(57)【要約】【課題】フットプリントの増大を招くことのない効率的な構成を実現できるとともに、精度の高いウェハ検査を行うことができるウェハ検査装置を提供する。【解決手段】カセット部２と、顕微鏡６およびウェハ１０移動させるＸＹステージ７を有するウェハ検査部３を備え、カセット部２は、ウェハ１０を保持するカセット４とエレベータ装置５を有し、ウェハ検査部３は、ＸＹステージ７上にカセット４の開口方向に直線移動可能で、カセット４内のウェハ１０の間に挿入可能なアーム片１８１，１８２によりウェハ１０を出し入れする搬送アーム１８、ＸＹステージ７上に垂直方向に移動可能で、垂直方向の移動により搬送アーム１８に対するウェハの受け渡しを行うウェハ回転載置台２２を有し、ウェハ１０の中心をウェハ回転載置台２２の回転中心に合致させるセンタリングとウェハのオリエンテーションを検出する機能を有する。【選択図】    図２
2004172480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハを収容するカセット部と、ウェハ面を観察する光学観察手段および該光学観察手段に対してウェハを直交する２方向に移動させるステージを有するウェハ検査部とを備え、
前記カセット部は、
ウェハを積層方向に多数保持するカセットと、該カセットを前記ウェハの積層方向に移動させるエレベータ手段と、を具備し、
前記ウェハ検査部は、
前記ステージ上に、前記カセットの開口方向に直線移動可能に設けられるとともに、前記カセット内のウェハの間に挿入可能なウェハ保持部を有し、該ウェハ保持部に保持されたウェハを前記カセットから出し入れするため搬送する搬送手段と、
前記ステージ上に、前記搬送手段の下方から上方まで垂直方向に移動可能に設けられ、前記垂直方向の移動により前記搬送手段に対する前記ウェハの受け渡しを可能にしたウェハ回転載置台と、
前記ウェハの中心を前記ウェハ回転載置台の回転中心に合致させるセンタリング手段と、
前記ウェハ回転載置台に載置されたウェハのオリエンテーションを検出する検出手段と、を具備したことを特徴とするウェハ検査装置。
【請求項２】
ウェハを収容するカセット部と、ウェハ面を観察する光学観察手段および該光学観察手段に対してウェハを直交する２方向に移動させるステージを有するウェハ検査部とを備え、
前記カセット部は、
ウェハを積層方向に多数保持するカセットと、該カセットを前記ウェハの積層方向に移動させるエレベータ手段と、を具備し、
前記ウェハ検査部は、
前記ステージ上に設けられたウェハ回転載置台と、
前記ステージ上に、前記カセットの開口方向に直線移動可能に設けられるとともに、前記カセット内のウェハの間に挿入可能なウェハ保持部を有し、該ウェハ保持部に保持されたウェハを前記カセットから出し入れするため搬送し、且つ前記ウェハ回転載置台の下方から上方まで垂直方向に移動可能に設けられ、前記垂直方向の移動により前記ウェハ回転載置台に対する前記ウェハの受け渡しを可能にした搬送手段と、
前記ウェハの中心を前記ウェハ回転載置台の回転中心に合致させるセンタリング手段と、
前記ウェハ回転載置台に載置されたウェハのオリエンテーションを検出する検出手段と、を具備したことを特徴とするウェハ検査装置。
【請求項３】
前記センタリング手段は、前記搬送手段側に設けられた２個のピンと、前記搬送手段の移動により前記ピントとともに前記ウエハを挟み込むことで前記ウェハの中心を前記ウェハ回転載置台の回転中心に合致させる芯出し用ピンとからなることを特徴とする請求項１または２記載のウェハ検査装置。
【請求項４】
前記搬送手段は、前記ステージ上に設けられた基端部と、この基端部から水平方向に平行に突出した一対のアーム片を有し、前記アーム片を前記カセット内のウェハの間に挿入可能な厚み寸法に形成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のウェハ検査装置。
【請求項５】
前記ウェハ回転載置台は、前記搬送手段の一対のアーム片の間に配置され、前記ウェハの直径より僅かに小さい直径の円形状をなすとともに、周縁部に前記アーム片を避けるような切欠きが形成されていることを特徴とする請求項４記載のウェハ検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハの外観検査や膜厚検査などに用いられるウェハ検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体ウェハなどの外観検査、膜厚検査あるいは欠陥検査などに用いられるウェハ検査装置には、ＸＹステージを有する顕微鏡と、ウェハを搬送する搬送ロボットと、ウェハを収容するカセットを載置するカセット台の組合せにより構成されるものが多く用いられている。
【０００３】
このような装置では、基本的に、顕微鏡、搬送ロボットおよびカセット台をそれぞれ独立したユニットで構成しており、これらを組合せてシステム化することにより、各ユニットの配置や機種の選択に自由度をもたせることができるなど、優れた効果を得られるようにしている。
【０００４】
