며 레일 (17a) 을 따라 이동이 가능한 도시되지 않은 슬라이딩부, 모터 (17c), 모터 (17c) 의 회전축에 연결된 이송나사 (17d), Z축 가동플레이트 (501) 뒷면에 고정되며 이송나사 (17d) 와 결합되는 도시되지 않은 너트를 포함한다. 모터 (17c) 의 회전축이 회전함으로써 이송나사 (17d) 도 회전하고 너트가 Z축 방향으로 이동함으로써 슬라이딩부도 레일 (17a) 을 따라 Z축 방향으로 이동하여 Z축 가동플레이트 (501) 가 Z축 방향으로 이동한다. 그 결과 측정헤드 (10) 가 Z축 방향으로 이동한다.

이들 구성에 의해 측정헤드 (10) 의 XYZ축 방향으로의 이동을 가능하게 한다. 또, XYZ축 이동부 (15,16,17) 의 레일 (15a,16a,17a) 은 모두 나사로 고정되어 있으며, 이 나사를 느슨하게 조정함으로써 레일의 축방향을 조정할 수 있는구성으로 되어 있다. 또, XYZ축 이동부 (15,16,17) 에는 XYZ축에 대한 실제의 구동량을 측정하기 위한 XYZ축 측장부 (36,37,38) (도 1, 도 2, 도 3) 가 부착되어 있다.

또, 스테이지 (12) 상에는 SEMI 규격으로 FOUP (Front Opening Unified Pod) 라고 하는 캐리어 (18) 를 탑재하기 위해서 키네마틱 (kinematic) 플레이트 (20) 가 탑재되어 있다. 키네마틱 플레이트 (20) 는 3 개의 핀 (20a,20b,20c) 을 상면에 구비하고 있다. 3 개의 핀 (20a,20b,20c) 의 형상 및 배치는 SEMI 규격 (SEMI E57-1296) 으로 정해진 형상 및 배치이다. 3 개의 핀 (20a,20b,20c) 은 상기 FOUP 형 캐리어 (18) 바닥면에 형성되어 있는 V 홈형상의 오목부와 결합함으로써 SEMI 규격으로 규정된 키네마틱 커플링을 실현하고 상기 FOUP 형 캐리어 (18) 를 스테이지 (12) 상에 정확히 지지 및 위치결정하는 구성이다. 따라서, 본 실시형태의 형상측정장치에서는 실제의 반도체 장치의 제조라인에서 캐리어 (18) 가 지지되는 것과 동일한 키네마틱 커플링에 의해 캐리어 (18) 를 지지하면서 캐리어 (18) 형상을 측정할 수 있기 때문에, 캐리어 (18) 및 수용된 웨이퍼 형상 및 자세를 캐리어 (18) 사용때와 동일한 상태에서 정밀하게 측정할 수 있다.

이어서, 측정헤드 (10) 의 구성에 대해서 도 2 및 도 4 를 이용하여 설명한다. 측정헤드 (10) 는 2 종류의 측정부를 갖는다. 하나는 촬상된 화상에 의해 형상을 측정하기 위한 촬상부 (25) 이고, 다른 하나는 레이저광을 이용하여 Y축 방향을 측장하는 레이저AF부 (30) 이다.

촬상부 (25) 는 경 통(鏡筒; 101) 내에, 대물렌즈 (24), 줌렌즈를 포함한 광학계 (23), CCD 카메라 (22) 를 광축 (103) 을 따라 순서대로 배치한 구성이다. 광학계 (23) 내의 줌렌즈는 도 2, 도 4 에서는 도시되지 않았으나 줌구동부 (35 ; 도 3) 에 의해 광축 (103) 방향으로 구동되어 줌 변배 (變倍) 가 실현된다. 경통 (101) 내에는 대좌 (21) 에 배치된 조명유닛 (34; 도 3) 이 발한 조명광을 전반 (傳搬) 하는 광섬유 (도시 생략) 가 삽입되며 광섬유에서 출사된 조명광은 대물렌즈 (24) 를 통해 측정대상에 조사된다.

또, 경통 (101) 의 직경은 도 4 와 같이 선단의 대물렌즈 (24) 부분에서 좁아져 있으며, 이 선단의 경통 (101) 주위에 링형상의 경통 (102) 이 부착되어 있다. 경통 (101) 과 링형상의 경통 (102) 사이에는 베어링 (33) 이 배치되며 링형상의 경통 (102) 은 경통 (101) 에 대하여 회전할 수 있다. 링형상의 경통 (102) 에는 레이저AF부 (30) 를 구성하는 반도체 레이저 (26), 집광렌즈 (28,29) 및 수광소자 (27) 가 광축 (104) 을 따라 배치된다. 반도체 레이저 (26) 와 집광렌즈 (28) 는 도 4 와 같이 촬상부 (25) 의 광축 (103) 을 끼우고 수광소자 (27) 와 집광렌즈 (29) 에 대하여 대칭인 위치에 위치한다. 여기에서는 수광소자 (27) 로서 CCD 라인센서를 사용한다. 또, 링형상의 경통 (102) 에는 반도체 레이저 (26) 와 수광소자 (27) 가 배치되는 위치에 각각 반도체 레이저 (26) 에서 출사된 레이저광을 투과하는 창 (39,40) 이 배치되어 있다.

