(57)【要約】【課題】複数の装置を用いることなく、１つの装置でクロスコンタミネーションの発生を防止することを可能としたウェハ検査装置を提供する。【解決手段】ウェハの検査を行うウェハ検査装置であって、ウェハが載置される載置面Ｓを複数の領域Ｓ１〜Ｓ９に分割して構成される複数の分割ステージ６ａ〜６ｉと、複数の分割ステージ６ａ〜６ｉを昇降動作させる昇降機構とを備え、昇降機構は、ウェハの汚染レベルに応じて選択される特定の分割ステージ上にウェハが載置されるように、各分割ステージ６ａ〜６ｉの昇降位置を切り替える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハの検査を行うウェハ検査装置であって、
前記ウェハが載置される載置面を複数の領域に分割して構成される複数の分割ステージと、
前記複数の分割ステージを昇降動作させる昇降機構とを備えることを特徴とするウェハ検査装置。
【請求項２】
前記昇降機構は、ウェハの汚染レベルに応じて選択される特定の分割ステージ上にウェハが載置されるように、各分割ステージの昇降位置を切り替えることを特徴とする請求項１に記載のウェハ検査装置。
【請求項３】
前記複数の分割ステージは、放射状に並んで配置されていることを特徴とする請求項２に記載のウェハ検査装置。
【請求項４】
前記昇降機構は、前記ウェハの汚染レベルに応じて、前記放射状に並ぶ複数の分割ステージのうち、少なくとも３つ以上の分割ステージによって構成される一のステージ群を選択し、この選択された一のステージ群を他のステージ群よりも上方に位置させることを特徴とする請求項３に記載のウェハ検査装置。
【請求項５】
前記ステージ群を構成する分割ステージが、それぞれ周方向に（ステージ群の数−１）つ置きに周期的に並んで配置されていることを特徴とする請求項４に記載のウェハ検査装置。
【請求項６】
前記ステージ群を構成する分割ステージが、周方向に１２０゜の角度範囲で等間隔に３つ並んで配置されていることを特徴とする請求項５に記載のウェハ検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハの検査を行うウェハ検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の製造工程においては、半導体基板（ウェハ）上に堆積した膜のパターニング等の加工を行った後に、出来上がりの状態を確認するため、専用の装置を用いた外観検査やパターンの欠陥検査が一般的に行われている（例えば、特許文献１，２を参照。）。また、このような検査工程は、１つの半導体素子を製造する工程において複数回設けられており、異なる工程の後にウェハの検査が実施されている。
【０００３】
ここで、従来のウェハ検査装置の一例を図７に示す。このウェハ検査装置は、検査対象となるウェハ１０１をステージ１０２上に載置した状態で外観等の検査を行うものであり、ウェハ１０１は、搬送アーム（図示せず）によって保持された状態（ウェハロード状態という。）で移動し、ステージ１０２の載置面１０３上に載置される。
【０００４】
従来のウェハ検査装置では、円形の載置面１０３を有する金属製のステージ１０２上にウェハ１０１が載置される。このため、半導体素子の製造工程中に実施される複数の検査工程において、全てのウェハ１０１が裏面（下面）をステージ１０２の載置面１０３に接触させることになる。
【０００５】
一方、金属配線等を形成した直後のウェハ１０１においては、その表面（上面）だけでなく、裏面にも金属材料の加工に起因した微粒子が付着している。したがって、このようなウェハ１０１を従来のウェハ検査装置にセットすると、ウェハ１０１の裏面に付着していた微粒子の一部がステージ１０２の載置面１０３上に付着して残留することになる。そして、このステージ１０２上に残留した微粒子は、次に検査されるウェハ（異なる工程のウェハ）１０１をステージ１０２の載置面１０３上に載置した際に、一部が裏面に付着してウェハ１０１と共に移動し、次の加工工程において加工装置やウェハ表面に付着することになる。
【０００６】
このため、従来のウェハ検査装置では、ウェハ１０１の検査が進行すると、ステージ１０２の載置面１０３を介したウェハ１０１の金属汚染（クロスコンタミネーションという。）が発生するといった問題があった。特に、金属汚染がウェハに及ぼす悪影響が強い工程、例えばトランジスタ形成工程等のようなウェハ１０１の表面が露出している工程では、配線等の金属加工工程を処理したウェハ１０１を検査した後に、このようなクロスコンタミネーションが発生し易くなる。