図４は、特許文献１に開示される第１の従来例を示すもので、ここでは、液晶ガラス基板を被検体としたものを示している。この場合、搬送装置１０１の搬送アーム１０２は、紙面に対して上下方向、回転方向および１軸方向に水平移動可能に構成されていて、固定カセット台１０３上に位置決め固定されたカセット１０４からガラス基板を取り出して顕微鏡１０５のＸＹステージ１０６上に移送する。この移送の後、搬送アーム１０２はガラス基板の検査中、ＸＹステージ１０６の移動に支障をきたさない位置に停止している。そして、顕微鏡１０５による基板検査の終了後、搬送アーム１０２は、再びＸＹステージ１０６の方向に移動し、ガラス基板の真下に侵入する。この後、搬送アーム１０２は上方に移動することによって、ガラス基板をＸＹステージ１０６の上方に持ち上げ、結果、搬送アーム１０２上に移される。次に、搬送アーム１０２はＸＹステージ１０６から離れ、カセット１０４の方向に移動、回転しながら近づいて、カセット１０４内にガラス基板を挿入する。ガラス基板挿入後、搬送アーム１０２は下方に僅かに移動する。これにより、ガラス基板はカセット１０４内の基板受け部（図示しない）上に載置収納される。この後、搬送アーム１０２は、一旦、カセット１０４から離れて、次に取り出すべきガラス基板の高さにまで上昇した後、再び、カセット１０４内に侵入する。そして、次のガラス基板を基板受け部から持ち上げ、カセット１０４から取り出し、顕微鏡１０５のＸＹステージ１０６方向に移送する。このような工程を順次繰り返しすことによりガラス基板の自動搬送および検査が行われる。
【０００５】
ところが、このような第１の従来例のものは、顕微鏡１０５（ＸＹステージ１０６）、搬送ロボットとしての搬送アーム１０２、カセット台としての固定カセット台１０３は、それぞれ独立したユニットで構成されるため、各ユニットの配置や機種の選択に自由度をもたせることができるが、その反面で、装置の占有面積、所謂フットプリントが大きくなり、また、個々のユニットが単独装置であることから、価格的に高価なものになるという問題が生じる。
【０００６】
そこで、それぞれ独立したユニットの一部を共用するようにした考えのものがある。
【０００７】
図５は、同じく特許文献１に開示される第２の従来例を示すものである。
【０００８】
この第２の従来例は、顕微鏡１０５のＸＹステージ１０６のＸステージ１０６ａに搬送アーム１０２が併設されたものを示している。この場合、カセット１０４は、ステップモータで上下する図示しないエレベータ装置に載置されている。また、搬送アーム１０２と別な搬送アーム１０７がカセット１０４と基板一時載置台１０８の間を１軸方向に移動するようになっている。そして、ガラス基板の受け取りは、まずエレベータを上昇して、カセット１０４内の検査対象基板と、その直ぐ下の基板の中間に搬送アーム１０７が同位置になったとき、エレベータを停止する。その後、搬送アーム１０７がカセット１０４内に侵入する。搬送アーム１０７がカセット１０４に入るとエレベータが下降し、ガラス基板を搬送アーム１０７上に載置する。このとき搬送アーム１０７に取り付けられた真空吸着装置が働き、搬送アーム１０７上にガラス基板が固定される。この状態で搬送アーム１０７が基板一時載置台１０８上まで移動する。この基板一時載置台１０８は上下方向にのみ動くようになっており、搬送アーム１０７がガラス基板をカセット１０４から引き出した後、基板一時載置台１０８が上方に動き、ガラス基板を受け取り一時載置する。次に、ＸＹステージ１０６のＸステージ１０６ａの搬送アーム１０２が基板一時載置台１０８の下方に入り込み、基板一時載置台１０８が下方に移動することでガラス基板を受け取り、その後、搬送アーム１０２を移動してガラス基板をＸステージ１０４ａ上に載置させ、検査を実行する。
【０００９】
ところが、このようにしても、新たに搬送アーム１０７を設けたり、カセット台としてエレベータ装置を設けるようになるため、フットプリントを小さくできることにならず、単独装置の価格的な低減にもならない。
【００１０】
そこで、第２の従来例の装置において、Ｘステージ１０６ａを直接カセット１０４に入り込めるような構成とすることで、搬送アーム１０７と基板一時載置台１０８を省略することも考えられる。
【００１１】
ところが、このようにすると、例えば、ガラス基板に代えて半導体ウェハを取り扱うような場合を考えると、測定ヘッド（ここでは顕微鏡の対物レンズ）に対し安定してウェハを保持するのに十分なＸステージの厚さ寸法を確保するのが難しくなる。つまり、カセット１０４でのウェハとウェハの間隔は、６インチカセットで４．７ｍｍ、８インチカセットで６．３ｍｍ程度である。これにより、これらウェハの隙間に入り込み、ウェハと干渉しないようにするには、Ｘステージ１０６ａの厚さは２〜３ｍｍ程度と極めて薄いものとなる。また、Ｙステージ上のガイドレールに対するＸステージ１０６ａの連結部は、Ｘステージ１０６ａを最大に突出させた時の基端部側のみとなり、所謂片持ち状態となる。これらの理由からＸステージ１０６ａの姿勢を水平状態に保つのが難しく、実際にウェハをＸステージ１０６ａに載置して測定ヘッドまで移送した場合、特に、測定ヘッドとして焦点深度の小さい高倍対物レンズが用いられる場合は、その都度ピント合わせが必要となり、操作上の問題が出てくる。
【００１２】
このため、カセット１０４から基板を取り出すのに、搬送アーム１０２と１０７を有する搬送用ロボットが別途必要となってしまい、フットプリントを小さくできることにならない。
【００１３】