촬상부 (25) 와 레이저AF부 (30) 는 촬상부 (25) 의 초점면 (105) 과 레이저AF부 (30) 의 검출범위 중앙위치가 일치하도록 구성되어 있다. 따라서, 광축 (103) 과 광축 (104) 은 초점면 (105) 상에서 교차되고 있다.

링형상의 경통 (102) 의 외주에는 기어 (41) 가 배치되어 있다. 또, 경통 (101) 에는 고정구 (42) 에 의해 모터 (31) 가 고정되어 있고, 모터 (31) 의 회전축에는 기어 (32) 가 부착되어 있다. 기어 (32) 는 전술한 기어 (41) 와 맞물려 있어 모터 (31) 가 회전함으로써 링형상의 경통 (102) 이 경통 (101) 주위에서 회전한다. 이들 기어 (41,32) 및 모터 (31) 는 AF 회전부 (43) 를 구성하고 있다. 따라서, 모터 (31) 의 회전량을 제어함으로써, 레이저AF부 (30) 의 배치를 광축 (104) 이 포함된 면이 연직방향이 되는 세로배치 (도 5a) 및 수평방향이 되는 가로배치 (도 5b) 로 전환할 수 있다. 또, 모터 (31) 와 링형상의 경통 (102) 의 기초부는 커버 (145) 로 덮여 있다.

한편, 본 실시형태에서는 기어를 이용하여 경통 (102) 을 회전시키는 구성으로 하였으나, 모터 (31) 의 회전축과 경통 (102) 사이에 벨트를 걸쳐 경통 (102) 을 회전시키는 구성으로 해도 된다.

또, 케이스 (11) 에는 측정헤드 (10) 가 Y축 이동부 (16) 에 의해 구동되는 범위에서 Z축 방향으로 긴 직사각형의 개구 (13) 가 형성되어 있다 (도 1). 개구 (13) 의 폭은 측정헤드 (10) 의 폭과 동일한 크기이다. 개구 (13) 에서는 측정헤드 (10) 의 선단부가 외부로 돌출되어 있다. 또한, 케이스 (11) 내에서 발생하는 티끌이나 먼지가 개구 (13) 에서 외부로 새는 것을 방지하기 위해서 개구 (13) 의 측정헤드 (10) 상하에는 방진시트 (14) 가 배치되어 있다. 방진시트 (14) 는 폭이 개구 (13) 의 폭보다 약간 큰 띠형상의 시트로, 유연성이 좋고 표면의 마찰계수가 낮으며 내마모성이 높은 재질로 이루어진다. 이 띠형상의 방진시트 (14) 의 양단은 도 2 와 같이 지그 (44) 에 의해 Z축 가동플레이트 (501) 에 고정되며, 그럼으로써 방진시트 (14) 는 케이스 (11) 내를 일주하는 바퀴로 되어 있다 (도 2). 또, 지그 (44) 는 측정헤드 (10) 의 Y축 방향의 이동을 방해하지 않고 또한 지그 (44) 와 측정헤드 (10) 사이에서 티끌이나 먼지가 외부로 새는 것을 방지하기 위해서, 지그 (44) 와 측정헤드 (10) 의 간극은 미소한 폭이 되도록 설정되어 있다.

또, 케이스 (11) 내의 모서리부에는 도 2 와 같이 4 군데에 롤러 (45) 가 배치되어 있으며, 이 롤러 (45) 에 의해 방진시트 (14) 가 가이드되어 있다. 이 롤러 (45) 의 가이드에 의해 방진시트 (14) 는 케이스 (11) 앞면부에서는 내벽을 따른 형상으로 되어 개구 (13) 에 밀착되어 이것을 막고, 케이스 (11) 의 상하면 및 뒷면부에서는 내벽과 간격을 두고 내벽을 따른 배치로 되어 있다. 또한, 바퀴형상의 방진시트 (14) 도중에는 스프링부재 (46) 가 배치되어 있다. 스프링부재 (46) 는 방진시트 (14) 가 길이방향에 대하여 인장하여 처지는 것을 방지하고 있다.

이렇게 방진시트 (14) 는 양단이 Z축 가동플레이트 (501) 에 고정된 바퀴로 되어 있어 Z축 이동부 (17) 의 동작에 따라 측정헤드 (10) 가 Z축 방향으로 이동한 경우에는 방진시트 (14) 도 측정헤드 (10) 와 함께 이동한다. 이 때 방진시트 (14) 의 바퀴가 롤러 (45) 에 의해 가이드되면서 이송됨으로써, 측정헤드 (10) 상하의 개구 (13) 는 항상 방진시트 (14) 로 덮여 있어 케이스 (11) 내의 티끌이나 먼지가 외부로 새는 것을 방지한다. 또, 방진시트 (14) 의 양단은 측정헤드(10) 의 Y축 방향으로의 이동을 방해하지 않도록 Z축 가동플레이트 (501) 에 고정되어 있어, 측정헤드 (10) 는 개구 (13) 에서 Y축 방향으로 출몰할 수 있다.

