JPH08125004A - ウエハホルダ及びこれを使用したウエハ目視検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体製造工程におけるウエハＷを表面及び
裏面ともに露出した状態で把持し自転駆動できるウエハ
ホルダを提供し、表面及び裏面の目視検査を容易に可能
とする。 【構成】 ウエハＷの外周部がはまり込む溝３５が形成
された複数のローラ３４をウエハ外周の複数位置にそれ
ぞれはめ込むことによりウエハＷを把持し、この状態で
前記ローラ３４を回転させることで把持したウエハを自
転させるウエハホルダの構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造工程におけ
るウエハを、表面及び裏面ともに露出した状態で把持し
自転させることができるウエハホルダと、このウエハホ
ルダを使用して表面及び裏面の目視検査を可能としたウ
エハ目視検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】発明の背景 半導体製造工程におけるウエハは、製品の品質，歩留り
等を高く確保するために、半導体回路が形成される表面
の清浄度，微小なキズの有無等を当然に検査され、不良
の場合は再度洗浄する、あるいは廃棄するといった処置
がとられるが、従来このウエハの裏面については特に検
査されず、重要視されていなかった。しかし、ウエハの
大口径化や回路の微細化が進むにつれ、裏面の清浄度や
キズの有無も、製品の品質等を確保する上で重要になっ
てきた。

【０００３】例えば、フォトリソグラフィ技術によりレ
ジストパターンを形成するための露光工程においては、
ウエハの裏面を吸着してウエハをステージ上に保持して
処理を行なうため、ウエハの裏面にダスト等が付着して
いると、たとえそれが微小なものでも吸着時にこのダス
トによりウエハの表面が局部的に盛り上がり露光処理が
良好にできなくなる問題がある。また、裏面に付着した
ダスト等が次工程に持込まれてしまうという問題もあ
る。

【０００４】従来のウエハ目視検査装置 ところが、従来のウエハ目視検査装置は、ウエハの裏面
を吸着し自転，昇降，傾動等の動作が可能ないわゆる吸
着ステージ（ウエハステージ）をウエハの保持手段（ウ
エハホルダ）として備え、キャリア内から取り出したウ
エハを検査場所に設置されたこの吸着ステージ上に搬送
して保持し各種姿勢に位置決めるもので、検査場所にい
る検査員が肉眼で又は顕微鏡を介してこの吸着ステージ
上のウエハ表面の各部を光の照射方向を考慮して各方向
から検査するというものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このため、従来のウエ
ハ目視検査装置では、ウエハ裏面が吸着ステージにより
覆われて検査することができず、この裏面にダストが付
着していること等による前述の不具合を防止することが
できないため、結果として半導体製造工程における歩留
りの低下，あるいは品質の低下等を招くという問題があ
った。

【０００６】そこで本発明は、半導体製造工程における
ウエハを、表面及び裏面ともに露出した状態で把持し自
転させることができるウエハホルダと、このウエハホル
ダを使用して表面及び裏面の目視検査を可能としたウエ
ハ目視検査装置とを提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載のウエハホルダは、半導体製造工程に
おけるウエハの外周部がはまり込む溝が外周に形成され
た複数のローラと、これらローラをウエハの外周部の複
数位置に径方向外側からそれぞれはめ込み可能に軸支す
るローラ支持手段と、前記ローラを回転駆動するローラ
駆動手段とを備え、前記ローラを前記ローラ支持手段に
よりウエハ外周の複数位置にそれぞれはめ込むことによ
りウエハを把持し、この状態で前記ローラ駆動手段によ
り前記ローラを回転させることで把持したウエハを自転
させることを特徴とする。

【０００８】また請求項２記載のウエハホルダは、前記
ローラ支持手段が、ホルダ基部と、このホルダ基部に軸
支されウエハの外周両側を径方向外側から挟み付けるよ
うに揺動可能な一対のフレームと、これらフレームの内
側にそれぞれ取付けられて前記ローラを進退自在に軸支
する支持部材と、この支持部材を前進側に付勢する付勢
手段とよりなることを特徴とする。

