(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハを平面内で一定方向に姿勢を保持させてウェーハの軸心を中心に回転させる自転機構と、ウェーハを任意の方向に且つ平面に対し任意の角度に傾斜させる傾斜機構と、ウェーハを平面内で一定方向に姿勢を保持させた状態で平面に直角な回転軸の周りを公転させ且つその公転半径を連続的に変化させる公転機構とよりなるウェーハ検査装置に於いて、前記自転機構が、ウェーハを保持するチャックと、チャックをこれに保持されるウェーハの中心回りに回転可能に支持する回転軸と、該回転軸を正逆回転する第１モータとよりなり、前記傾斜機構が、前記回転軸の外周に回転自在に嵌装され、チャック側の一端部に球形のジャーナルが設けられた傾斜軸と、ジャーナルをケーシングの上面に支承する球面軸受と、ステージリングに取り付けられ、前記傾動軸を所要範囲で傾動可能となす２軸ジンバルと、２軸ジンバルの各ジンバルアームを個別に正逆に傾動駆動する第２，第３モータとよりなり、前記公転機構が、前記自転機構及び傾斜機構を収納したケーシングの底部下面に、前記自転機構の中心軸と軸心を一致させて設けた軸と、この軸に嵌合するベアリングが収納され雌ねじを備えた移動体と、この移動体が雌ねじにて螺合され、第４モータにて正逆回転される送り軸を備えた公転アームと、この公転アームが固定され、ベアリングにてテーブルに支持された公転軸と、この公転軸を正逆にタイミングベルトプーリ，タイミングベルトを介して駆動する第５モータとよりなることを特徴とするウェーハ検査装置。
【請求項２】
請求項１記載のウェーハ検査装置に於いて、自転機構のウェーハを保持するチャックが、ウェーハの中央部又は外周部を真空吸着するバキュームチャックで、このバキュームチャックを回転可能に支持する回転軸が中空になされ、下端部にバキュームチューブが連結されていることを特徴とするウェーハ検査装置。
【請求項３】
請求項１記載のウェーハ検査装置に於いて、自転機構のウェーハを保持するチャックが、静電チャックであることを特徴とするウェーハ検査装置。
【請求項４】
請求項１記載のウェーハ検査装置に於いて、自転機構のウェーハを保持するチャックが、機械的チャックであることを特徴とするウェーハ検査装置。
【請求項５】
自転機構及び傾斜機構を収納したケーシングが、姿勢制御されながらテーブルに対しＸ方向，Ｙ方向に自由に移動可能になされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のウェーハ検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体ウェーハの割れ，傷等の欠陥やごみ，汚れ等の有無の目視による検査を容易にするウェーハ検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記の半導体ウェーハの目視検査作業は、図７に示すようにウェーハ１をバキュームピンセット２により保持し、スポット光源３の下でウェーハ１の方向を変えずに平面内で図示の如く公転させ、またウェーハ１の中心の公転軌跡Ｓの公転半径Ｒを連続的に変化させる公転操作、図８に示すようにウェーハ１を回転させ、バキュームピンセット２を９０°，１８０°ごとに持ち替える自転操作、図９に示すように任意の軸周りにウェーハ１を傾斜させる傾斜操作を行いながら、ウェーハ１の割れ，傷等の欠陥やごみ，汚れ等の有無を検査するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年、半導体ウェーハ１は大口径化，大重量化し、目視検査に於いて、ウェーハ１をバキュームピンセット２で保持し、公転，自転，傾斜などウェーハ１の姿勢をスポット光源３の下で様々な位置，角度に保つ手作業が困難且つ疲労を伴うものとなっている。また、検査能率も低下している。
【０００４】
このようなことから近時ウェーハ検査装置として、ウェーハを機械に保持させて自転，傾斜などウェーハの姿勢を自動的に変更させることのできる装置が提案（例えば特開平６−１６０２９２号公報参照）されている。