케이스 (11) 의 하부에는 배기구 (47) 가 개방되어 있고 내부에 감압용 팬 (48) 이 배치되어 있다. 감압용 팬 (48) 은 본 실시형태의 캐리어 형상측정기가 가동상태일 때에 동작하도록 설정된다. 감압용 팬 (48) 의 동작에 따라 케이스 (11) 내부를 마이너스압으로 한다. 그럼으로써 방진시트 (14) 는 개구 (13) 부분에서 내측으로 인장되면서 휘어 도 8 과 같이 케이스 (11) 와 방진시트 (14) 사이에 약간의 간극 (49) 이 생긴다. 이 간극 (49) 을 통해 도 7, 도 8 과 같이 외부에서 케이스 (11) 내부로 공기가 흘러들어간다. 따라서, 가동시에는 케이스 (11) 내부의 XYZ축 이동부 (15,16,17) 등의 가동부에서 발생한 티끌이나 먼지가 외부로 새는 것을 한층 더 효과적으로 방지할 수 있다. 또, 스프링부재 (46) 가 발생시키는 인장응력은 감압용 팬 (48) 의 배기력을 고려하여 간극 (49) 의 발생을 방해하지 않고 또한 개구 (13) 부분 이외의 방진시트 (14) 에 처짐이 생기지 않을 정도가 되도록 설정해 둔다.

또, 케이스 (11) 외측에는 측정 대상인 캐리어 (18) 에 대한 면을 제외하고 안전 커버 (50) 로 덮여 있다. 안전 커버 (50) 의 크기는 케이스 (11) 의 X축 방향으로의 가동범위를 고려하여 정해진다. 또, 스테이지 (12) 의 상부 공간은 측정헤드 (10) 로 향하는 면을 제외하고 안전 커버 (51) 로 덮여 있다. 안전 커버 (51) 의 크기는 탑재하는 캐리어 (18) 의 크기를 고려하여 정해진다. 또, 안전 커버 (51) 의 재질은 측정부 (10) 의 레이저AF부 (30) 에서 출사되는 레이저광을 투과할 수 없는 광학적 특성을 갖는 재질이다.

또한, 안전 커버 (50) 상부에는 본 실시형태의 캐리어 형상측정장치의 가동상태를 통지하기 위한 3 색 시그널타워 (52) 가 부착되어 있다.

이어서, 화상처리부 (111), 컨트롤러 (112), 호스트컴퓨터 (113) 및 입출력부 (114) 에 대하여 도 3 을 이용하여 설명한다. 컨트롤러 (112) 는 CPU (53), 줌구동제어부 (54), XYZ 구동제어부 (55), XYZ 카운터 (56), 레이저제어부 (57), 회전구동제어부 (58), 조광제어부 (59), 팬제어부 (60), 상태감시/제어부 (61) 및 조이스틱 제어부 (62) 를 포함하고 있다.

줌구동제어부 (54) 는 호스트컴퓨터 (113) 의 치수측정 연산처리부 (64) 에서 수취한 촬상배율에 따라 측정기 본체 (100) 의 줌구동부 (35) 에 구동량의 지시를 출력한다. 그럼으로써 촬상부 (25) 의 광학계의 줌렌즈의 이동량이 제어되어 CCD 카메라 (22) 의 촬상배율이 제어된다. 따라서, 캐리어 (18) 의 크기나 구한 측정 정밀도에 따라 촬상배율을 변화시켜, 처리량 (through put) 을 향상시킬 수 있다.

XYZ 구동제어부 (55) 는 호스트컴퓨터 (113) 의 치수측정 연산처리부 (64) 에서 이동지시를 수취하여 측정기 본체 (110) 의 XYZ축 이동부 (15,16,17) 의 모터 (15c,16c,17c) 에 대하여 구동을 지시한다. 또, XYZ 카운터 (56) 는 XYZ축 이동부 (15,16,17) 의 XYZ축 측장부 (36,37,38) 의 측장 결과를 받음으로써 XYZ축 이동부 (15,16,17) 가 이동한 좌표를 검출한다. 호스트컴퓨터 (113) 의 치수측정 연산처리부 (64) 는 이 검출좌표를 수취하고 이동량을 피드백 제어함으로써, 치수측정에 필요한 좌표까지 측정헤드 (10) 를 이동시킴과 동시에 화상처리부 (111) 의 출력 결과를 이용해서 Y축 방향을 미세조정하여 측정헤드 (10) 의 초점면 (105) 을 측정 대상에 일치시킨다.

레이저제어부 (57) 는 호스트컴퓨터 (113) 에서 레이저AF부 (30) 를 사용하는 측정 지시를 수취한 경우에, 레이저AF부 (30) 의 반도체 레이저 (26) 에 발광을 지시하는 신호를 출력함과 동시에 CCD 라인센서로 이루어진 수광소자 (27) 의 수광신호를 수취하고 CCD 라인센서의 어느 위치에서 레이저광이 수광되고 있는지를 검출함으로써 측정 대상의 초점면 (105) 으로부터의 편차량을 구한다. 또, 회전구동제어부 (58) 는 호스트컴퓨터 (113) 에서 레이저AF부 (30) 의 배치를 세로배치 및 가로배치 (도 5a, 도 5b) 중 어느 하나로 변환하도록 지시를 받은 경우에는, AF 회로부 (43) 의 모터 (31) 에 소정의 회전량만큼 회전하도록 지시하는 신호를 출력한다. 그럼으로써, 레이저AF부 (30) 의 배치를 세로배치 또는 가로배치로 전환할 수 있다.