【０００９】また請求項３記載のウエハホルダは、前記
ローラ支持手段が、ホルダ基部と、このホルダ基部に固
定されたウエハよりも大径なリング状のフレームと、こ
のフレームの内側にそれぞれ取付けられて前記ローラを
進退自在に軸支する支持部材と、この支持部材を前進側
に付勢する付勢手段と、前記ローラの進退移動を駆動す
る進退駆動手段とよりなることを特徴とする。

【００１０】また請求項４記載のウエハ目視検査装置
は、半導体製造工程におけるウエハ各部を一定位置にい
る検査員が各種方向から目視検査できるように、キャリ
ア内のウエハを一枚づつ取り出して検査場所に各種姿勢
で位置決めるウエハ目視検査装置であって、ウエハの裏
面を吸着パッドで吸着して移動させることにより、キャ
リアに対するウエハの出し入れを行なうウエハ出入機
と、請求項１乃至請求項３記載のウエハホルダを有し、
前記ウエハ出入機により取り出されたウエハを前記ウエ
ハホルダにより受け取って前記検査場所に移動させ、前
記ウエハホルダを各種姿勢に位置決めるとともに、前記
ローラ駆動手段を作動させて把持したウエハを自転させ
ることで前記目視検査のためのウエハの位置決めを行な
うウエハ移送位置決め機とを備えたことを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明のウエハホルダでは、ウエハの外周部が
はまり込む溝が外周に形成された複数のローラをローラ
支持手段によりウエハ外周の複数位置にそれぞれはめ込
むことによりウエハを把持し、この状態でローラ駆動手
段によりローラを回転させることで把持したウエハを自
転させる。したがって、表面及び裏面ともに露出させた
ままウエハを把持して自転させることができる。

【００１２】また本発明のウエハ目視検査装置では、ウ
エハ出入機により取り出されたウエハを、上記ウエハホ
ルダを有するウエハ移送位置決め機により受け取って検
査場所に移動させ、上記ウエハホルダを各種姿勢に位置
決めるとともに、上記ウエハホルダのローラ駆動手段を
作動させて把持したウエハを自転させることで目視検査
を可能とする。したがって、表面及び裏面ともにウエハ
の目視検査が可能となる。

【００１３】

【実施例】実施例の構成 以下、本発明の一実施例を図１乃至図３に基づいて説明
する。本実施例のウエハ目視検査装置は、図１に示すよ
うに、キャリア１に対するウエハＷの出し入れを行なう
ウエハ出入機１０と、このウエハ出入機１０により取り
出されたウエハＷを受け取って肉眼検査場所２又は顕微
鏡検査場所３に移動させ、目視検査のためのウエハの位
置決めを行なうウエハ移送位置決め機２０とを備える。

【００１４】ウエハ出入機１０は、この場合例えばベー
ス１１と、ベース１１から順次水平回転自在に連結され
た第１アーム１２，第２アーム１３及び手首部１４とを
備えるいわゆる水平多関節型のロボットで、手首部１４
の先端にウエハＷの裏面を吸着する薄型の吸着パッド１
５が取付けられている。このウエハ出入機１０は、吸着
パッド１５を、キャリア１内に複数水平に装填されたウ
エハ間に挿入し、検査を行なおうとするウエハＷの裏面
を吸着した後、吸着パッド１５を抜出すことによりウエ
ハＷを取り出し、図１の鎖線で示すように第１アーム１
２及び第２アーム１３等を回転させて吸着したウエハＷ
をウエハ移送位置決め機２０に受け渡せる位置に移動さ
せるものである。

【００１５】なおこのウエハ出入機１０の動作は、例え
ば図示省略した制御装置によりいわゆるテーチングプレ
ーバック方式等で制御するようにしてもよいし、検査員
がマニュアルで操作するようにしてもよい。また、キャ
リア１が上面開口からウエハＷを取り出すタイプの場合
には、第１アーム１２及び第２アーム１３等を昇降させ
る機能をウエハ出入機１０に設け、吸着パッド１５を上
面から抜き挿しする構成とすればよい。