【０００５】
しかしながら、このウェーハ検査装置は、ウェーハを公転させることができず、ましてや公転の公転半径を連続的に任意に変更することは不可能であった。
そこで本発明は、ウェーハを機械に保持させて、自転，傾斜はもとより公転ならびに公転半径の変更等を自動的に安定且つ確実に行うことができて、ウェーハの目視検査を容易にし、検査能率を向上せしめるウェーハ検査装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明のウェーハ検査装置は、ウェーハを平面内で一定方向に姿勢を保持させてウェーハの軸心を中心に回転させる自転機構と、ウェーハを任意の方向に且つ平面に対し任意の角度に傾斜させる傾斜機構と、ウェーハを平面内で一定方向に姿勢を保持させた状態で平面に直角な回転軸の周りを公転させ且つその公転半径を連続的に変化させる公転機構とよりなるウェーハ検査装置において、前記自転機構が、ウェーハを保持するチャックと、チャックをこれに保持されるウェーハの中心回りに回転可能に支持する回転軸と、該回転軸を正逆回転する第１モータとよりなり、前記傾斜機構が、前記回転軸の外周に回転自在に嵌装され、チャック側の一端部に球形のジャーナルが設けられた傾斜軸と、ジャーナルをケーシングの上面に支承する球面軸受と、ステージリングに取り付けられ、前記傾動軸を所要範囲で傾動可能となす２軸ジンバルと、２軸ジンバルの各ジンバルアームを個別に正逆に傾動駆動する第２，第３モータとよりなり、前記公転機構が、前記自転機構及び傾斜機構を収納したケーシングの底部下面に、前記自転機構の中心軸と軸心を一致させて設けられた軸と、この軸に嵌合するベアリングが収納され雌ねじを備えた移動体と、この移動体が雌ねじにて螺合され、第４モータにて正逆回転される送り軸を備えた公転アームと、この公転アームが固定され、ベアリングにてテーブルに支持された公転軸と、この公転軸を正逆にタイミングベルトプーリ，タイミングベルトを介して駆動する第５モータとよりなることを特徴とする。
【０００７】
前記自転機構のウェーハを保持するチャックは、ウェーハの中央部又は外周部を真空吸着するバキュームチャックが好ましく、このバキュームチャックを上端に支持した回転軸は中空になされ、下端部にバキュームチューブが連結される。この他、ウェーハを保持するチャックは、静電チャック，機械的チャックでも良く、機械的チャックは例えば少くとも２本の保持具によりウェーハを外周側から挟持するチャック，その他が用いられる。
前記自転機構及び傾斜機構を収納したケーシングは、姿勢制御されながらテーブルに対し夫々Ｘ方向，Ｙ方向に自由に移動可能になされていることが好ましい。
【０００８】
【作用】
本発明のウェーハ検査装置によると、ウェーハを、自動的に平面内で一定方向に姿勢を保持して自転させ、また平面に対し任意の角度に傾斜させ、さらに公転させ且つその公転半径を連続的に変更することが、安定して確実に実施できる。
【０００９】
【実施例】
本発明のウェーハ検査装置の実施例について図面を参照して説明する。図１はウェーハ検査装置の平面図、図２は図１のＡ−Ａ線縦断面図で、図中１０は自転機構１１及び傾斜機構１２を収納したケーシングである。自転機構１１は、ウェーハＷの中央部を吸着して保持する円板状のバキュームチャック１３と、該バキュームチャック１３をウェーハＷの中心回りに回転可能に支持し、下端部にバキュームチューブ１４を連結した中空回転軸１５と、該中空回転軸１５の下端と連結され且つ後述する傾動軸の外周のブラケット１６に支持されて、中空回転１５を正逆回転する第１モータ１７とよりなる。
【００１０】
傾斜機構１２は、前記中空回転軸１５の外周に回転自在に嵌装され、バキュームチャック１３側の一端部外周に球形のジャーナル１８が設けられた管状の傾動軸１９と、ジャーナル１８ひいては前記自転機構１１をケーシング１０の上面に支承する球面軸受２０と、ケーシング１０の上面に設けられたステージリング２１に取り付けられ、前記傾動軸１９ひいては自転機構１１を所要範囲で傾動可能となす図３に示す２軸ジンバル２２と、この２軸ジンバル２２の各ジンバルアーム２３を図２に示すリンクアーム２４，２５を介して個別に正逆に傾動駆動するケーシング１０の外側面に設けられた第２モータ２６及び第３モータ２７とよりなる。