また、このようにした第１および第２の従来例の装置は、ウェハを取り扱うような場合、回転装置がないため、つまり、ウェハのオリフラ検出機能（ここで、オリフラとはオリエンテーションフラットの略称で、ウェハのパターン方向を決める基準である。以下、オリフラと呼ぶ）やステージに対するウェハの整列機能がなく、実際の検査は不便なものになってしまう。
【００１４】
ここで、液晶ガラス基板とウェハとの場合のステージ上での芯出しアライメントの違いについて簡単に説明する。
【００１５】
液晶ガラス基板は、一般に透明な長方形であり、ウェハは不透明な円形の円周にオリエンテーションとしてオリフラやノッチ（ウェハ円周に加工されたＩＣパターンの方向を決めるＶ溝）が形成されている。これらの被検物をステージに載置する場合、表面のパターンが観察し易いように、ステージの所定の位置に、かつ所定の方向で置かれるが、ここでは所定の位置に置くことを「芯出し」、所定の方向に置くことを「アライメント」と称する。液晶ガラス基板の場合、最も簡単には、カセット内での基板の収納方向は一致しており、芯出し、アライメント共にステージ上にステージの走り方向（ＸＹ移動方向）に合わせた当てつけ板を直交させて２個取付け、ガラス基板が搬送され、ステージ上に置かれたときに、直交する２辺を片側から当てつけ板にシリンダ等で押し付ければよい。これに対してウェハはカセット内でのオリフラの方向、位置が共に決まっておらず、その都度、オリフラの位置出し方向の検出（アライメント）を行わなければならない。
【００１６】
このようなオリフラの位置出し方向の検出方法として、例えば図６に示すようにしたものがある。この場合、搬送アームによってカセットから引き出されたウェハ２０１をウェハ回転載置台２０２に載置する。次に、ウェハ２０１と回転載置台２０２の中心を一致させる一対のブロック２０３、２０４を動かし、ウェハ２０１を両側から挟み付けることによりウェハ２０１の芯出しを行う。この後、ウェハ２０１が回転する。そして、ウェハ２０１の周縁部を上下方向から挟むように取付けられた発光部／受光部からなるセンサ２０５により、ウェハ２０１外周縁の形状をセンシングしてオリフラ２０１ａを検知し、その後、オリフラ２０１ａの位置情報をもって図示しないステージの走り方向に対してウェハ２０１上のＩＣパターンが平行となるように回転載置台２０２を回転し、アライメントを終了する。
【００１７】
ここで、ウェハの芯出しとアライメント作業では、芯出しが先に行われる。この理由は、ウェハがカセット内にあるときウェハの中心は所定の位置に対して、一般的にカセットの開口方向に±５ｍｍ、その直交方向に±２ｍｍ程度偏芯して置かれる。カセットの開口方向に±５ｍｍ偏芯している理由は、ウェハはカセット開口方向に対して自由な位置が取れるが、ウェハがカセットより大きく飛び出さないようにセンサが配置されているからで、また、その直交方向に±２ｍｍ程度偏芯しているのは、カセットの開口幅が、ウェハの径より２ｍｍ程度広いことによる。しかし、このままの状況でウェハを回転載置台に載せて回転すると、偏芯が大きくなるため、センサによるオリフラの検出範囲が狭いことから位置検出ができないことがある。このことから、一般には、所定の位置に対する偏芯量は、１ｍｍ程度以内としていることが多い。
【００１８】
また、最近では、カセット開口付近にセンサを配置して、ウェハがアームで引き出されるときに、その中心を求め、ウェハを回転載置台に置く非接触の芯出し方法も実用化されている。
【００１９】
いずれにしても、ウェハの場合は、オリフラを検出するための回転載置台とセンサが必要であり、また、ウェハの場合、一般的に不透明なことから透過観察のような検査がないことから、回転載置台そのものがステージのウェハ載置部を兼ねることも特徴である。
【００２０】
次に、ウェハを対象とした装置として、特許文献２に開示される第３の従来例について説明する。
【００２１】
この第３の従来例では、ＸＹステージの上側軸板（ここではＸステージ）の片側にカセットとエレベータ装置が装備されるとともに、搬送アームが取り付けられている。また、顕微鏡の対物レンズの下方には回転載置台が上下移動可能に設けられている。ウェハの搬送は、搬送アームの高さにカセット内のウェハとウェハの中間位置が合致するようにエレベータが上下し、停止する。次に、搬送アームがカセットに入り込み停止し、エレベータが降下してウェハを搬送アーム上に移し替える。ウェハが搬送アームに取り付けられた真空吸着装置により固定されると、搬送アームはカセットから退出し、回転載置台上に停止する、その後、回転載置台が上昇しウェハを受け取り真空吸着してウェハを固定するようにしている。
【００２２】
このようにすれば、ステージが移動可能範囲のどこにあっても、カセットと搬送アームの位置が変わらないので、ウェハを取り出すことができるようになる。
【００２３】
しかし、このような第３の従来例のものは、重量の大きいカセットとエレベータ装置をステージ上に載せているため、例えばスプリングでステージを釣るなどの重量対策を施さねばならない。つまり、最近の８インチ、１２インチ、あるいはウェハダイシング用のフレームに貼り付けられたウェハのように重量的にかなり重いものを対象とすると、ＸＹステージのＸ軸板に重いエレベータ装置とカセットが装着されることになるため、大掛かりな重量対策を必要とすると共に、ステージ操作が重くなり使い勝手の悪いものになるという問題を生じる。