【００１６】ウエハ移送位置決め機２０は、この場合ベ
ース２１と、ベース２１に水平回転自在に連結されたア
ーム２２と、このアーム２２の先端にひねり回転自在に
取付けられた手首部２３とを備えるいわゆるロボット
で、手首部２３の先端にウエハＷを把持して自転させる
ウエハホルダ３０が取付けられている。このウエハ移送
位置決め機２０は、やはり図示省略した制御装置により
例えば予め教示されたプログラムに従って動作し、後述
の如くウエハ出入機１０により取り出されたウエハＷを
ウエハホルダ３０により受け取って肉眼検査場所２又は
顕微鏡検査場所３に移動させ、ウエハホルダ３０を各種
姿勢に位置決めるとともに、後述するウエハホルダ３０
のローラ３４を回転させて把持したウエハを自転させる
ことで目視検査のためのウエハの位置決めを行なうもの
である。

【００１７】ウエハホルダ３０は、図２に示すように、
ホルダ基部３１と、このホルダ基部３１に取付けられウ
エハＷの外周両側を径方向外側から挟み付けるように揺
動可能な一対のフレーム３２，３３と、これらフレーム
３２，３３の内側に進退自在に取付けられてウエハＷ外
周の複数位置にそれぞれはめ込み可能な複数のローラ３
４とを備えるものである。

【００１８】フレーム３２，３３は、それぞれウエハＷ
よりも大径な円弧状ものもで、基端側が基部３１に例え
ば軸支され、図示省略したモータにより回転駆動され
て、図２の鎖線に示すように開いたり実線で示すように
閉じたりする。ローラ３４は、図３に示すように、ウエ
ハＷの外周部がはまり込む断面Ｖ字状の溝３５が外周に
形成されたもので、この場合各フレーム３２，３３に２
個づつ取付けられ、ウエハＷの外周の４等分位置にそれ
ぞれはまり込むように同一平面上に配置されている。

【００１９】このローラ３４は、その軸３６が支持部材
３７に回転自在に取付けられ、支持部材３７の基端側の
軸部３８が各フレーム３２，３３に摺動自在に挿通され
ることにより、内側に向って（ウエハの中心に向って）
進退自在となっている。そして、各支持部材３７の軸部
３８の端部には止め輪３９が取付けられ、各支持部材３
７の前進移動が制限されて脱落が防止されるとともに、
各フレーム３２，３３と各支持部材３７との間には、図
３に示す如く圧縮コイルバネ４０（付勢手段）が装着さ
れて各支持部材３７を内側に向って付勢している。また
支持部材３７には、図３に示す如くローラ３４の軸３６
に直結され、ローラ３４を回転駆動することで把持した
ウエハＷを自転させるモータ４１（ローラ駆動手段）が
取付けられている。

【００２０】なお、ローラ３４，フレーム３２，３３等
は少なくともその表面がテフロンあるいはプリプロピレ
ン等の発塵性のない材料により形成されている。また、
モータ４１は各ローラ３４の全てに対して設ける必要は
なく、ウエハＷのオリフラＷ１（図２に示す）の存在を
考慮して少なくとも２箇所に設けられていればよい。ま
たこの実施例の場合、ホルダ基部３１、フレーム３２，
３３、各支持部材３７及び圧縮コイルバネ４０等が本発
明のローラ支持手段を構成している。

【００２１】実施例の動作 次に、上述したウエハ目視検査装置における動作を説明
する。以上の構成において、キャリア１が搬送されてく
ると、ウエハ出入機１０が作動してキャリア１内のウエ
ハＷを吸着し１枚づつ取り出してウエハ移送位置決め機
２０に受け渡す。この受け渡しは、ウエハ出入機１０が
図１の鎖線の如くアームを動かしてウエハ移送位置決め
機２０の可動位置までウエハＷを移動させて停止した状
態で、ウエハ移送位置決め機２０がウエハ出入機１０が
吸着しているこのウエハＷを両側からウエハホルダ３０
で挟みつけるように把持し、その後ウエハ出入機１０が
吸着状態を解除して後退することにより、干渉を生じる
ことなく行なわれる。この際ウエハホルダ３０において
は、各ローラ３４が、支持部材３７の進退移動と圧縮コ
イルバネ４０の付勢力とにより弾力的にウエハＷの外周
にそれぞれはまり込み、ウエハＷの外周部が各ローラ３
４の溝３５にはまり込んでウエハＷが柔軟かつ安定的に
保持される。