조광제어부 (59) 는 입출력부 (114) 가 접수한 작동자로부터의 조명광량의 조정지시를 호스트컴퓨터 (113) 에서 수취하고 조명유닛 (34) 이 발광하는 광량을 증광 또는 감광시키는 신호를 출력한다. 그럼으로써, 촬상부 (25) 의 대물렌즈 (24) 를 통해 측정 대상에 출사되는 조명광이 조광되고, CCD 카메라 (22) 가 촬상하는 화상 밝기가 변화된다. 상태감시/제어부 (61) 는 호스트컴퓨터 (113) 가 가동되고 있음을 나타내는 신호를 수취한 경우에는 시그널타워 (52) 에 청색신호를 점등시키고, 호스트컴퓨터 (113) 의 치수측정 연산처리부 (64) 가 레이저AF부 (30)의 측장 결과를 처리하는 연산을 하고 있는 경우에는 시그널타워 (52) 에 황색신호를 점등시킨다. 또, 상태감시/제어부 (61) 는 호스트컴퓨터 (113) 가 레이저제어부 (57) 에 레이저AF부 (30) 를 사용하는 측정을 지시하고 있는 경우에는 반도체 레이저 (26) 가 발광하고 있다고 판단하여 시그널타워 (52) 의 황색신호를 점등시킨다. 상태감시/제어부 (61) 는 호스트컴퓨터 (113) 가 출력하는 에러신호를 수취한 경우에는 시그널타워 (52) 의 적색신호를 점등시킨다.

또, 조이스틱 제어부 (62) 는 입출력부 (71) 의 조이스틱유닛 (71) 의 조이스틱이 작동자에 의해 조작된 경우 직접 XYZ축 이동부 (15,16,17) 에 이동을 지시하고, 조이스틱의 조작량만큼 측정헤드 (10) 를 XYZ 방향으로 이동시키는 제어를 한다.

컨트롤러 (112) 의 CPU (53) 는 전술한 컨트롤러 (112) 내의 각부 동작을 전체적으로 제어한다.

한편, 화상처리부 (111) 는 촬상부 (52) 의 CCD 카메라 (22) 가 출력하는 화상정보를 수취하고, 2 값화 처리 등의 화상처리를 하여 호스트컴퓨터 (113) 에 출력한다.

호스트컴퓨터 (113) 는 티칭관리부 (63), 치수측정 연산처리부 (64), 측정결과 관리부 (65), 맨머신 인터페이스 (man machine interface; 66), 메모리 (67) 를 포함하고 있다. 메모리 (67) 에는 측정 대상인 캐리어 (18) 에 대해서 작동자가 원하는 부분의 치수를 측정하기 위한 복수의 측정용 프로그램이 이미 저장되어 있다. 티칭관리부 (63) 는 맨머신 인터페이스 (66) 를 통해 키보드 (68) 또는 마우스 (69) 에서 작동자가 측정하고자 하는 부분이나 측정방법의 지시를 수취하고, 그것을 실현하기 위한 메모리 (67) 내의 프로그램을 선택한다. 그리고, 치수측정 연산처리부 (64) 에 해당 프로그램의 실행을 지시함과 동시에서 그 진행을 확인한다.

치수측정 연산처리부 (64) 는 티칭관리부 (63) 에 지시된 프로그램을 메모리에서 판독하여 실행함으로써 컨트롤러 (112) 의 각부에 대하여 전술한 바와 같은 지시를 하고 측정헤드 (10) 를 원하는 좌표로 이동시켜 측정헤드 (10) 의 촬상부 (25) 및 레이저AF부 (30) 에 의한 측정을 한다. 구체적으로는 화상처리부 (111) 의 출력화상 상의 중심좌표를 그 중심 좌표에 대응하는 XYZ 카운터 (56) 의 출력좌표 (XYZ축 이동부 (15,16,17) 의 좌표계 (XYZ)) 에 대응시키는 연산을 함으로써, 출력화상의 각 화소의 좌표를 XYZ 좌표로 변환시키고 화상처리부 (111) 상의 출력화상 중의 원하는 부분간의 치수를 구하는 처리를 한다. 또, 치수측정 연산처리부 (64) 는 레이저AF부 (30) 에 의해 초점면 (105) 에서 측정 대상의 Y축 방향의 편차량을 구함으로써 측정 대상의 Y축 방향 (안쪽 방향) 의 치수 분포를 고정밀도로 측장하는 연산처리 등을 한다. 또, 레이저AF부 (30) 에 의해 측정할 때 초점면 (105) 의 XYZ 좌표는 화상처리부 (111) 의 출력화상의 중심좌표를 사용한다.