【００２４】
このような第１乃至第３の従来例を改良したものとして、Ｘステージに搬送アームとウェハ載置台を設けるだけで、カセットエレベータはステージと分離独立させものがある。
【００２５】
図７は、特許文献１に開示される第４の従来例を示すものである。
【００２６】
この第４の従来例では、ステージの重量対策をエレベータ部のステージからの分離により解消している。この場合、搬送アーム３０１は、台車３０１ａとの間にパンタグラフ機構３００をもっており、図示しないシリンダまたはモータで上下動可能になっている。台車３０１ａは、図示しないＸＹステージの上板、つまりＸ軸板上に配置されたガイドレールに沿って移動自在に設けられていて、図示しないモータにより、水平移動が可能になっている。一方、カセット３０２は、図示しないエレベータユニットに載置され、上下方向に移動可能になっている。エレベータユニットはＸＹステージと独立し、装置全体を載せるベース板に取り付けられる。また、ウェハ載置台３０３は、回転可能にＸＹステージのＸ軸板に取り付けられている。
【００２７】
このような構成において、搬送アーム３０１がパンタグラフ機構３００により上点位置まで動いたとき、カセットエレベータはカセット３０２のウェハ３０４とウェハ３０４の中間位置が搬送アーム３０１の位置と同じくなるように上下動して停止する。この状態で、台車３０１ａがカセット３０２の方向に動き、搬送アーム３０１がカセット内の定位置に来たときに停止する。その後、エレベータが下降して、ウェハ３０４をカセット３０２から搬送アーム３０１に移し替える。ウェハ３０４が搬送アーム３０１に載置されると、搬送アーム３０１上の図示しない真空吸着装置が働き、ウェハ３０４が搬送アーム３０１に固定される。その後、台車３０１ａが動いてウェハ３０４をカセット３０２から引き出し、ウェハ載置台３０３の真上で停止する。このとき、パンタグラフ機構３００により搬送アーム３０１を下降させて、ウェハ３０４をウェハ載置台３０３上に移し替える。ここで、ウェハ３０４は、ウェハ載置台３０３上の図示しない真空吸着装置で固定され、かつ、ウェハ載置台３０３とともに一体に回転させられる。回転するウェハ３０４の外周部には、図示しないオリフラを検出するセンサが配置されており、このセンサがオリフラを検出すると、オリフラの方向をＸＹステージの動きの方向に対して指定された位置関係にしてウェハ載置台３０３の回転を停止させる。この後、ウェハ載置台３０３上の対物レンズとＸＹステージの操作でウェハ３０４に対する検査が行われる。また、対物レンズがウェハ載置台３０３より離れて位置している場合はウェハ載置台３０３の吸着を解除した後、搬送アーム３０１がパンタグラフ機構３００によって、持ち上げられ、対物レンズ下の、他のウェハ載置台に載せ換えられ、他の検査が行われる。これらの検査の後、ウェハ３０４は、これまで述べたと逆の手順でカセット３０２に収納される。
【００２８】
【特許文献１】
特開平６−２２９９３４号公報
【００２９】
【特許文献２】
特公昭５６−５０４１０号公報
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような第４の従来例のものは、ウェハ独特の検査装置としては、以下述べるような不具合がある。つまり、ウェハ３０４のオリフラ検出は、ウェハ外周部に配置されたセンサで行われるが、このためにはウェハ３０４とウェハ載置台３０３の中心を一致させておく必要がある。ところが、第４の従来例のものには、オリフラ検出に必須の芯出し機構が存在していない。このため、例え、芯出しなしにオリフラを検出できたとしても、ウェハ３０４の中心がずれているため、ウェハ３０４上の同一ポイントを繰り返して観察しようとした場合、指定ポイントを探すのに時間がかかることになる。一般に、ウェハ検査では、アライメントマークなど、全てのウェハの同一箇所を繰り返して観察することが多く、このための作業能率に多大な悪影響を与えることになる。また、搬送アーム３０１がパンタグラフ機構３００で上下することから、ウェハ３０４をウェハ載置台３０３上に載せるために下降するとき、搬送アーム３０１は斜めに下降するようになるので、ウェハ３０４をウェハ載置台３０３上に載置する際の位置精度が悪くなり、その後の検査の精度にも悪影響を与えるという問題も生じる。
【００３１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、フットプリントの増大を招くことのない効率的な構成を実現できるとともに、精度の高いウェハ検査を行うことができるウェハ検査装置を提供することを目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明によれば、ウェハを収容するカセット部と、ウェハ面を観察する光学観察手段および該光学観察手段に対してウェハを直交する２方向に移動させるステージを有するウェハ検査部とを備え、前記カセット部は、ウェハを積層方向に多数保持するカセットと、該カセットを前記ウェハの積層方向に移動させるエレベータ手段と、を具備し、前記ウェハ検査部は、前記ステージ上に、前記カセットの開口方向に直線移動可能に設けられるとともに、前記カセット内のウェハの間に挿入可能なウェハ保持部を有し、該ウェハ保持部に保持されたウェハを前記カセットから出し入れするため搬送する搬送手段と、前記ステージ上に、前記搬送手段の下方から上方まで垂直方向に移動可能に設けられ、前記垂直方向の移動により前記搬送手段に対する前記ウェハの受け渡しを可能にしたウェハ回転載置台と、前記ウェハの中心を前記ウェハ回転載置台の回転中心に合致させるセンタリング手段と、前記ウェハ回転載置台に載置されたウェハのオリエンテーションを検出する検出手段と、を具備したことを特徴としている。