【００１１】
図１，図２に於いて、２８は公転機構で、この公転機構２８は、前記自転機構１１及び傾斜機構１２を収納したケーシング１０の底部下面に前記自転機構１１の中空中心軸１５と軸心を一致させて設けた軸２９と、この軸２９に嵌合するベアリング３０が収納され、雌ねじ３１を備えた移動体３２と、この移動体３２が雌ねじ３１にて螺合され、第４モータ３３にて正逆回転される送り軸３４を備えた公転アーム３５と、この公転アーム３５が上端に固定され、ベアリング３６及びこれを保持したブラケット３６′にてテーブル３７に支持された公転軸３８と、この公転軸３８を正逆にタイミングベルトプーリ３９，タイミングベルト４０を介して駆動する第５モータ４１とよりなる。
【００１２】
この公転機構２８に於いて、自転機構１１及び傾斜機構１２を収納したケーシング１０は、姿勢制御されながらテーブル３７に対しＸ方向，Ｙ方向に自由に移動可能になされている。即ち、ケーシング１０の上端部外周に設けた張出プレート４２の下側にローラ４３及び水平Ｙ方向規制ローラ４４が設けられ、ローラ４３が枠状のベースプレート４５上の
Ｘ方向に敷設したレール４６上に載り、水平Ｙ方向規制ローラ４４がレール４６の両側面を挟んでいて、ケーシング１０はローラ４３にてレール４６上をＸ方向に移動するようになっている。また、前記枠状のベースプレート４５の下側にローラ４７及び水平Ｘ方向規制ローラ４８が設けられ、ローラ４７がテーブル３７の上面に設置した枠状のベースプレート４９上のＹ方向に敷設したレール５０上に載り、水平Ｘ方向規制ローラ４８がレール５０の両側面を挟んでいて、ケーシング１０はベースプレート４５を介してローラ４８にてレール５０上をＹ方向に移動するようになっている。
【００１３】
このように構成された自転機構１１，傾斜機構１２，公転機構２８とよりなるウェーハ検査装置５１は、図４に示す如く作業台（光源，投光２種切換付）５２の略中央部に設置される。作業台５２の左側部にウェーハＷの供給側キャリヤ５３が設置され、これに隣接してウェーハ検査装置５１との間にウェーハＷの供給側移載ロボット５４が設置されている。作業台５２の右側部にウェーハＷの良品排出側キャリヤ５５と不良品排出側キャリヤ５６が設置され、これに隣接してウェーハ検査装置５１との間にウェーハＷの排出側移載ロボツト５７が設置されている。作業台５２の前側には、自転機構１１，傾斜機構１２，公転機構２８の始動用スイッチ５８、制御用スイッチ５９，６０と、ウェーハＷの良否分別スイッチ６１が設けられている。尚６２は、作業台５２上を清浄するクリーンベンチである。
【００１４】
然してウェーハＷを検査するには、先ず始動用スイッチ５８を押して供給側移載ロボット５４の作動により供給側キャリヤ５３に収容されたウェーハＷを取り出して、待機位置に位置しているウェーハ検査装置５１のバキュームチャック１３に載置し、真空吸着せしめる。次に制御用スイッチ５９を押して、自転機構１１の第１モータ１７を駆動してバキュームチャック１３を１８０°正逆回転すると共に、傾斜機構１２の第２モータ２６，第３モータ２７を駆動して２軸ジンバル２２の各ジンバルアーム２３を個別に適宜傾動してバキュームチャック１３を所要の角度θに傾斜させ、さらに制御用スイッチ６０を押して、公転機構２８の第５モータ４１を駆動して公転軸３８を回転し、その上端に固定された公転アーム３５を回転してバキュームチャック１３を公転し、且つ公転機構２８の第４モータ３３を駆動して公転アーム３５上の送り軸３４を正逆回転し、移動体３２を移動して、公転軸３８の中心とケーシング１０の中心即ちバキュームチャック１３の中空回転１５の垂直軸の中心との距離である公転半径Ｒを適宜変化させる。こうしてバキュームチャック１３に吸着されたウェーハＷは、自転，所要の角度θの傾斜，公転及び公転半径の連続的な変更が自動的に安定して確実に行われるので、ウェーハＷの目視検査は容易となる。