【０００７】
このような問題を回避するため、従来の半導体素子の製造ラインにおいては、複数のウェハ検査装置を用意し、検査を行うウェハの汚染レベルをランク分けしながら、クロスコンタミネーションを引き起こさないよう汚染レベルに応じて複数のウェハ検査装置を使い分けることが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−９１６９０号公報
【特許文献２】特開２００５−２８３１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような従来の方法では、製造ライン中に設置するウェハ検査装置の数が増加してしまい、それに伴って設備コストが増加するという問題があった。また、製造ライン内においてウェハ検査装置を設置するための占有面積が増大してしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るウェハ検査装置は、ウェハの検査を行うものであって、ウェハが載置される載置面を複数の領域に分割して構成される複数の分割ステージと、複数の分割ステージを昇降動作させる昇降機構とを備えることを特徴とする。
【００１１】
以上のような構成を有するウェハ検査装置では、ウェハの汚染レベルに応じて選択される特定の分割ステージ上にウェハが載置されるように、昇降機構によって各分割ステージの昇降位置を切り替える。これにより、検査を行うウェハの汚染レベルに応じて、ウェハが載置される分割ステージを選択的に切り替えながら、装置内でのクロスコンタミネーションの発生を防止することが可能である。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、１つのウェハ検査装置で汚染レベルの異なるウェハを検査することが可能であり、複数のウェハ検査装置を用いることなく、クロスコンタミネーションの発生を防止することが可能である。したがって、本発明によれば、製造ライン内におけるウェハ検査装置の数を削減し、設備コストの低減、並びにウェハ検査装置を設置するのに必要な占有面積の低減を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明を適用したウェハ検査装置の一例を示す構成図である。
【図２】図２は、ステージユニットの構成を示す平面図である。
【図３】図３は、ステージユニットの構成を示す断面図である。
【図４】図４は、ウェア検査装置の外部との接続関係を示す構成図である。
【図５】図５は、ステージユニットの動作の一例を示し、（ａ）は、図２中に示す線分Ａ−Ａ’による断面図、（ｂ）は、図２中に示す線分Ｂ−Ｂ’による断面図、（ｃ）は、図２中に示す線分Ｃ−Ｃ’による断面図である。
【図６】図６は、ステージユニットの動作の一例を示す平面図である。
【図７】図７は、従来のウェハ検査装置の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を適用したウェハ検査装置について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明を適用したウェハ検査装置は、例えば半導体素子の製造工程において、半導体基板（ウェハ）上に堆積した膜のパターニング等の加工を行った後に、出来上がりの状態を確認するため、その外観検査やパターンの欠陥検査などのウェハの検査を行うものである。また、このような検査工程は、１つの半導体素子を製造する工程において複数回設けられており、異なる工程の後にウェハの検査が実施される。
【００１５】
具体的に、本発明を適用したウェハ検査装置は、図１に示すように、ウェハ１の検査を行うプロセスエリア５０と、ウェハ１の搬送を行う搬送エリア５１とに分かれている。なお、ウェハ検査装置は、上述した半導体素子の製造ラインの一部として、内部環境が清浄に保たれたクリーンルーム内に設置されている。
【００１６】
プロセスエリア５０には、内部環境が周辺環境と空間的に遮断されたクリーンボックス５０ａが設置され、このクリーンボックス５０ａ内に、ウェハ１が載置されるステージユニット２と、このステージユニット２上に載置されたウェハを観察するための観察光学系（図示せず。）とが設けられている。なお、観察光学系は、ウェハ検査装置において従来より使用されている光学顕微鏡などの光学装置であるが、本発明において特に限定されるものではなく、ウェハ１の検査に合わせた観察光学系を用いることができる。
【００１７】