【００３３】
請求項２記載の発明は、ウェハを収容するカセット部と、ウェハ面を観察する光学観察手段および該光学観察手段に対してウェハを直交する２方向に移動させるステージを有するウェハ検査部とを備え、前記カセット部は、ウェハを積層方向に多数保持するカセットと、該カセットを前記ウェハの積層方向に移動させるエレベータ手段と、を具備し、前記ウェハ検査部は、前記ステージ上に設けられたウェハ回転載置台と、前記ステージ上に、前記カセットの開口方向に直線移動可能に設けられるとともに、前記カセット内のウェハの間に挿入可能なウェハ保持部を有し、該ウェハ保持部に保持されたウェハを前記カセットから出し入れするため搬送し、且つ前記ウェハ回転載置台の下方から上方まで垂直方向に移動可能に設けられ、前記垂直方向の移動により前記ウェハ回転載置台に対する前記ウェハの受け渡しを可能にした搬送手段と、前記ウェハの中心を前記ウェハ回転載置台の回転中心に合致させるセンタリング手段と、前記ウェハ回転載置台に載置されたウェハのオリエンテーションを検出する検出手段と、を具備したことを特徴としている。
【００３４】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記センタリング手段は、前記搬送手段側に設けられた２個のピンと、前記搬送手段の移動により前記ピントとともに前記ウエハを挟み込むことで前記ウェハの中心を前記ウェハ回転載置台の回転中心に合致させる芯出し用ピンとからなることを特徴としている。
【００３５】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記搬送手段は、前記ステージ上に設けられた基端部と、この基端部から水平方向に平行に突出した一対のアーム片を有し、前記アーム片を前記カセット内のウェハの間に挿入可能な厚み寸法に形成したことを特徴としている。
【００３６】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記ウェハ回転載置台は、前記搬送手段の一対のアーム片の間に配置され、前記ウェハの直径より僅かに小さい直径の円形状をなすとともに、周縁部に前記アーム片を避けるような切欠きが形成されていることを特徴としている。
【００３７】
この結果、本発明によれば、装置のフットプリントの増大を招くことのない効率的な構成を実現でき、しかも、ウェハの芯出しとアライメント機能を持ち合わせることにより、精度の高いウェハ検査を行うことができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に従い説明する。
【００３９】
図１は、本発明が適用されるウェハ検査装置の概略構成で、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図を示している。
【００４０】
図において、１は装置本体で、この装置本体１には、基板として後述するウェハ１０を収納するカセット部２とウェハ１０を検査するためのウェハ検査部３が設けられている。
【００４１】
カセット部２には、複数のウェハ１０を収納するカセット４が設けられている。このカセット４には、エレベータ装置５が設けられ、エレベータ装置５によりカセット４全体を上下方向に移動できるようになっている。
【００４２】
ウェハ検査部３には、ウェハ１０に対して光学的な観察を行うための光学観察手段としての顕微鏡６とウェハ１０を載置してＸＹ軸方向に移動可能にしたＸＹステージ７が設けられている。
【００４３】
顕微鏡６には、対物レンズ６ａと鏡筒６ｂが設けられている。対物レンズ６ａは、所定位置に移動されたＸＹステージ７上のウェハ１０表面の像を拡大するものである。鏡筒６ｂは、対物レンズ６ａによって拡大された観察像を装置本体１の前面まで導く光学系（不図示）を有するとともに、この観察像（ウェハ表面の像）を接眼レンズ６ｃを介して観察者が目視観察できるようにしている。
【００４４】
なお、図面中８は、操作部で、この操作部８は、観察者が装置全体を操作するための各種のスイッチ類が設けられている。
【００４５】
図２は、カセット部２とウェハ検査部３を、さらに詳細に説明するためのものである。図において、１１はベース板で、このベース板１１上には、カセット部２とウェハ検査部３が並べて設けられている。
【００４６】
カセット部２には、カセット４が設けられている。このカセット４は、対峙する１対の側壁４ａ、４ｂを有している。これら側壁４ａ、４ｂの対向する面には、水平方向に沿ったスロット４ｃが上下方向に多数形成され、これら側壁４ａ、４ｂの相対向して位置されるスロット４ｃによりウェハ１０を積層方向に多数保持するようになっている。
【００４７】
カセット４には、エレベータ手段として、エレベータ装置５が設けられている。このエレベータ装置５は、コントローラにより制御されるモータ（ともに不図示）により位置決めされるとともに、ウェハ１０を積層方向に上下動される。この場合、エレベータ装置５は、カセット４を各スロット４ｃ間のピッチで上下動させることができるようになっている。
