(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体幅が被検査物であるウエハの直径の２倍未満であり、筐体奥行きが搬送手段のロードポートの奥行きの長さを有する筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記搬送手段から前記ウエハを受け取りまたは受け渡し可能であり、前記ウエハを保持するウエハ保持手段と、
前記ウエハ保持手段の下方に配置され、前記ウエハ保持手段により保持されたウエハを下方から観察する光学的観察ヘッドとを備え、
前記筐体は前記搬送手段の前記ロードポートの接続部に接続する部分を有し、
前記筐体は移動可能であることを特徴とする光学観察顕微鏡。
【請求項２】
前記ウエハ保持手段は、前記ウエハを保持した状態で、前記ウエハの上下面を反転する回転機構を有したことを特徴とする請求項１に記載の光学観察顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学観察顕微鏡、特に半導体素子等が形成された基板を検査するために好適な光学観察顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からの半導体検査用の光学観察顕微鏡装置は、基本的に観察ヘツド、ウエハ載置ステージ、構造フレーム、搬送部、キャリアポート、コントローラ、操作部、そしてエンクロージャ等から構成されている。この装置自体は、単独で任意の位置へ稼動可能な機能（スタンドアロン機能）を備えている。このように、装置単体で検査機能や移動機能が完結していること、装置の寸法が大きいこと、装置自体の価格が高いこと等の理由から、製品ウエハ検査用の場合には、製造ラインの出力端に設置され、製品ウエハの最終検査を行う場合が多い。また、不良ウエハを解析するための解析部門に設置される場合もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
製造ラインにて不良ウエハが発生した場合は、不良原因の解析を製造ライン内の製品ウエハ検査用装置で行って生産効率を低下させないように、解析部門に不良ウエハを持ち込み、不良原因を解析する。この解析によって、ラインにおいて不良を発生させる製造工程や装置を特定して不良ウエハの発生を防止する。解析によっても不良ウエハを発生させる製造工程や装置が特定できない場合には、製造工程や装置毎に複数のウエハを抜き取って、各段階でのウエハ解析を行う必要が生ずる。
【０００４】
従来のスタンドアロン機能を備える半導体検査用の光学観察顕微鏡装置の運用を行う場合、以下の不具合が生ずる。
【０００５】
第一に解析用装置は特定の製造工程や装置に限定して使用できないため、連続してモニタすることができない点、第二に製造ラインと解析用装置との間には、時間的・空間的な距離があるので、リアルタイムな解析を行うことができない点、第三に半導体検査用の光学観察顕微鏡装置は高価であるため、不測の事態に備えて複数の設備を保有することは経済的に困難である点、第四に半導体検査用の光学観察顕微鏡装置の寸法は大きいので、クリーンルーム内の使用可能スペースを圧迫してしまう点などである。
【０００６】
さらに、従来の光学観察顕微鏡は、光学的観察ヘッド（観察ユニット）と基板搬送ユニット等とが一体的に構成されていた。また、製造ラインの途中で観察したい場合は、検査ユニットの中に光学的観察ヘッドを作ってしまうことが多かった。このため、検査ユニットに光学的観察ヘッドを接続することは困難であった。しかし、近年ウエハの大口径化に伴い、半導体素子製造工場の全体のクリーン度を保つ代わりに、各装置ごとにクリーン度を保つような、クリーン度の局所化という傾向がある。このような傾向に伴い、各装置同士を接続する際に必要な接続部等の寸法、長さ、高さ等が規格化されてきている。規格の例としては、半導体製造関連分野ではＳＥＭＩ規格が知られている。ＳＥＭＩ規格によれば後述するような半導体関連装置に光学観察顕微鏡を接続することが可能となる。