【００１５】
ウェーハＷの表面の目視検査が終了すると、ウェーハＷが元の供給位置に戻され、バキュームチャック１３の真空吸着が解除され、ウェーハＷは供給側移載ロボット５４によりバキュームチャック１３から取り出され、反転せしめられて、再びバキュームチャック１３に載置され、真空吸着せしめられる。そして、再び前記のように自転，所要角度θの傾斜，公転及び公転半径の連続的な変更が行われて、ウェーハＷの裏面の目視検査が行われる。
【００１６】
ウェーハＷの表裏の目視検査が終了すると、バキュームチャック１３を元の位置に戻して真空解除を行い、ウェーハＷの良否分別スイッチ６１を押して排出側移載ロボット５７の作動によりバキュームチャック１３からウェーハＷが取り出され、良品の場合は良品排出側キャリヤ５５に、不良品の場合に不良品排出側キャリア５６に収納される。
【００１７】
上記実施例において、ウェーハＷを目視検査する場合について説明したが、目視検査に限定されるものではなく、顕微鏡検査する場合にも適用できるものである。
また、上記実施例のバキュームチャック１３は円板状で、ウェーハＷの中央部を真空吸着しているが、図５のａ，ｂに示すように両端を上向きに屈曲した帯板状のバキュームチャック１３′となして、ウェーハＷの外周部の対向位置を真空吸着するようにしてもよい。また、静電チャックでもよく、さらには機械的なチャックとして、図６のａ，ｂに示すように回転軸６３の上端に十字状で外端が上向きに傾斜した受けチャック６４を設けて、この受けチャック６４にウェーハＷの外周テーパ部を支持するようにしてもよい。
【００１８】
尚、本発明は、ウェーハ検査装置としているが、検査するものはウェーハＷに限らず、液晶板その他薄板部品の検査にも適用できるものである。
【００１９】
【発明の効果】
以上の説明で判るように本発明のウェーハ検査装置によれば、ウェーハの自転，傾斜，公転及び公転半径の変更を、自動的に安定して確実に実施できるので、ウェーハの目視検査が容易となり、検査能率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウェーハ検査装置の一実施例を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線縦断面図である。
【図３】図２のウェーハ検査装置の傾斜機構における２軸ジンバルを示す斜視図である。
【図４】本発明のウェーハ検査装置が設置された作業台を示す平面図である。
【図５】本発明のウェーハ検査装置の自転機構におけるバキュームチャックの他の例を示すもので、ａは平面図、ｂは縦断面図である。
【図６】バキュームチャックに代わる機械的なチャックの一例を示すもので、ａは平面図、ｂは縦断面図である。
【図７】従来のウェーハ検査時のウェーハの公転操作を示す図である。
【図８】従来のウェーハ検査時のウェーハの自転操作を示す図である。
【図９】従来のウェーハ検査時のウェーハの傾斜操作を示す図である。
【符号の説明】
１０  ケーシング
１１  自転機構
１２  傾斜機構
１３  バキュームチャック
１４  バキュームチューブ
１５  中空回転軸
１７  第１モータ
１８  ジャーナル
１９  傾動軸
２０  球面軸受
２１  ステージリング
２２  ２軸ジンバル
２３  ジンバルアーム
２６  第２モータ
２７  第３モータ
２９  軸
３０  ベアリング
３１  雌ねじ
３２  移動体
３３  第４モータ
３４  送り軸
３５  公転アーム
３６  ベアリング
３７  テーブル
３８  公転軸
３９  タイミングベルトプーリ
４０  タイミングベルト
４１  第５モータ
【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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