一方、搬送エリア５１には、内部環境が周辺環境と空間的に遮断されたクリーンボックス５１ａが設置され、このクリーンボックス５１ａ内に、ウェハ１の入ったＦＯＵＰ(Front Opening Unified Pod)と呼ばれる密閉式の容器３が設置されるロードポート４と、このロードポート４とステージユニット２との間でウェハ１の搬送を行う搬送ロボット５とが設けられている。なお、クリーンボックス５０ａ，５１ａの間には、ウェハ１を搬送するための開口部（図示せず。）が設けられている。
【００１８】
ステージユニット２は、図１、図２及び図３に示すように、ウェハ１が載置される載置面Ｓを複数の領域Ｓ１〜Ｓ９に分割して構成される複数の分割ステージ６ａ〜６ｉと、これら複数の分割ステージ６ａ〜６ｉを昇降動作させる昇降機構７と、ウェハ１を載置面と平行な面内でθ方向に回転させる回転ステージ８と、ウェハ１を載置面と平行な面内で互いに直交するＸ，Ｙ方向に移動させる移動ステージ９とを備え、これら移動ステージ９、回転ステージ８、昇降機構７、及び分割ステージ６ａ〜６ｉが、この順で積層された構造を有している。
【００１９】
ここで、図２に示すように、全ての分割ステージ６ａ〜６ｉによって構成される載置面Ｓは、その中心Ｐとウェハ１の中心とを一致させた状態で載置されるウェハ１の形状に合わせて円形を為している。そして、複数の分割ステージ６ａ〜６ｉは、この載置面Ｓの中心Ｐを通る放射状の分割線に沿って載置面Ｓを扇形の複数の領域（載置面）Ｓ１〜Ｓ９に分割するように放射状に並んで配置されている。なお、載置面Ｓの外径は、ウェハ１の直径と同じかそれよりも若干大きいものの、ウェハ１の直径よりも小さくてもよい。
【００２０】
本実施形態では、９等分された９つの分割ステージ６ａ〜６ｉが放射状に並んで配置されている。また、これら放射状に並ぶ９つの分割ステージ６ａ〜６ｉのうち、２つ置きに周期的に並ぶ３つの分割ステージ６ａ，６ｄ，６ｇによって第１のステージ群６Ａと、その隣りに２つ置きに周期的に並ぶ３つの分割ステージ６ｂ，６ｅ，６ｈによって第２のステージ群６Ｂと、その隣りに２つ置きに周期的に並ぶ３つの分割ステージ６ｃ，６ｆ，６ｉによって第３のステージ群６Ｃとが構成されている。さらに、各ステージ群６Ａ〜６Ｃを構成する分割ステージ６ａ〜６ｉは、それぞれ載置面Ｓの中心Ｐの周囲に１２０゜の角度範囲で等間隔に３つ並んで配置されている。
【００２１】
分割ステージ６ａ〜６ｉの載置面Ｓ１〜Ｓ９には、それぞれウェハ１を吸引する複数の吸引口１０が設けられている。また、各分割ステージ６ａ〜６ｉは、載置面Ｓ１〜Ｓ９に設けられた孔部１１ａから突出自在とされたリフトピン１１を有している。なお、これら吸引口１０やリフトピン１１の配置や数等については、特に限定されるものではなく、適宜変更して実施することができる。
【００２２】
昇降機構７は、図３に示すように、各分割ステージ６ａ〜６ｉを載置面Ｓと直交するＺ方向（上下方向）に移動可能に支持している。この昇降機構７は、各分割ステージ６ａ〜６ｉを独立に昇降動作させることが可能であるが、本発明では、上述したステージ群６Ａ〜６Ｃ毎に各分割ステージ６ａ〜６ｉの昇降位置を切り替える仕組みとなっている。
【００２３】
また、このステージユニット２では、回転ステージ８をθ方向に回転させることによって、観察光学系に対するウェハ１の向きを切り換えると共に、移動ステージ９をＸ，Ｙ方向に移動させることによって、観察光学系に対してウェハ１を所定の検査対象位置へと導くことが可能となっている。さらに、昇降機構７により観察光学系に対するウェハ１の高さ調整を行うことも可能である。
【００２４】
また、クリーンボックス５０ａ内には、図１に示すように、光学式の位置検出器１２が設けられている。この位置検出器１２は、ステージユニット２にウェハ１が載置されたとき、ウェハ１の外周に設けられたノッチの位置を検出して、ウェハ１を所定の向きに合わせるためのものである。
【００２５】
ロードポート４は、密閉式の容器３からウェハ１を外気に曝すことなく取り出して、クリーンボックス５１ａ内に入れたり、ウェハ１を容器３に戻したりするためのものである。一方、搬送ロボット５は、上記ステージ群６Ａ〜６Ｃに対応した数（本実施形態では３つ）の搬送アーム１３ａ〜１３ｃを有しており、何れかの搬送アーム１３ａ〜１３ｃによってウェハ１を保持しながら、ロードポート４とステージユニット２との間でウェハ１の搬送を行う。
【００２６】