치수측정 연산처리부 (64) 가 연산한 각 부분의 치수 데이터는 측정결과 관리부 (65) 내의 메모리에 저장된다. 측정결과 관리부 (65) 는 메모리 내의 치수 데이터를 그대로 CRT (70) 에 표시시키거나 또는 작동자 지시에 따라 치수 데이터의 통계 데이터나 치수 오차 데이터 등을 구하는 연산을 하여 그 결과를 CRT (70)에 표시시킨다.

여기에서 본 실시형태의 캐리어 형상측정기에서 측정 대상이 되는 FOUP 형 캐리어 (18) 에 대해 도 9 를 이용하여 더 상세하게 설명한다. FOUP (Front Opening Unified Pod) 는 SEMI 규격으로 정해진 캐리어 형상으로, 직경 300㎜ 의 웨이퍼를 수용하는 밀폐 타입의 캐리어이다. 구체적으로는 FOUP 형 캐리어 (18) 는 앞면에만 개구를 갖는 본체 (91) 와 그 개구를 막기 위한 도어 (92) 로 이루어진다. 본체 (91) 의 내측 양측면에는 티스 (teeth; 93) 라고 하는 돌기가 일정한 간격으로 복수 개 배치되어 있다. 이 티스 (93) 에 의해 직경 300㎜ 의 웨이퍼 양단이 도 11 과 같이 지지된다. 또, 본체 (91) 바닥면에는 3 개의 오목부 (도시 생략) 가 형성되어 있다. 이들 세 오목부는 스테이지 (12) 의 키네마틱 플레이트 (20) 의 핀 (20a,20b,20c) 과 결합됨으로써 SEMI 규격의 키네마틱 커플링을 실현한다.

또, FOUP 형 캐리어 (18) 의 도어 (92) 는 도어 (92) 를 위치결정하기 위한 레지스트레이션 핀구멍 (96) 과 도어 (92) 를 열림상태 또는 닫힘상태로 하기 위한 랫치키구멍 (95) 을 갖는다. 도어 (92) 를 연 경우에는 먼저 로드 포트 (load port) 의 레지스트레이션 핀을 레지스트레이션 핀구멍 (96) 에 삽입하여 도어 (92) 의 위치결정을 하고, 그리고 랫치키를 랫치키구멍 (95) 에 삽입하여 회전시킴으로써 도어 (92) 를 열림상태로 한 후 로드포트가 도어 (92) 를 바로 앞으로 인출함으로써, 도 9 와 같이 도어 (92) 를 본체 (91) 에서 분리한다.

또, 스테이지 (12) 상의 키네마틱 플레이트 (20) 방향은 캐리어 (18) 의 개구면이 XZ 평면과 평행이 되도록 향해져 있다.

본 실시형태의 캐리어 형상측정장치는, 전술한 바와 같이 측정헤드 (10) 가 XYZ 방향으로 이동하여 측정을 하는 구성으로, 캐리어 (18) 는 이동하지 않는다. 요컨대 캐리어 (18) 에 이동에 따른 진동이나 충격 등이 가해지지 않기 때문에, 캐리어 (18) 에 반도체 웨이퍼 (97) 를 수용한 상태에서 고정밀도로 측정할 수 있다. 측정 부분은 작동자가 원하는 부분을 측정할 수 있으나, 예컨대 측정헤드 (10) 의 촬상부 (25) 에 의해 도 11 의 점 (e,g,h) 의 각 부분을 포함한 화상과 점 (f) 을 포함한 화상을 취득하고, 화상처리부 (111) 가 각 화상 내에서의 점 (e,f,g,h) 에 상당하는 에지 부분을 검출하고, 치수측정 연산처리부 (64) 가 점 (e,f,g,h) 의 좌표를 연산하여 또한 점 (e) 과 점 (f) 의 좌표 거리를 연산함으로써, 캐리어 (18) 의 개구의 내측 폭 (E) 을 구할 수 있다. 또한, 점 (g) 과 점 (h) 의 거리를 연산함으로써 개구의 가장자리의 폭 (G) 을 구할 수 있다. 또, 동일한 측정을 캐리어 (18) 의 복수 부분에 대하여 실행함으로써 개구의 내측 폭 (E) 이나 개구의 가장자리의 폭 (G) 을 복수 부분에 대하여 구할 수 있다. 그럼으로써 상기 폭 (E) 이나 폭 (G) 의 분포를 구할 수 있다. 이들 측정은 캐리어 (18) 의 도어 (92) 를 연 상태의 본체 (91) 에 대하여 실행한다.

또한, 동일하게 도 11 과 같이 웨이퍼 (97) 중앙부의 점 (i,j,k,l,m,n) 을 포함한 화상을 촬상부 (25) 에 의해 촬상하고, 화상처리부 (111) 가 각 화상 내에서의 점 (i,j,k,l,m,n) 에 상당하는 에지 부분을 검출하고, 치수측정 연산처리부 (64) 가 점 (i,j,k,l,m,n) 의 좌표를 연산하여 점 (i,j,k,l,m,n) 의 간격을 각각구함으로써 웨이퍼 (97) 의 앞가장자리 중앙부의 간격 (I) 을 측정할 수 있다. 이 때, 점 (i,j,k,l,m,n) 의 X 좌표로는 미리 구한 개구의 내벽의 폭 (E) 에서 웨이퍼 (97) 의 간격 (I) 을 구하고자 하는 원하는 위치의 X좌표를 사용함으로써, 웨이퍼 (97) 의 단부나 중앙부 등의 임의의 위치에서의 웨이퍼 간격 (I) 을 측정할 수 있다.