【００４８】
一方、ウェハ検査部３には、ＸＹステージ７が設けられている。このＸＹステージ７は、Ｙステージ７１と上板としてのＸステージ７２を有している。Ｙステージ７１は、カセット４からのウェハ１０の引き出し方向（カセット４の開口方向）に沿って細長い矩形板状をなすもので、ベース板１１上にウェハ１０の引き出し方向（カセット４の開口方向）と直交する方向（図示Ｙ軸方向）に配置されたリニアガイド１２に沿って移動可能になっている。この場合、Ｙステージ７１は、図示しないコントローラで制御されるモータ１３により回転されるボールネジ１４を介して直線移動される。
【００４９】
Ｙステージ７１上には、Ｘステージ７２が設けられている。Ｘステージ７２は、Ｙステージ７１上にウェハ１０の引き出し方向（カセット４の開口方向）、つまり図示Ｘ軸方向に配置されたリニアガイド１５に沿って移動可能になっている。この場合、Ｘステージ７２は、図示しないコントローラで制御されるモータ１６（Ｙステージ７１上に設けられている。）により回転されるボールネジ１７を介して直線移動される。
【００５０】
Ｘステージ７２上には、搬送手段として搬送アーム１８が設けられている。搬送アーム１８は、Ｘステージ７２上に取り付けられた基端部１８０と、この基端部１８０から水平方向に平行に突出したウェハ保持部としての一対のアーム片１８１、１８２が設けられたものである。この場合、アーム片１８１、１８２は、カセット４内に積層保持されたウェハ１０の間に挿入できる程度の厚み寸法からなっている。また、アーム片１８１、１８２には、ウェハ１０を載せて吸着保持するための複数（それぞれ２個ずつ）の吸着パッド１９が設けられている。さらに、アーム片１８１、１８２の基端部１８０への付け根には、ウェハ１０の芯出しを行うセンタリング手段を構成するノックピン２１１、２１２が設けられている。
【００５１】
そして、このような搬送アーム１８は、Ｘステージ７２上にウェハ１０の引き出し方向（Ｘ軸方向）に配置されたリニアガイド２１に沿って移動可能になっている。この場合、搬送アーム１８は、図示しないコントローラで制御されるモータとタイミングベルト（ともに不図示）により直線移動される。
【００５２】
これにより、搬送アーム１８は、Ｘステージ７２がカセット４の開口方向に限界位置まで移動した状態で、さらに、カセット４内に向かう方向に移動することで、アーム片１８１、１８２がカセット４内に挿入されるようになる。
【００５３】
Ｘステージ７２上には、ウェハ回転載置台２２が設けられている。このウェハ回転載置台２２は、搬送アーム１８のアーム片１８１、１８２の間に配置され、ウェハ１０の直径より僅かに小さい直径の円形状をなすとともに、周縁部にアーム片１８１、１８２を避けるような切欠き２２１、２２２が形成されている。また、ウェハ回転載置台２２は、搬送アーム１８の下方から上方まで垂直方向に移動可能になっていて、搬送アーム１８上でウェハ１０の芯出しが行われた後、搬送アーム１８面の上方まで移動することで、ウェハ１０を載置し、一方、搬送アーム１８の上方から下方までの移動により、載置しているウェハ１０を搬送アーム１８側に移し替えるようになっている。つまり、垂直方向の移動により搬送アーム１８に対するウェハ１０の受け渡しを可能にしている。さらに、ウェハ回転載置台２２は、ウェハ１０の載置面に複数の吸着パッドまたは吸着用の同心円状の溝（ともに不図示）が設けられ、ウェハ１０を固定し、この状態で回転するようになっている。この場合、ウェハ回転載置台２２は、搬送アーム１８の上方で回転しても、搬送アーム１８と干渉しない高さになるように図示しないコントローラで制御されている。
【００５４】
ベース板１１上には、搬送アーム１８のノックピン２１１、２１２とともにセンタリング手段を構成するウェハ１０の芯出し用のピン２３が設けられている。このピン２３は、搬送アーム１８によるウェハ１０の搬送時は、搬送アーム１８の下方に位置し、ウェハ１０がウェハ回転載置台２２上まで移動すると、ノックピン２１１、２１２と同じ高さになるまで上昇し停止する。そして、搬送アーム１８のノックピン２１１、２１２とともに、ウェハ１０を挟み込むようにして、ウェハ回転載置台２２の回転中心にウェハ１０の中心を合致させ芯出しを行うようにしている。この芯出し後は、ピン２３は、上述と逆の手順で元の位置に戻るようになっている。
【００５５】
Ｘステージ７２上には、ウェハ１０のオリエンテーション、ここではオリフラの位置を検出する検出手段としての反射型のセンサ２４が設けられている。このセンサ２４は、ウェハ回転載置台２２上に載置されたウェハ１０の周縁部に光を当てて、その反射光を検出するもので、反射光が検出されない状態でオリフラを検出するものである。
【００５６】
なお、ベース板１１上には、上述した顕微鏡６、エレベータ装置５の他に、各種コントローラの電装部品が配置される。
【００５７】
次に、このように構成した実施の形態の動作を説明する。
【００５８】
まず、ウェハ検査の前処理を指示すると、エレベータ装置５によりカセット４が上方向または下方向に移動し、検査対象のウェハ１０とその真下ウェハ１０の中間位置が搬送アーム１８の高さに一致したところで停止する。
【００５９】