また、本発明を適用したウェハ検査装置は、図４に示すように、製造ライン全体の工程管理を行っている製造管理コンピュータ５２とオンラインで接続されており、製造工程に関する情報の送受信を行っている。また、製造管理コンピュータ２１は、ハードディスクドライブ(ＨＤＤ)などの記憶装置５３と接続されており、この記憶装置５３には、半導体素子の製造に必要な全工程及びウェハ検査装置を使用する各工程に対応したウェハ１の汚染レベル情報が予め記憶されている。
【００２７】
汚染レベル情報は、これら各工程におけるウェハ１の裏面（下面）の汚染レベルをランク分けしたものであり、本実施形態では、ウェハ１の汚染レベルを３種類にランク分けしている。すなわち、このウェハ検査装置によるウェハ１の検査では、検査されるウェハ１の汚染レベルが３種類のランクのうち何れのランクに該当するか予め設定が行われている。
【００２８】
半導体素子の製造ラインでは、ウェハ１は上記密閉式の容器（ＦＯＵＰ）３に入った状態で、各製造装置の間で搬送が行われる。この製造ライン中で使用される複数のＦＯＵＰ３には、予めバーコード等によって個別にＩＤ登録されている。製造管理コンピュータ２１は、このＦＯＵＰ３に付与されたＩＤコードによって、検査対象となるウェハ１の現在の仕掛り工程を判別すると共に、その工程に対応するウェハ１の汚染レベル情報をウェハ検査装置に出力する。
【００２９】
以上のような構造を有するウェハ検査装置の動作について説明する。
このウェハ検査装置では、検査対象となるウェハ１が収納された容器３がロードポート４に設置された後に、製造管理コンピュータ５２から送られてくる当該ウェハ１の汚染レベル情報に基づいて、搬送ロボット５が３つの搬送アーム１３ａ〜１３ｃのうち、当該ウェハ１の汚染レベルに対応した搬送アーム（本実施形態では、例えば搬送アーム１３ａ）を動作させる。そして、ロードポート４を介して容器３から取り出されたウェハ１を搬送アーム１３ａにより保持しながら、ステージユニット２へと搬送する。なお、当該ウェハ１の汚染レベルに対応していない他の搬送アーム１３ｂ，１３ｃは動作せず、ウェハ１との接触が回避される。
【００３０】
ステージユニット２では、ウェハ１の汚染レベルに応じて選択される特定の分割ステージ６ａ〜６ｉ上にウェハ１が載置されるように、昇降機構７によって各分割ステージ６ａ〜６ｉの昇降位置を切り替える。
【００３１】
具体的に、本実施形態では、図５（ａ）に示すように、第１〜第３のステージ群６Ａ〜６Ｃのうち、ウェハ１の汚染レベルに応じた第１のステージ群６Ａを選択し、この選択された第１のステージ群６Ａを構成する３つの分割ステージ６ａ，６ｄ，６ｇを上方に移動させる。一方、第２のステージ群６Ｂを構成する３つの分割ステージ６ｂ，６ｅ，６ｈ及び第３のステージ群６Ｂを構成する３つの分割ステージ６ｃ，６ｆ，６ｉについては、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、上方に移動させることなく、第１のステージ群６Ａよりも下方に位置させる。
【００３２】
これにより、ステージユニット２では、図６に示すように、第１のステージ群６Ａを構成する３つの分割ステージ６ａ，６ｄ，６ｇによって、ウェハ１の汚染レベルに対応した載置面Ｓ１，Ｓ４，Ｓ７が同一高さで形成されることになる。そして、上述した搬送アーム１３ａに保持されたウェハ１は、これら３つの分割ステージ６ａ，６ｄ，６ｇによって形成された載置面Ｓ１，Ｓ４，Ｓ７上に載置される。
【００３３】
具体的に、３つの分割ステージ６ａ，６ｄ，６ｇの孔部１１ａからは、それぞれリフトピン１１が載置面Ｓ１，Ｓ４，Ｓ７よりも上方に突出されて、これら３つのリフトピン１１上に、搬送アーム１３ａに保持されたウェハ１が一旦載置される。その後、各リフトピン１１が下降することによって、ウェハ１の裏面が各分割ステージ６ａ，６ｄ，６ｇの載置面Ｓ１，Ｓ４，Ｓ７に接触すると共に、複数の吸引口１０がウェハ１を吸引しながら、各分割ステージ６ａ，６ｄ，６ｇの載置面Ｓ１，Ｓ４，Ｓ７上にウェハ１を固定する。
【００３４】
また、ステージユニット２では、ウェハ１が載置面Ｓ１，Ｓ４，Ｓ７上に固定された後に、位置検出器１２によりウェハ１のノッチの位置を検出しながら、回転ステージ８をθ方向に回転させることによって、ウェハ１の向きを所定の方向に切り換える。なお、搬送アーム１３ａは、ウェハ１が載置面Ｓ１，Ｓ４，Ｓ７上に載置された後、再び搬送エリア５１へと戻される。
【００３５】
そして、このウェハ検査装置では、移動ステージ９をＸ，Ｙ方向に移動させながら、ウェハ１を検査ポジションに移動させて、ウェハ１の検査が行われる。また、ウェハ１の検査が終了した後は、上述した動作とは逆の動作によって、搬送アーム１３ａがウェハ１をロードポート４へと搬送させる。そして、ウェハ１は、ロードポート４を介して再び容器３へと戻される。
