(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を検査する検査装置において、
裏面非接触型の基板搭載装置を有し、
前記基板搭載装置は、
前記基板搭載装置の外周部に配置された前記基板を搭載する保持部と、
前記基板の裏面と対向する部分に形成された溝と、
前記基板の裏面と前記構造との間の圧力を制御するためのピエゾ素子と、を有し、
前記ピエゾ素子によって前記溝の大きさは変更されることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置において、
前記溝は同心円状であることを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の検査装置において、
前記溝とは異なる半径の他の溝を有し、前記他の溝は同心円状であることを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項３に記載の検査装置において、
前記基板の平坦度を得るシステムを有し、
前記平坦度に応じて前記溝の大きさは変更されることを特徴とする検査装置。
【請求項５】
請求項４に記載の検査装置において、
前記基板と前記構造との間に流体を供給するシステムを有することを特徴とする検査装置。
【請求項６】
請求項５に記載の検査装置において、
前記流体を供給するシステムは前記流体の流量を変更することを特徴とする検査装置。
【請求項７】
請求項６に記載の検査装置において、
前記流体の温度を変更するシステムを有することを特徴とする検査装置。
【請求項８】
請求項１に記載の検査装置において、
前記溝とは異なる半径の他の溝を有することを特徴とする検査装置。
【請求項９】
請求項１に記載の検査装置において、
前記基板の平坦度を得るシステムを有し、
前記平坦度に応じて前記溝の大きさは変更されることを特徴とする検査装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の検査装置において、
前記基板と前記構造との間に流体を供給するシステムを有することを特徴とする検査装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の検査装置において、
前記流体を供給するシステムは前記流体の流量を変更することを特徴とする検査装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の検査装置において、
前記流体の温度を変更するシステムを有することを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査装置、及び検査方法に関する。例えば、基板の外周側面を支えながら基板と一体になって回転する基板保持装置、および、この基板保持装置を用いる基板の検査または処理の装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置，薄型ディスプレイ，磁気ディスク等の製品の製造工程では、半導体ウェハ，ガラス基板，ディスク基板等の基板を処理して処理された基板を検査している。基板の処理と検査では、基板を回転させながら行うことが多く、例えば、半導体ウェハの表面に傷等の欠陥や異物があるかを検査する表面検査では、半導体ウェハを回転させながら検査光の照射領域を半径方向に移動させることで、検査光は半導体ウェハの表面をスパイラル状に走査し、短時間に半導体ウェハ全面の欠陥や異物を検出している。
【０００３】
また、半導体装置，薄型ディスプレイ，磁気ディスク等の製品では、回路パターン等の微細化に伴い基板の裏面に生じる欠陥や異物も管理し低減して行く傾向にある。このために、製造工程では、表面だけでなく裏面にも非接触な状態で基板を処理し検査する必要がある。
【０００４】
そこで、基板の表面と裏面に非接触の状態で基板を回転させられる基板保持装置が提案されている（例えば、特許文献１，特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２５３７５６号公報（段落００２４〜００３９，図１〜図４）