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、半導体関連装置に接続可能で、簡易で小型、低価格、かつ容易に移動可能な光学観察顕微鏡を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、筐体幅が被検査物であるウエハの直径の２倍未満であり、筐体奥行きが搬送手段のロードポートの奥行きの長さを有する筐体と、前記筐体内に設けられ、前記搬送手段から前記ウエハを受け取りまたは受け渡し可能であり、前記ウエハを保持するウエハ保持手段と、前記ウエハ保持手段の下方に配置され、前記ウエハ保持手段により保持されたウエハを下方から観察する光学的観察ヘッドとを備え、前記筐体は前記搬送手段の前記ロードポートの接続部に接続する部分を有し、前記筐体は移動可能であることを特徴とする光学観察顕微鏡を提供する。
【０００９】
また、好ましい態様では、前記ウエハ保持手段は、前記ウエハを保持した状態で、前記ウエハの上下面を反転する回転機構を有したことが望ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
図１（Ａ）は、実施の形態にかかる半導体検査用の光学観察顕微鏡の概略構成を示す図である。本顕微鏡は全体が筐体Ｋで覆われており、筐体Ｋの底面部には移動用キャスタＣＴと固定用アジャストフィットが設けられている。これにより、光学観察顕微鏡を筐体Ｋごと任意の位置へ容易に移動することができる。図１（Ｂ）に示すように筐体Ｋの筐体幅ＷＩＤはウエハＷの直径の２倍未満で、かつ半導体関連装置Ｄのロードポート部ＬＰの幅Ｗ１に等しい。また、筐体奥行きＤＥＰは、半導体関連装置Ｄのロードポート部ＬＰの奥行きｄ１に略等しい長さである。さらに、筐体Ｋは、半導体関連装置Ｄのロードポート部ＬＰの接続部分に接続できるコネクタ部ＣＮＣを有している。そして、コネクタ部ＣＮＣは、半導体関連装置Ｄと筐体Ｋとの内部が同一環境になり、外部雰囲気と隔離されるシール性を備えている。かかるシール性により半導体関連装置Ｄに筐体Ｋを接続した場合に、内部のクリーン度を一定に維持することができる。なお、半導体関連装置Ｄについては後述する。
【００１２】
筐体Ｋの中間層部分には、ウエハ保持アームＡＭと光学的観察ヘッドとから構成される観察（検査）部が設けられている。ウエハ保持アームＡＭは、光学的観察ヘッドによる観察時にウエハＷをＸＹ面内で水平に保持する機構を有している。このウエハ保持アームＡＭは、後述するように半導体関連装置Ｄと筐体Ｋとを接続した場合に、半導体関連装置Ｄ内のウエハ搬送機構からのウエハＷの受取り又は受渡しのために移動し、ウエハＷを真空吸着力等の保持力で保持する。また、落下防止ピンでウエハＷがウエハ保持アームＡＭから落下することを防止する。さらに、該アームＡＭは、光学的観察ヘッドの観察（検査）可能領域へウエハＷを移動すること、観察時にウエハＷを反転すること等を行う。光学観察顕微鏡側のウエハ受け渡し高さは、半導体関連装置Ｄのウエハ搬送高さと同等であることが望ましい。この構成により、半導体関連装置Ｄのウエハ搬送機構とウエハ搬送アームＡＭとのウエハＷの受け渡しを可能とする。さらに、光学観察顕微鏡側のウエハの受け渡し位置と高さは、ロードポート部ＬＰのウエハ受け渡し位置と高さとほぼ同一である。
【００１３】
光学的観察ヘッドはウエハ保持アームＡＭに保持されたウエハＷの下方に配置されている。光学的観察ヘッドは、レンズＬ１、Ｌ２からなるズームレンズ系と観察像を取り込むＣＣＤ部とからなる。該ヘッドはＸＹ面内で移動可能な水平スキャン用のＸＹステージＳＴに載置されている。ＸＹステージＳＴはウエハＷの全面を観察可能なストロークを有し、光学的観察ヘッドをウエハＷ表面の観察対象が存在する位置へ移動させることができる。
【００１４】
また、筐体Ｋ内の上述した光学的観察ヘッドの上層部には、制御部ＰＣが設けられている。制御部ＰＣは、ＣＣＤカメラを制御すること、ズームレンズを制御すること、観察像をモニタすること、半導体関連装置Ｄと通信すること等の機能を有している。上記通信機能により半導体関連装置値Ｄとの同期運転が可能である。また、制御部ＰＣは、ジョイスティックやキーボード等を介してオペレータのユーザインターフェースとしての機能も有している。
【００１５】
筐体Ｋ内の上述した光学的観察ヘッドの下層部には、コントローラ部Ｃが設けられている。コントローラ部ＣＣは、ＸＹステージドライバ、ウエハ保持ドライバ、アームドライバ、各部分用制御ファーム、各部分用電源を有している。