또, 측정헤드 (10) 의 촬상부 (25) 에 의한 촬상에 추가로 레이저AF부 (30) 를 사용함으로써, Y축 방향의 좌표를 고정밀도로 구할 수 있다. 이 때 레이저AF부 (30) 는 도 5a, 도 5b 에서 설명한 바와 같이 레이저광의 발광방향을 세로배치와 가로배치로 변환시킬 수 있어, 측정 대상의 바로 앞으로 돌출된 구조로 레이저광이 일축되기 쉬운 좁은 부분에 대해서도 레이저AF부 (30) 에 의한 측정을 할 수 있다. 여기에서 레이저AF부 (30) 를 사용한 측정의 일례로서, 개구의 가장자리의 도어 맞닿음면 (98) 의 평면도를 측정하는 동작에 대하여 도 10 및 도 12 를 이용하여 설명한다. 치수측정 연산처리부 (64) 는 메모리 (67) 에 저장된 도 12 의 흐름에 나타낸 내용의 프로그램을 판독하고 이것을 실행함으로써 측정을 한다. 도 12 의 흐름에서는 도 10 의 a, b, c, d 점의 좌표가 사용되지만, 이 좌표는 이 측정보다 전에 치수측정 연산처리부 (64) 가 촬상부 (25) 에 의한 촬상으로 측정한 좌표 또는 작동자에게서 출력부 (14) 를 통해 지정된 좌표를 사용한다.

먼저, 치수측정 연산처리부 (64) 는 회전구동제어부 (58) 에 지시를 출력하여 레이저AF부 (30) 의 AF 회전부 (43) 를 회전시킴으로써 레이저AF의 배치를 도 5b 의 가로배치로 설정한다 (단계 (121)). 이어서, 치수측정 연산처리부 (64)는 XYZ 구동제어부 (55) 에 이동을 지시함과 동시에 XYZ 카운터 (56) 에서 검출 결과를 수취하고 이동량의 피드백 처리를 함으로써, 측정헤드 (10) 의 초점면 (105) 을 맞닿음면 (98) 의 a 점까지 이동시킨다 (단계 (122)). 계속해서 치수측정 연산처리부 (64) 는 레이저제어부 (57) 에 지시하여 반도체 레이저 (26) 를 출사시키고 (단계 (123)), 이 상태에서 XYZ 구동제어부 (55) 에 지시하여 미리 정한 속도로 측정헤드 (10) 를 X축 방향으로 이동시키면서 (단계 (124)), 초점면 (105) 으로부터의 대상물의 Y축 방향의 편차량을 레이저제어부 (57) 에서 수취한다 (단계 (125)). 치수측정 연산처리부 (64) 는 레이저제어부 (57) 에서 수취한 Y축 방향의 편차량에서 Y축 좌표를 정확히 연산한다. 또, 각 지점의 XZ 좌표는 XYZ축 측장부 (36,37,38) 의 검출신호를 XYZ 카운터 (56) 에서 판독하고 설정한다. 이들 단계 (124,125) 를 측정헤드 (10) 의 좌표가 b점까지 도달할 때까지 계속한다. 단, 그 도중에 단계 (125) 에서 수광소자 (27) 에서 수광을 할 수 없게 된 것이 레이저제어부 (57) 의 출력에서 판명된 경우에는, 레이저광이 개구의 가장자리에서 일축되어 있다고 판단하여 단계 (127) 로 진행된다.

단계 (127) 에서는 맞닿음면 (98) 의 세로방향의 면 정밀도를 측정하기 위해서 치수측정 연산처리부 (64) 는 점 (c) 의 좌표까지 측정헤드 (10) 를 이동시킨다. 이동시에는 단계 (122) 와 동일하게 XYZ 구동제어부 (55) 에 이동을 지시함과 동시에 XYZ 카운터 (56) 에서 검출 결과를 수취하고 피드백 처리를 한다. 이어서, 치수측정 연산처리부 (64) 는 회전구동제어부 (58) 에 지시를 출력하여 레이저AF부 (30) 의 AF 회전부 (43) 를 회전시킴으로써 레이저AF 배치를 도 5a 의 세로배치로 설정한다 (단계 (128)). 그리고, XYZ 구동제어부 (55) 에 지시하여 미리 정한 속도로 측정헤드 (10) 를 Z축 방향으로 이동시키면서 (단계 (129)), 대상물의 초점면 (105) 으로부터의 Y축 방향의 편차량을 레이저제어부 (57) 에서 수취한다 (단계 (130)). 치수측정 연산처리부 (64) 는 레이저제어부 (57) 에서 수취한 Y축 방향의 편차량에서 Y축 좌표를 정확히 연산한다. 또, 각 시점의 XZ 좌표는 XYZ축 측장부 (36,37,38) 의 검출신호를 XYZ 카운터 (56) 에서 판독하고 설정한다. 이들 단계 (129,130) 를 측정헤드 (10) 의 좌표가 d점까지 도달할때까지 계속하다 측정을 종료한다. 단, 그 도중에 단계 (130) 에서 수광소자 (27) 에서 수광을 할 수 없게 된 것이 레이저제어부 (57) 의 출력에서 판명된 경우에는 레이저광이 개구의 가장자리에서 일축되어 있다고 판단하여 측정을 종료한다.