【特許文献２】米国特許第７,６０７,６４７  Ｂ２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の基板搭載装置では、ウェハ基板の裏面が突起ピンやリムなどに接触するために、接触した部分が汚染されていた。そこで、裏面を接触しないように、ウェハ基板の側面を支持した場合には、ウェハ基板自体の重量によってウェハ基板がたわんでしまい、基板表面の平面度が損なわれて、各種処理の障害になっていた。
【０００７】
本発明では、上記のことに鑑みてなされたものであり、基板の平面度を維持したまま裏面を非接触状態で保持することのできる基板搭載装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は以下の特徴を備える。本発明は以下の特徴をそれぞれ独立して備える場合もあれば、複合して備える場合もある。
【０００９】
本発明の第１の特徴は、基板の裏面側の圧力を制御することで前記基板の平坦度を制御することにある。
【００１０】
本発明の第２の特徴は、前記基板の裏面に対向する部分に凹凸を形成し、前記部分に媒体を供給し、前記媒体の供給量を制御することにある。
【００１１】
本発明の第３の特徴は、前記媒体の温度を制御することにある。
【００１２】
本発明の第４の特徴は、前記基板の裏面に対向する部分に凹凸を形成し、前記基板の裏面と前記凹凸との間の体積を制御することにある。
【００１３】
本発明の第５の特徴は、前記基板を検査する側から前記基板の平坦度を測定し、前記測定結果に基づき前記圧力を制御することにある。
【００１４】
本発明の第６の特徴は、基板を検査する検査装置において、基板搭載装置を有し、前記基板搭載装置は、前記基板搭載装置の外周部に配置された前記基板を搭載する保持部と、前記基板の裏面と対向する部分に形成された構造と、前記基板の裏面と前記構造との間の圧力を制御する第１の制御部と、を有することにある。
【００１５】
本発明の第７の特徴は、前記基板搭載装置は、裏面非接触型基板装置であることにある。
【００１６】
本発明の第８の特徴は、前記構造は、凹凸であることにある。
【００１７】
本発明の第９の特徴は、前記構造は円状に形成されていることにある。
【００１８】
本発明の第１０の特徴は、前記構造は直線状に形成されていることにある。
【００１９】
本発明の第１１の特徴は、前記基板を検査する側に配置された前記基板の変位を測定する第１の測定部を有し、前記第１の制御部は、前記第１の測定部の測定結果に基づき前記基板の裏面と前記構造との間の圧力を制御することにある。
【００２０】
本発明の第１２の特徴は、前記基板の裏面と対向する部分へ媒体を供給する媒体供給部を有し、前記第１の制御部は、前記媒体の供給量を制御する第２の制御部を含むことにある。
【００２１】
本発明の第１３の特徴は、前記媒体の温度を測定する第２の測定部と、前記第２の測定部の測定結果に基づき、前記媒体の温度を制御する第３の制御部を有することにある。
【００２２】
本発明の第１４の特徴は、前記媒体は気体であることにある。
【００２３】
本発明の第１５の特徴は、前記第１の制御部は、前記基板の裏面と前記構造との間の体積を制御する第４の制御部を含むことにある。
【００２４】
本発明の第１６の特徴は、前記構造は、第１の圧電素子を有し、前記第４の制御部は、前記第１の圧電素子を駆動する第１の駆動部を含むことにある。
【００２５】
本発明の第１７の特徴は、前記保持部は第２の圧電素子を有し、前記検査装置は、前記第２の圧電素子を駆動する第２の駆動部を有することにある。
【００２６】
本発明の第１８の特徴は、基板の外周部分に設けられる複数の基板保持部が、それぞれ独立して基板面に対して鉛直な方向に動作可能なことにある。
【００２７】
本発明の第１９の特徴は、基板裏面側にある回転台に、複数の同心円状の障壁を有し、この障壁の上部と基板裏面との間隔を制御可能な基板保持装置を備えることにある。
【００２８】
本発明の第２０の特徴は、基板裏面側にある回転台に、複数の同心円状の障壁を有し、この障壁と障壁の間の凹部、すなわち回転台面と基板裏面との間隔を制御可能な基板保持装置を備えることにある。
【００２９】
本発明の第２１の特徴は、基板裏面側にある回転台に、複数の同心円状の障壁を有し、この回転台と基板裏面との間に気体を流すことが可能で、かつ、この流量が制御可能な基板保持装置を備えることにある。
【００３０】
本発明の第２２の特徴は、前記基板保持部の動作を一つ以上の非接触式変位センサを用いて得られた基板の平坦度情報に基づいて、制御可能な基板保持装置を備えることにある。