【００３６】
以上のように、本発明を適用したウェハ検査装置では、ウェハ１の汚染レベルに応じた一のステージ群（本実施形態では第１のステージ群６Ａ）を選択し、この選択された第１のステージ群６Ａを他のステージ群（本実施形態では第２及び第３のステージ群６Ｂ，６Ｃ）よりも上方に位置させる。これにより、ウェハ１は、第１のステージ群６Ａを構成する３つの分割ステージ６ａ，６ｄ，６ｇ上に載置され、このウェハ１の裏面は、３つの分割ステージ６ａ，６ｄ，６ｇによって形成された載置面Ｓ１，Ｓ４，Ｓ７にのみ接触することになる。一方、第２及び第３のステージ群６Ｂ，６Ｃを構成する６つの分割ステージ６ｂ，６ｅ，６ｈ、６ｃ，６ｆ，６ｉは、その載置面Ｓ２，Ｓ５，Ｓ８、Ｓ３，Ｓ６，Ｓ９とウェハ１の裏面との接触が回避される。
【００３７】
また、このウェハ検査装置では、第２のステージ群６Ｂ又は第３のステージ群６Ｃを選択することで、第１のステージ群６Ａを選択した場合と同様に、ウェハ１の汚染レベルに応じて、第２のステージ群６Ｂ又は第３のステージ群６Ｃ上にウェハ１を選択的に載置することができる。なお、本ウェハ検査装置では、第１のステージ群６Ａを選択した場合に搬送アーム１３ａを選択したのと同様に、第２のステージ群６Ｂを選択した場合は搬送アーム１３ｂを、第３のステージ群６Ｃを選択した場合は搬送アーム１３ｃを、それぞれ選択して動作させる。
【００３８】
このように、本発明を適用したウェハ検査装置では、３種類のステージ群６Ａ〜６Ｃ（及び搬送アーム１３〜１３ｃ）を使い分けることによって、汚染レベルの異なった３種類のウェハ１に対する検査を１つの装置で行うことができ、装置内でのクロスコンタミネーションの発生を防止することが可能である。すなわち、本発明では、１つのウェハ検査装置で複数のウェハ検査装置を使い分けるのと同様の効果を得ることが可能である。
【００３９】
以上のように、本発明によれば、１つのウェハ検査装置で汚染レベルの異なるウェハ１を検査することが可能であり、複数のウェハ検査装置を用いることなく、クロスコンタミネーションの発生を防止することが可能である。したがって、本発明によれば、製造ライン内におけるウェハ検査装置の台数を削減し、設備コストの低減、並びにウェハ検査装置を設置するのに必要な占有面積の低減を図ることが可能である。
【００４０】
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、３つのステージ群を備えた構成となっているが、ステージ群の数を増やすことにより、１つのウェハ検査装置で扱えるウェハの分類数（汚染レベルの異なったウェハ１の数や種類）を増やすことが可能である。
【００４１】
また、上記実施形態では、３つの分割ステージによって１つのステージ群が構成されているが、１つのステージ群を構成する分割ステージの数については少なくとも３つ以上であればよい。さらに、各ステージ群を構成する分割ステージの配置については、各ステージ群上にウェハ１を安定して載置できるように、各ステージ群を構成する分割ステージを、それぞれ周方向に（ステージ群の数−１）つ置きに周期的に並べて配置することが好ましい。
【００４２】
また、上記実施形態では、選択された一のステージ群を上方に移動させる構成となっているが、選択された一のステージ群に対して他のステージ群を下降させることによって、選択された一のステージ群を他のステージ群よりも上方に位置させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１…ウェハ  ２…ステージユニット  ３…容器（ＦＯＵＰ）  ４…ロードポート  ５…搬送ロボット  ６Ａ…第１のステージ群  ６Ｂ…第２のステージ群  ６Ｃ…第３のステージ群  ６ａ〜６ｉ…分割ステージ  Ｓ，Ｓ１〜Ｓ９…載置面  ７…昇降機構  ８…回転ステージ  ９…移動ステージ  １０…吸引口  １１…リフトピン  １２…位置検出器  １３ａ〜１３ｃ…搬送アーム  ５０…プロセスエリア  ５１…搬送エリア  ５２…製造管理コンピュータ  ５３…記憶装置
【図１】
2010171136.tif 000003
【図２】
2010171136.tif 000004
【図３】
2010171136.tif 000005
【図４】
2010171136.tif 000006
【図５】
2010171136.tif 000007
【図６】
2010171136.tif 000008
【図７】
2010171136.tif 000009