치수측정 연산처리부 (64) 는 이들 측정에서 얻은 맞닿음면 (98) 상의 각 점의 Y 좌표에서 평면도를 구하여 그 결과를 측정결과 관리부 (65) 에 저장함과 동시에 CRT (70) 에 표시시킨다.

이렇게 본 실시형태에서는 측정헤드 (10) 에 레이저AF부 (30) 를 구비하고 있어 Y축 방향의 좌표를 고정밀도로 측정할 수 있다. 따라서, 캐리어 (18) 의 평면도를 고정밀도로 측정할 수 있다. 또한, 전술한 맞닿음면 (98) 의 측정에서는 레이저AF부 (30) 배치를 세로방향과 가로방향으로 변환하면서 측정을 할 수 있어, 세로방향과 가로방향 중 어느 한 배치에서는 가장자리에서 광이 일축되어 측정할 수 없는 맞닿음면 (98) 의 측정을 둘레방향을 따라 실행할 수 있다.

또, 상기 설명에서는 캐리어 (18) 의 도어 (92) 를 연 상태의 본체 (91) 에 대한 측정에 대해서 서술하였으나, 본 실시형태의 형상측정기는 본체 (91) 의 측정에만 한정되는 게 아니라 도어 (92) 를 닫은 캐리어 (18) 형상에 대해서 측정할 수 있다. 예컨대, 도어 (92) 의 레지스트레이션구멍 (96) 이나 랫치키구멍 (95) 의 형상 및 배치나 도어 (92) 의 외형에 대해서 측정할 수 있다.

전술한 바와 같이 본 실시형태의 캐리어 형상측정장치는, 캐리어 (18) 측을 이동시키지 않고 측정헤드 (10) 를 3차원으로 이동시켜 측정을 하는 구성이기 때문에 캐리어 (18) 에 진동이나 충격이 가해지지 않는다. 따라서, 캐리어 (18) 에 반도체 웨이퍼 (97) 를 수용한 상태에서 측정할 수 있어, 웨이퍼 (97) 의 간격이나 경사 등을 원하는 위치에서 직접 측정할 수 있다. 따라서, 캐리어 (18) 의 평가를 웨이퍼 (97) 자세를 나타내는 데이터에 따라 직접적으로 실행할 수 있다.

또, 캐리어 (18) 에 진동이나 충격이 가해지지 않기 때문에, 캐리어 (18) 의 자세가 벗어나거나 캐리어 (18) 내에 수용되어 있는 웨이퍼 (97) 가 벗어나지 않는다. 따라서, 측정 정밀도의 신뢰성을 보증할 수 있다.

또한, 웨이퍼 (98) 의 간격이나 경사를 직접 측정할 수 있어 캐리어의 티스 (93) 의 형상에서 추정되는 경우와 비교하여 측정 정밀도를 대폭적으로 향상시킬 수 있다.

또, 본 실시형태의 캐리어 형상측정장치는, 촬상부 (25) 가 대물렌즈 (24) 에서 조명광을 출사하고 그 반사광을 다시 대물렌즈 (24) 에서 집광하여 촬상하는 구성으로, 레이저AF부 (30) 도 레이저광을 출사하며 반사광을 측정하는 구성이기때문에, 투명 조명을 사용할 필요 없이 FOUP 형 캐리어 (18) 와 같은 뒷면이 막혀있는 형상의 캐리어에 대해서 형상을 고정밀도로 측정할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 캐리어 형상측정장치에서는, 레이저AF부 (30) 를 사용함으로써 촬상장치의 초점맞춤위치에서 Y축 좌표를 구하는 경우와 비교하여 Y축 방향의 측정 정밀도를 대폭적으로 향상시킬 수 있다. 또, 레이저AF부 (30) 는 발광방향을 세로배치와 가로배치로 변환할 수 있는 구성이기 때문에, 레이저광이 일축되기 쉬운 좁은 부분에 대해서도 안쪽 형상을 레이저AF부 (30) 에 의해 고정밀도로 측정할 수 있다.

그리고, 본 실시형태의 캐리어 형상측정장치에서는, 케이스 (11) 의 개구 (13) 를 측정헤드 (10) 의 가동성을 방해하지 않고 방진시트 (14) 로 막는 구성으로 되어 있다. 방진시트는 장치가 가동하지 않을 때에는 개구 (13) 에 밀착됨으로써 케이스 내부의 티끌이나 먼지가 케이스 (11) 에서 외부로 나가는 것을 방지한다. 또한, 장치 가동시에는 감압용 팬의 작용으로 방진시트 (14) 가 휘어 미소한 간극 (49) 을 형성하고 외부에서 내부로의 공기 흐름을 만들기 때문에, 케이스 (11) 내의 가동부 등에서 발생하는 티끌이나 먼지가 케이스 (11) 에서 새나가는 것을 방지할 수 있다.