【００３１】
本発明の第２３の特徴は、基板裏面側の障壁の上部と基板裏面との間隔を一つ以上の非接触式変位センサを用いて得られた基板の平坦度情報に基づいて、制御可能な基板保持装置を備えることにある。
【００３２】
本発明の第２４の特徴は、前記、基板裏面側の障壁部と障壁部の間の凹部と基板裏面との間隔を一つ以上の非接触式変位センサを用いて得られた基板の平坦度情報に基づいて、制御可能な基板保持装置を備えることにある。
【００３３】
本発明の第２５の特徴は、前記、基板裏面側の回転台と基板裏面との間に流す気体の流量を一つ以上の非接触式変位センサを用いて得られた基板の平坦度情報に基づいて、制御可能な基板保持装置を備えることにある。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、個々の基板の平坦度を制御可能としたため、基板の裏面を汚染することなく、基板表面の平坦度を確保することが可能な基板保持装置を提供できる。さらに、この基板保持機構を用いた検査または処理の装置を提供可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】表面検査装置の概略構成を示した平面図。
【図２】ウェハ保持装置の概略を示した正面図、および平面図。
【図３】ウェハ保持装置の概略を示した正面図、および平面図。
【図４】障壁によるエアーの圧力変化によるウェハのたわみ。
【図５】溝によるエアーの圧力変化によるウェハのたわみ。
【図６】ピエゾ素子による、障壁および溝部の高さ変更手段。
【図７】ピエゾ素子による、ウェハ保持手段の高さ変更手段（ピエゾ素子が縮んだ状態）。
【図８】ピエゾ素子による、ウェハ保持手段の高さ変更手段（ピエゾ素子が伸びた状態）。
【図９】ピエゾ素子による、障壁の幅の変更手段。
【図１０】レーザ変位計によるウェハの平坦度測定手段。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００３７】
本発明の実施形態に係る検査または処理の装置は、半導体装置，薄型ディスプレイ，磁気ディスク等の製品の製造工程において、半導体ウェハ，ガラス基板，ディスク基板等の基板を、検査または処理する。検査装置としては、基板を回転させながら基板上の欠陥や異物があるかを検査する表面検査装置や、パーティクルカウンタ等に使われる。また、処理装置としては、基板を回転させながら薬液処理，洗浄，乾燥を行う薬液処理装置や、レジストの塗布，現像，剥離を行うスピンコータ等に使われる。以下の説明では、基板として主にウェハを想定し、検査または処理の装置として主に表面検査装置を想定して記載する。
【００３８】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る検査装置（表面検査装置）１は、基板（本実施例では、以降ウェハと記す）５の検査を直接行う検査部２と、ウェハ搬送ロボット６と、カセット台８とで構成されている。カセット台８には、複数のウェハ５を収納したカセット７が搬入される。カセット７には、図面奥行き方向に等間隔で複数のウェハ５が収納されている。なお、検査装置１を、処理装置に置き換える場合は、検査部２を処理部に置き換えればよい。
【００３９】
検査部２には、ウェハ保持装置３が設けられている。ウェハ保持装置３には、回転可能な回転台４が設けられている。ウェハ搬送ロボット６は、ウェハ５を、カセット７から回転台４へ搬送し、検査終了後は、回転台４からカセット７へ搬送する。
【００４０】
回転台４の上方には、図示しない投光系装置及び受光系装置が配置されている。投光系装置は、レーザ光等の光ビームを、回転台４上に乗せられたウェハ５の表面ヘ照射する。回転台４によりウェハ５を回転させながら、ウェハ保持装置３をウェハ５の半径方向に直線的に移動することによって、投光系装置から照射された光ビームが、ウェハ５の表面を螺旋状に走査する。受光系装置は、ウェハ５の表面からの反射光又は散乱光を検出する。受光系装置の検出信号は、図示しない画像信号処理装置で処理されることにより、ウェハ５の表面に存在する異物が検出される。
【００４１】
前記異物の検出を安定して行うためには、ウェハ５の表面の平坦度を確保することが可能なウェハ保持装置３が不可欠である。
【００４２】
次にウェハの上面の平坦度を制御する方法について、下記に説明をする。
【００４３】