【００２２】そして、このようにウエハＷを受け取った
ウエハ移送位置決め機２０は、まず肉眼検査場所２にお
いて、手首２３をひねり回転させてウエハホルダ３０を
各種姿勢に位置決めるとともに、モータ４１を作動させ
てウエハホルダ３０のローラ３４を回転させ把持したウ
エハＷを自転させることで、ウエハＷの表面及び裏面を
各種姿勢及び回転角度に位置決める。これにより肉眼検
査場所２の近傍に居る検査員は、一定位置に居ながらに
して、ウエハＷの表面及び裏面の各部を光の照射方向に
対して各種方向から肉眼で検査できる。

【００２３】ついで、ウエハ移送位置決め機２０は、ウ
エハＷを顕微鏡検査場所３に移送し、顕微鏡検査場所３
に設置された顕微鏡に対してウエハＷの各部を位置決め
る。この際、ウエハ移送位置決め機２０は、一旦干渉し
ない位置にウエハホルダ３０を退避させた状態で手首２
３をひねり回転させてウエハＷの表裏を転換させ、ウエ
ハＷの表面と裏面を交互に位置決める。これにより、顕
微鏡検査場所３の近傍に居る検査員は、一定位置に居な
がらにして、ウエハＷの表面及び裏面の各部を顕微鏡に
より検査できる。

【００２４】なお、こうしてウエハＷの一連の検査が終
了すると、逆にウエハ移送位置決め機２０からウエハ出
入機１０にウエハＷが受け渡されて、検査が終了したウ
エハＷがウエハ出入機１０によりキャリア１に戻され、
その後次のウエハＷが再び取り出されて、キャリア１内
の全てのウエハＷについて上記動作が繰返される。

【００２５】このように上記ウエハ目視検査装置によれ
ば、ウエハＷの表面及び裏面の各部を肉眼及び顕微鏡に
より十分かつ容易に検査できる。このため、半導体製造
工程における生産性を高く維持しつつ、歩留り向上、品
質向上を実現できる。

【００２６】他の実施例 なお、本発明は上記実施例に限られず各種の態様があり
得る。まずローラ支持手段は、図４に示すように、ホル
ダ基部５１に固定されたウエハＷよりも大径なリング状
のフレーム５２を有し、このフレーム５２の内側に進退
自在に取付けられた前述の支持部材３７によりローラ３
４を支持し、支持部材３７の進退移動を駆動する進退駆
動手段５３を備えるものでもよい。この場合でも、進退
駆動手段５３によりローラ３４を後退させた状態で、ウ
エハＷを各ローラ３４の内側に位置させ、その後ローラ
３４を前進させることにより、ローラ３４をウエハＷの
外周に弾力的にはめ込んでウエハＷを柔軟かつ安定的に
把持できる。なおこの場合の進退駆動手段５３は、例え
ば前記支持部材３７の軸部３８に出力ロッドが連結され
た空圧式シリンダ等により構成できるが、必ずしも全て
のローラ３４について設ける必要はない。

【００２７】またローラは、必ずしも４個設ける構成に
限られず、ウエハＷを把持できるならば２個でもよい。
さらに、上記実施例のように、開閉動作する一対のフレ
ームにローラを取付ける場合でも、複数のローラのうち
いくつかはホルダ基部に固定的に軸支することもでき
る。また上記実施例では、顕微鏡に対するウエハＷの位
置決めも全てウエハホルダを有するウエハ移送位置決め
機２０により行なっているが、顕微鏡検査場所に顕微鏡
に対するウエハの位置決め（上下動等）だけを行なう吸
着ステージを設け、顕微鏡検査の時には、ウエハ移送位
置決め機２０がこの吸着ステージの上にウエハＷをセッ
トして退避する構成でもよい。この場合でも、ウエハの
表裏転換をウエハ移送位置決め機２０が行なうようにす
れば、裏面の検査も容易に可能である。