본 실시형태의 캐리어 형상측정장치는 측정헤드 (10) 가 3차원으로 이동하는 구성이기 때문에 구동기구 일부를 캐리어 (18) 보다 높은 위치에 위치한 구성으로 되어 있으나, 전술한 바와 같은 방진효과가 있어, 구동기구에서 발생하는 티끌이나 먼지가 캐리어 (10) 나 웨이퍼 (97) 에 부착되는 것을 방지할 수 있다. 또, 전술한 바와 같이 캐리어 (18) 를 이동시키지 않기 때문에, 측정 도중에 웨이퍼 (97) 가 캐리어 (18) 에서 튀어나오거나 파손될 우려도 없다. 이렇게 본 실시형태의 형상측정장치는 캐리어 (18) 나 웨이퍼 (97) 를 오염시키지 않고 또한 파손시킬 우려도 없어 반도체 디바이스의 제조라인 도중에 배치할 수도 있어 사용 용도가 넓다.

한편, 전술한 실시형태의 캐리어 형상측정장치에서는 방진시트 (14) 를 감압용 팬 (48) 의 작용만으로 휘게 하여 간극 (49) 을 발생시켰으나, 도 13a 와 같이 개구 (13) 상하의 두 롤러 (45) 를 내측에 경사시켜 간극 (49) 의 발생을 돕는 구성으로 할 수도 있다. 롤러 (45) 를 내측에 경사시키는 구성으로는, 롤러 (45) 에 도 13a 와 같이 직각 지그 (132) 를 부착하고, 이 지그 (132) 를 로터리솔레노이드나 에어실린더 등의 구동원 (131) 에 의해 밀어내리는 구성으로 할 수 있다.

또, 방진시트 (14) 의 처짐을 방지하기 위한 스프링부재 (46) 를 대신하여 도 13b 와 같이 웨이트 (133) 를 배치할 수도 있다. 또한, 전술한 실시형태에서는 방진시트 (14) 를 케이스 (11) 내를 일주하는 바퀴로 하고 있으나, 개구 (13) 상하의 롤러 (45) 에 의해 일정한 힘으로 방진시트 (14) 를 권취하는 구성으로 할 수도 있다.

Claims

측정 대상을 탑재하기 위한 스테이지,

상기 측정 대상을 촬상하기 위한 촬상부, 및

상기 측정 대상의 측정해야 할 부위까지 상기 촬상부와 상기 측정 대상을 상대적으로 이동시키는 이동부를 구비하고,

상기 이동부는 상기 스테이지를 이동시키지 않고 상기 촬상부를 이동시킴으로써 상기 이동을 실현하는 것을 특징으로 하는 형상측정기.
측정 대상을 탑재하기 위한 스테이지,

상기 측정 대상의 형상을 측정하는 측정부,

상기 측정 대상의 측정해야 할 부위까지 상기 측정부와 상기 측정 대상을 상대적으로 이동시키는 이동부, 및

상기 측정부와 상기 이동부의 적어도 일부를 수용하는 케이스를 구비하고,

상기 케이스는 상기 측정 대상과 대향하는 부위에 상기 측정부의 상기 이동을 방해하지 않는 크기의 개구를 가지며, 상기 측정부 선단은 상기 개구에서 상기 측정 대상측으로 노출되고,

상기 개구에는 상기 케이스 내의 먼지가 상기 측정 대상측으로 새는 것을 방지하기 위해서 상기 측정부의 상기 이동을 방해하는 일 없이 상기 측정부 이외의 부분을 덮는 방진부재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 형상측정기.
제 2 항에 있어서, 상기 방진부재를 휘게 하여 이 방진부재와 개구의 간극에서 상기 케이스 내로 흘러들어가는 공기류를 형성하기 위해서, 상기 케이스 내부의 기압을 감압하는 감압수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 형상측정기.
측정 대상을 탑재하기 위한 스테이지,

상기 측정 대상의 형상을 측정하는 측정부, 및

상기 측정 대상의 측정해야 할 부위까지 상기 측정부를 상대적으로 이동시키는 이동부를 구비하고,

상기 측정부는 레이저광을 상기 측정 대상에 향하여 경사 방향으로 조사하는 조사부, 상기 레이저광의 반사광을 수광하는 수광부, 및 상기 측정 대상의 상기 레이저광 조사부위를 바꾸지 않고 상기 레이저광이 입사되는 방향을 바꾸기 위하여, 상기 조사부와 상기 수광부의 위치 관계를 유지한 상태로 상기 조사부와 상기 수광부를 회전시키는 회전구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상측정기.
제 4 항에 있어서, 상기 측정부는 상기 측정 대상을 촬상하기 위한 촬상부를 구비하고, 상기 수광부로부터의 출력에 따라 상기 측정 대상으로부터의 상기 촬상부의 광축방향의 거리를 검출하는 것을 특징으로 하는 형상측정기.