まず、ウェハ上面の位置を測定する方法について説明する。ウェハ５は回転して検査をするために、変位測定センサ１１の設置位置を半径方向に複数台設置する。ウェハ５を回転させて測定することによって、ウェハ５の全面を所定の半径ピッチ（間隔）で、位置のデータを得ることができる。この場合に使用する変位センサについては、非接触であること、所定のピッチで設置するために小型であること、さらに、回転速度を円周上の所定の間隔での測定ができるための応答性があることが求められる。たとえば、応答性については、回転が数千rpmで、円周上のデータ間隔が１０mm、最大測定半径を１５０mmと仮定すると、周速が１.０×１０4mm／sec〜５.０×１０4mm／sec程度となり、センサの必要周波数は、数ｋＨｚとなる。
【００４４】
実装状態を図２に示す。この場合には、変位測定センサ１１は例えば静電容量センサとなる。同センサで一般的に市販されているタイプでは、応答性が６ｋＨｚ〜１５ｋＨｚであり、センサの長手方向（センサとの間隔方向）での測定分解能が０.０５μｍであるので、所望の応答性と測定精度、他実装などの条件を満足することができる。
【００４５】
次に、ウェハ５の上面の位置を上下させる方法について、以下に説明を行う。裏面から非接触でウェハ５の位置を変更できる手段として、気体の圧力を使用する方法について図３に例を示す。本実施例では、気体にエアー（例えば空気等の流体）を使用するものとして説明する。図３の流量コントローラ１６はエアーの圧力と流量をコントロールしてウェハ５裏面の押し上げ力を調整する方法である。つまり、ウェハ回転台の中心軸付近からエアーを回転台の上面に供給する。回転台の上面に半径の異なる同心円の溝を複数設置しておく、溝の両側は障壁になっている。
【００４６】
図４に示すように、回転台上にウェハ５を設置しておき、加圧したエアーを流すときこの障壁部では、ウェハ５との狭い間隔ｔ１を流れるためにエアー圧がさらに上昇してウェハ５を押し上げる力が発生する。つまりウェハ５が凸の状態になろうとする。
【００４７】
反対に、図５に示すように、溝の部分を加圧エアーが流れるとき、ウェハ５との間の空間の高さはｔ２であって空間容量が大きくなるために、ウェハ５と回転台との間は減圧されることになる。このとき、ウェハ５は圧力の影響から凹形状になろうとする。この凸と凹の形成構造を、半径方向に複数設置して置くことにより、ウェハ５を半径方向で凸と凹の制御が可能となる。
【００４８】
さらに、円周方向に所定の間隔を持って、同構造を配置することによって、ウェハ５全面での凸と凹の制御が可能である。先ほどの、変位測定センサの出力と同期をとることによって、ウェハ５の全面について、凸または、凹の形状へのコントロールが可能となる。そして、必要であれば、ウェハ５の全面を一定の平面度にコントロールできることが可能となる。
【００４９】
ウェハ５の裏面のエアーによる非接触の位置変更手段についての他の事例について、下記に説明をする。図６に示す。回転台４の溝とその両側の障壁については、前例と同じ形状とする。前例では供給エアーの圧力と流量を変化させたが、この事例では圧力と流量を一定のままで、ウェハ５の中心付近から外周に向けてウェハ５と回転台４の間を流れるようにしておく。
【００５０】
エアーによる押し上げ力の増大化については、障壁の上面をピエゾ１４などの駆動源で押し上げて、ウェハ５との隙間を狭小化する。この場合、狭小化に伴い流れるエアーの圧力が増大するが、それに伴ってウェハ５が上方に押し上げられてウェハ５は凸になる。
【００５１】
反対に、溝の部分では、凹面（底面）をピエゾなどの駆動源で押し下げた場合には、凹部の体積が増大することに伴って、エアー圧力が減圧されることになる。この減圧効果によって、ウェハ５はへこみ（凹形状化して）、ウェハ５は凹形状となる。先の事例の様に、この構造を半径方向、および円周方向に複数箇所設置することによって、ウェハ５の全面にわたって、ウェハ５の凸と凹をコントロール可能である。またさらに、ウェハ５の全面を一定の平面度にコントロールが可能となる。
【００５２】