【００２８】またローラ駆動手段は、ローラの軸に直結
したモータにより構成する態様に限らず、例えばローラ
の一部をホルダ基部に固定的に支持した場合には、ホル
ダ基部内に設けたモータによりこのローラを駆動する構
成とすることもできる。またウエハ移送位置決め機２０
は、上記実施例の場合、１個のアームを有するロボット
により構成しているが、多関節のロボットにより構成し
て自由度を高め、ウエハＷの位置決め及び搬送をさらに
容易にすることもできる。

【００２９】

【発明の効果】本発明のウエハホルダによれば、ウエハ
の表面及び裏面を露出させた状態でウエハの把持及び自
転駆動ができ、これを使用した本発明のウエハ目視検査
装置によれば、容易にウエハの表面及び裏面の目視検査
が可能となる。このため、めんどうな工数を増やすこと
なく、ウエハ表面の汚染，キズ等による不良を漏れなく
防止でき、半導体製造工程における生産性を高く維持し
つつ、歩留り向上、品質向上等を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例であるウエハ目視検査装置の全
体構成を示す平面図である。

【図２】本発明の実施例におけるウエハホルダを示す拡
大平面図である。

【図３】図２におけるIII断面図である。

【図４】本発明の他の実施例であるウエハホルダを示す
拡大平面図である。

【符号の説明】

１ ウエハキャリア ２ 肉眼検査場所 ３ 顕微鏡検査場所 １０ ウエハ出入機 ２０ ウエハ移送位置決め機 ３０ ウエハホルダ ３１ ホルダ基部 ３２，３３ フレーム ３４ ローラ ３５ 溝 ３７ 支持部材 ４０ 付勢部材（圧縮コイルバネ） ４１ ローラ駆動手段（モータ） ５１ ホルダ基部 ５２ フレーム ５３ 進退駆動手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体製造工程におけるウエハの外周部
   がはまり込む溝が外周に形成された複数のローラと、こ
   れらローラをウエハの外周部の複数位置に径方向外側か
   らそれぞれはめ込み可能に軸支するローラ支持手段と、
   前記ローラを回転駆動するローラ駆動手段とを備え、前
   記ローラを前記ローラ支持手段によりウエハ外周の複数
   位置にそれぞれはめ込むことによりウエハを把持し、こ
   の状態で前記ローラ駆動手段により前記ローラを回転さ
   せることで把持したウエハを自転させることを特徴とす
   るウエハホルダ。
2. 【請求項２】 前記ローラ支持手段が、ホルダ基部と、
   このホルダ基部に軸支されウエハの外周両側を径方向外
   側から挟み付けるように揺動可能な一対のフレームと、
   これらフレームの内側にそれぞれ取付けられて前記ロー
   ラを進退自在に軸支する支持部材と、この支持部材を前
   進側に付勢する付勢手段とよりなることを特徴とする請
   求項１記載のウエハホルダ。
3. 【請求項３】 前記ローラ支持手段が、ホルダ基部と、
   このホルダ基部に固定されたウエハよりも大径なリング
   状のフレームと、このフレームの内側にそれぞれ取付け
   られて前記ローラを進退自在に軸支する支持部材と、こ
   の支持部材を前進側に付勢する付勢手段と、前記ローラ
   の進退移動を駆動する進退駆動手段とよりなることを特
   徴とする請求項１記載のウエハホルダ。
4. 【請求項４】 半導体製造工程におけるウエハ各部を一
   定位置にいる検査員が各種方向から目視検査できるよう
   に、キャリア内のウエハを一枚づつ取り出して検査場所
   に各種姿勢で位置決めるウエハ目視検査装置であって、 ウエハの裏面を吸着パッドで吸着して移動させることに
   より、キャリアに対するウエハの出し入れを行なうウエ
   ハ出入機と、 請求項１乃至請求項３記載のウエハホルダを有し、前記
   ウエハ出入機により取り出されたウエハを前記ウエハホ
   ルダにより受け取って前記検査場所に移動させ、前記ウ
   エハホルダを各種姿勢に位置決めるとともに、前記ロー
   ラ駆動手段を作動させて把持したウエハを自転させるこ
   とで前記目視検査のためのウエハの位置決めを行なうウ
   エハ移送位置決め機とを備えたことを特徴とするウエハ
   目視検査装置。