【００１６】
また、筐体Ｋの接続部ＣＮＣから筐体Ｋ内部に流れ込む、半導体関連装置Ｄ内部からのクリーンな風が、筐体Ｋ内部で乱流や滞りを生じないように、筐体側面や底面から流れ出す構造である。さらに、光学的観察ヘッド近傍の筐体側面には、観察（検査）部分のメンテナンスなどの為の開閉機構が設けられ、当該開閉部分インターロック機構が備えられている。
【００１７】
次に、半導体関連装置Ｄについて説明する。図１（Ｂ）は、半導体関連装置ＤをＺ方向から見た図である。ウエハを搬送する搬送ロボットＨＲは搬送機構ＨＭに沿ってＹ方向に移動可能である。また、半導体関連装置Ｄの側面Ａには第１のロードポート、側面Ｂには第２のロードポートを接続するための接続部が設けられている。さらに、側面Ｃは不図示の半導体製造装置と接続することができる。図１（Ｂ）は、側面Ａの第１のロードポートを接続する部分に光学観察顕微鏡の筐体Ｋの接続部ＣＮＣを接続する様子を示している。また、半導体関連装置Ｄは、ウエハの位置を予め大まかに定めておくためのプリアライメント機構ＰＡを有している。そして、半導体製造装置と第１と第２のロードポートとの間でウエハの搬送を行うことができる。
【００１８】
次に、一連の観察手順を説明する。図１（Ａ）に戻って、ウエハ保持アームＡＭは、ウエハ受渡し高さＨの位置で待機している。接続している半導体関連装置Ｄから光学観察顕微鏡に対してウエハの搬送指示が送られる。光学観察顕微鏡は、上述のウエハ搬送機構ＨＭに沿って搬送ロボットＨＲにより搬送されるウエハを受け取る。ウエハ保持アームＡＭの表面には、真空吸着保持部が設けられており、ウエハＷの裏面を真空吸着する。この際、真空吸着エラーによりウエハＷが落下しない様に、落下防止ピンが動作してウエハ端面をクランプする。そして、ウエハの真空吸着保持状態を内蔵の真空センサで検出し、ウエハＷを１８０度反転し、その後観察高さの位置に降下する。
【００１９】
観察高さ位置に移動した後、さらに光学的観察ヘッドの可観察領域に移動し、ウエハアライメントが行われる。次に、所定の観察設定とレシピに従って、ＸＹステージＳＴ上の光学的観察ヘッドによる観察が行われる。
【００２０】
観察が終了すると、ウエハ保持アームＡＭはウエハ受渡し高さに上昇してから、ウエハＷを１８０度反転する。その後、ウエハ落下防止ピンを解除し、待機状態に戻る。そして、待機中であることを半導体関連装置Ｄに伝達する。
【００２１】
上述した一連の動作は、制御部ＰＣからのコマンド指示で行われる。また、ジョイスティックユニットからのマニュアル操作も可能である。
【００２２】
上記実施形態では、ロードポートを２つ有する半導体関連装置について説明したが、本発明はこれに限られず、単数又は３つ以上のロードポートを有するものでも良い。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、半導体関連装置に接続可能で、簡易で小型、低価格、かつ容易に移動可能な光学観察顕微鏡を提供することができる。
【００２４】
また、本発明にかかる光学観察顕微鏡を半導体関連装置に接続することで、連続モニタ、さらにはリアルタイムな解析が可能となる。さらに、必要に応じて、一時的に半導体関連装置と接続して使用できるため、使い回しが可能で効率的である。加えて、ウエハ保持面よりも下方に光学的観察ヘッドその他の可動機構が存在するので、ウエハへの塵埃の付着を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は、本発明の実施形態にかかる光学観察顕微鏡の概略構成を示す図、（Ｂ）は半導体関連装置と上記光学観察顕微鏡との構成を示す図である。
【符号の説明】
Ｋ    筐体
ＳＴ  水平スキャンステージ
Ｗ  ウエハ
Ｌ１，Ｌ２  レンズ成分
ＣＮＣ  接続部
ＰＣ    制御部
ＡＭ    ウエハ保持アーム
ＣＣ    コントローラ部
ＣＴ  キャスタ
Ｄ  半導体関連装置
Ａ，Ｂ，Ｃ  半導体関連装置側面
ＬＰ    ロードポート
ＤＥＰ  筐体奥行き
Ｄ１    ロードポート奥行き
ＷＩＤ  筐体幅
Ｗ１    ロードポート幅
【図１】
0004708545.tif 000002