エレベータ装置５が停止すると、搬送アーム１８は、リニアガイド２１に沿ってカセット４の方向に移動し、アーム片１８１、１８２をカセット４内の検査対象のウェハ１０とその真下ウェハ１０の間に挿入し、ウェハ１０を受け取る所定位置に停止する。
【００６０】
ウェハ１０がカセット４から飛び出している場合は、搬送アーム１８のノックピン２１１、２１２がウェハ１０をカセット４内の受け渡し位置へ戻す。
【００６１】
この後、エレベータ装置５によりカセット４がスロット４ｃの１ピッチ分だけ降下し停止する。これにより、ウェハ１０は、搬送アーム１８のアーム片１８１、１８２上に載せ替えられる。また、アーム片１８１、１８２の吸着パッド１９が吸着を開始して、ウェハ１０をアーム片１８１、１８２上に固定する。
【００６２】
この後、搬送アーム１８は、ウェハ１０を保持した状態で、リニアガイド２１に沿って後退し、ウェハ１０をウェハ回転載置台２２上に位置させる。
【００６３】
次に、アーム片１８１、１８２の吸着パッド１９による吸着をオフにする。そして、芯出し用のピン２３を搬送アーム１８のノックピン２１１、２１２と同じ高さまで上昇させ、これらピン２３とノックピン２１１、２１２によりウェハ１０を挟み込んで、ウェハ回転載置台２２の中心にウェハ１０の中心を合致させる。この場合、ピン２３とノックピン２１１、２１２によりウェハ１０の挟み込みは、搬送アーム１８を僅かにカセット４方向に動かし、ノックピン２１１、２１２によりウェハ１０をピン２３に押し付けることで、ウェハ１０の芯出しを精度よく行うことができる。ウェハ１０の芯出し動作後は、ピン２３は、上述と逆の手順で元に位置に戻る。
【００６４】
搬送アーム１８上でウェハ１０の芯出し動作が終了すると、ウェハ回転載置台２２が搬送アーム１８の上方まで上昇し、搬送アーム１８に代わってウェハ１０を載置する。この場合、ウェハ１０のウェハ回転載置台２２への移し替えを終えた搬送アーム１８は、ウェハ１０とノックピン２１１、２１２との干渉を避けるため数ミリ、例えば５ｍｍ程度ウェハ回転載置台２２から離れる方向に移動して停止する。
【００６５】
ウェハ回転載置台２２は、吸着パッドの吸着をオンして、ウェハ１０を載置面に固定する。次に、ウェハ回転載置台２２とともにウェハ１０を回転させ、反射型のセンサ２４によりオリフラ位置を検出する。この場合、センサ２４は、常時、ウェハ１０の周縁部に光を当て、その反射光を検出していて、反射光が検出されないことでオリフラを検出する。
【００６６】
そして、センサ２４によりオリフラが検出されると、この検出データに基づいてウェハ回転載置台２２を回転して、ウェハ１０のオリフラ位置が所定の位置に来るようにして停止する。
【００６７】
以上で、ウェハ１０の検査前処理が完了し、実際のウェハ１０の検査が開始される。この場合、ＸＹステージ７のＹステージ７１とＸステージ７２を操作して、ウェハ１０上の検査したい部位を顕微鏡６の対物レンズ６ａに対応する位置まで移動させることにより、対物レンズ６ａによって拡大された観察像（ウェハ表面の像）を接眼レンズ６ｃを介して目視観察するなどすることで検査を行う。
【００６８】
その後、ウェハ１０の検査が完了すると、ウェハ１０はこれまで述べてきた逆の手順でカセット４内まで送り返され、以下、カセット４内の全てのウェハ１０に対し上述した動作が繰り返し実行される。
【００６９】
従って、このようにすれば、ＸＹステージ７の上方に顕微鏡６の対物レンズ６ａ（測定ヘッド）を配置するとともに、ＸＹステージ７のＸステージ７２上にカセット４のウェハ１０を搬送するための搬送アーム１８を設け、この搬送アーム１８をエレベータ装置５により上下動されるカセット４の開口部に対して直進移動させる構成とすることにより、第１の従来例で述べた顕微鏡（ＸＹステージ）、搬送アーム、固定カセット台をそれぞれ独立したユニットで構成したものと比べ、効率的な構成が実現でき、装置の占有面積、所謂フットプリントの増大を防ぐことができるとともに、価格的に安価にできる。
【００７０】
また、搬送アーム１８は、ウェハ１０の搬送のみを担うようにしたので、第２の従来例で述べたＸステージにウェハ搬送手段を兼ねて直接カセット内に入り込ませるため、Ｘステージを薄型に形成するとともに、片持ち構造にしたものと比べ、搬送アーム１８で搬送してＸステージ７２のウェハ回転載置台２２上に載置されるウェハ１０を安定した姿勢で保持することができ、精度の高いウェハ検査を行うことができる。
【００７１】
さらに、ウェハ検査部３のＸＹステージ７とカセット部２のエレベータ装置５とを切り離し、それぞれ独立して配置するようにしたので、第３の従来例で述べたステージ上に搬送アームとエレベータ装置を配置したものと比べ、ＸＹステージ７の重さ対策を緩和することができるとともに、ステージ操作もスムーズに行うことができ、使い勝手も改善できる。
【００７２】
さらに、搬送アーム１８側に設けたノックピン２１１、２１２とベース板１１上に設けた芯出し用のピン２３の作用によりウェハ１０の正確な芯出しが行われ、この状態で、搬送アーム１８からウェハ回転載置台２２上へウェハ１０の移し替えが行われるようになるので、第４の従来例で述べたウェハの中心と回転載置台の回転中心を一致さることができないものと比べて、精度の高いウェハ検査を実現することができる。
【００７３】