次にウェハ５の外周を保持して、さらにウェハ５を凸あるいは凹の形状に制御する方法について、下記に説明をする。ウェハ５は、回転動作をさせて検査装置などでのデータ採取を行う。回転動作による遠心力に対向するために、ウェハ５の外周端面は、傾斜のついたウェハ受け台１２と（ここでは、記載しないが別途定める）ウェハ押さえ１３によって、ウェハ５の固定を行っている。このときに、ウェハ５の外周部近くの平面の凸，凹形状をコントロールする場合には、このウェハ受け台１２がウェハ５の厚み方向に位置変更ができることが必要である。この構造をコンパクトに実現する方法としてピエゾ１４を使用した事例を図７，図８に示す。ウェハ５を固定したままで、ウェハ５の凸と凹の形状の制御ができる、また、場合によっては、ウェハ５の上面の平面度の形成ができることになる。
【００５３】
次にウェハ５の凸，凹の形状を形成する手段の他の事例について、下記に説明をする。前述の図６では、回転台４面の溝の幅，両側の障壁の幅については、説明をしていなかった。
【００５４】
幅を変更した事例を図９に示す。幅が広い場合には、単位面積の圧力については幅が狭い場合と同じであるが、面積増大によって総合力が強化されるために、ウェハ５を強く押し上げることが可能になって、ウェハ５を大きく凸形状に形成することが可能になる。この仕組みを半径方向に複数設けた溝と凸部に設けることによって、半径方向で異なる力でウェハ５の凸，凹形状の形成が可能となる。ウェハ５の平面度形成が容易になって、平面精度の向上が可能となる。
【００５５】
さらに、障壁と障壁との間の凹部の幅を可変にすることによって、ウェハ５の平面形成力をコントロールが可能となる。
【００５６】
上記の実施例では、エアーの圧力と流量をコントロールしてウェハ５裏面の押し上げ力を調整する方法、障壁と障壁との間の凹部の幅を可変にすることによって、ウェハ５の平面形成力をコントロールする方法について説明した。これらの方法の他には、エアーの温度を調節することが考えられる。エアーの温度が高くなれば、圧力は上昇し、温度が低くなれば圧力は減少する。以降では、エアーの温度を調節する方法について説明する。
【００５７】
例えば、第１の温度を有する第１のエアーと、第１の温度より高い第２の温度を有する第２のエアーを供給し、この２種類のエアーの供給量を制御することで温度を制御するようにしても良い。また、第１のエアーのみを供給して、その流路に温度制御部を設けて、第１のエアーの温度を制御するようにしても良い。
【００５８】
次にウェハ５の凸，凹の形状を測定する方法の他の事例について、下記に説明をする。
【００５９】
先の事例では、変位センサに静電容量センサを使用した事例で説明をしたが、変位センサは他のセンサでも適用が可能である。たとえば、図１０に示す、レーザ変位計２０を用いる方法。あるいは、ウェハ５の表面からの光の反射を利用する場合、ウェハ５の上面から測定光を照射して、ウェハ５の表面からの反射光との位相を測定することによって、光干渉方式でのウェハ５の表面の位置測定も可能になる。
【００６０】
この干渉測定部を先の変位センサの様に、半径方向に複数設置すると、回転しながらのウェハ５の全面測定が可能となる。干渉方式では、測定分解能０.２５ｎｍを得ることができる。
【００６１】
このウェハ５の表面の測定方式については、静電容量の変化による方法，光の干渉による位相の変化による方法を説明した。しかし、非接触で、分解能が数ｎｍあり、応答周波数が数ｋＨｚである測定方法があれば、今回の使用方法を満足するので、他の測定方法でも良い。
【００６２】
本実施例では、基板の形状を制御するための複数の方法について説明したが、いずれの方法を用いても、従来技術よりも有利な効果を奏することが可能である。また、これらの複数の方法を組み合わせればさらに優れた効果を奏することができる。いずれの方法を組み合わせるかは本実施例に開示された技術思想の範囲内で自由である。
【００６３】
また、本実施例に開示された技術思想を独立してそれぞれ採用することも、本明細書の開示の範囲において自由である。
【符号の説明】
【００６４】
１  検査装置
２  検査部
３  ウェハ保持装置
４  回転台
５  ウェハ
６  ウェハ搬送ロボット
７  カセット
８  カセット台
９  ウェハ保持手段
１０  障壁
１１  変位測定センサ
１２  ウェハ受け台
１３  ウェハ押さえ
１４  ピエゾ
１５  弾性体
１６  流量コントローラ
２０  レーザ変位計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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