さらに、従来の回転載置台はウェハの中心部分のみを保持する比較的面積の小さいものであったが、ウェハ回転載置台２２は、ウェハ１０の載置面積を大きくした構成としている。つまり、ウェハ回転載置台２２は、搬送アーム１８のアーム片１８１、１８２の間に配置され、ウェハ１０の直径より僅かに小さい直径の円形状をなすとともに、周縁部にアーム片１８１、１８２を避けるような切欠き２２１、２２２を形成した、所謂小判形形状をしている。このようにウェハ１０の載置面積を大きくすると、ＩＣ製造のフォトリソ工程、所謂、前工程ではウェハ裏面へのチリの付着などから嫌われることがあるが、チリをあまり気にしない最終外観工程では好適である。なぜなら、ウェハの最終外観検査工程では、ウェハが薄く削られていることが多く、このためウェハが自重により反り易くなっており、中心部だけの支持ではウェハを水平に保持するのが難しい。このことは、顕微鏡などでウェハ表面を検査する場合に、その都度ピント合わせをする必要があったり、例えばＮＧチップにインクを打つ場合に、インクノズルとウェハの距離が変わってしまい、インクマークの大きさが不揃いになるなどの不具合が生じる。また、ウェハをチップに切断する場合、例えば、図３（ａ）（ｂ）に示すようにウェハ１０をダイシングフレーム３１に薄い樹脂シート３２により接着しているが、こうしたものについても、フレーム３１とウェハ１０を同一平面内に保った状態でウェハ回転載置台２２に支持することができるので、この状態でのウェハ検査も確実に行うことができる。
【００７４】
さらに、搬送アーム１８上には、２本のノックピン２１１、２１２が設けられており、これらのノックピン２１１、２１２とともにウェハ１０を押し付けるピン２３との間でウェハ１０の芯出しを行うようにしたので、従来のウェハ回転台の両側方向から１対のブロックによりウェハを挟み込むように構成し、２個のブロックを必要とするものと比べ、搬送アーム１８にもウェハの芯出しを担うことにより、構成が簡単で精度の高い芯出し機構とすることができる。
【００７５】
搬送アーム１８は、ウェハ回転載置台２２と干渉しない、水平方向に平行に突出した一対のアーム片１８１、１８２を形成しており、これらアーム片１８１、１８２をカセット４のスロット４ｃ側に近付けて挿入してウェハ１０の周縁部を載置するようにしているので、特に、薄いウェハがカセット４に収納されているような場合、ウェハの中心部のそりにより、各ウェハ間の隙間が小さくなった場合も、アーム片１８１、１８２を安定してウェハ間に挿入することができる。
【００７６】
上述では、搬送アーム１８のノックピン２１１、２１２とベース板１１上の芯出し用のピン２３によりウェハ１０の芯出しを行うようにしたが、例えば、カセットの開口部にウェハのエッジを検出する複数のセンサを配置して、これらセンサからのデータからウェハの中心を算出し、回転載置台の中心位置上に載置するようにした、所謂非接触式のプリアライメント装置を採用してもよい。
【００７７】
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。
【００７８】
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【００７９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、フットプリントの増大を招くことのない効率的な構成を実現できるとともに、精度の高いウェハ検査を行うことができるウェハ検査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態が適用されるウェハ検査装置の概略構成で、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図を示す図。
【図２】一実施の形態に用いられるセット部とウェハ検査部の概略構成を示す図。
【図３】一実施の形態に適用されるウェハをダイシングフレームに薄い樹脂シートにより接着したものを示す図。
【図４】第１の従来例を説明する概略構成を示す図。
【図５】第２の従来例を説明する概略構成を示す図。
【図６】第３の従来例を説明する概略構成を示す図。
【図７】第４の従来例を説明する概略構成を示す図。
【符号の説明】
１…装置本体
２…カセット部
３…ウェハ検査部
４…カセット
４ａ．４ｂ…側壁
４ｃ…スロット
５…エレベータ装置
６…顕微鏡
６ａ…対物レンズ
６ｂ…鏡筒
６ｃ…接眼レンズ
７…ＸＹステージ
７１…Ｙステージ
７２…Ｘステージ
８…操作部
１０…ウェハ
１１…ベース板
１２…リニアガイド
１３…モータ
１４…ボールネジ
１５…リニアガイド
１６…モータ
１７…ボールネジ
１８…搬送アーム
１８０…基端部
１８１、１８２…アーム片
１９…吸着パッド
２１…リニアガイド
２１１．２１２…ノックピン
２２…ウェハ回転載置台
２３…ピン
２４…センサ
３１…ダイシングフレーム
３２…樹脂シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004172480.tif 000006
【図５】
2004172480.tif 000007
【図６】
2004172480.tif 000008
【図７】
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