(57)【要約】【課題】被検査基板の表面状態に影響されることなく、被検査基板のエッジ部分に生じた割れや欠けを精度よく検出することが可能な基板検査装置及び仕切弁装置を提供する。【解決手段】ロボットハンド１３で保持された被検査基板Ｗを一方向に搬送する搬送手段と、被検査基板を撮像してエッジ部分に生じた割れや欠けを検出する検出手段２５とを備える本発明の基板検査装置ＩＶは、被検査基板の一方の面に向けて当該被検査基板を径方向で跨ぐライン状の光を照射する光源２４を更に備え、光源からの照射光として、ロボットハンドを透過する一方で被検査基板で遮断されるものから選択され、検出手段の撮像部２５ａが被検査基板の他方の面側に配置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査基板をキャリアで保持して一方向に搬送する搬送手段と、被検査基板を撮像してエッジ部分に生じた割れや欠けを検出する検出手段とを備える基板検査装置において、
被検査基板の一方の面に向けて当該被検査基板を径方向で跨ぐライン状の光を照射する光源を更に備え、光源からの照射光が、キャリアを透過する一方で被検査基板で遮断されるものから選択され、検出手段の撮像部が被検査基板の他方の面側に配置されることを特徴とする基板検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の基板検査装置であって、被検査基板がシリコンウエハ、前記キャリアが真空室内に配置される搬送ロボットのロボットハンドであるものにおいて、
前記ロボットハンドが、０．５ｍｍ〜５．０ｍｍの板厚を持つ酸化アルミニウムからなる透光性セラミックスで構成され、前記光源が、３８０〜７５０ｎｍの範囲の中心波長の照射光を照射するもので構成されることを特徴とする請求項１記載の基板検査装置。
【請求項３】
一方向に連設された第１真空室と第２真空室との間に介設され、第１真空室と第２真空室とを選択的に隔絶する仕切弁装置であって、弁箱とこの弁箱内に往復動自在に設けられる弁体とを備え、弁体の往復動方向に直交する第１真空室と第２真空室との連設方向にキャリアで保持された被検査基板が搬送されるものにおいて、
往復動方向一側に位置する弁箱の壁面に設けられ、キャリアで保持されて搬送される被検査基板の一方の面に向けて当該被検査基板を径方向で跨ぐライン状の光を照射する光源と、往復動方向他側に位置する弁箱の壁面に設けられて被検査基板を撮像する撮像部を有し、被検査基板のエッジ部分に生じた割れや欠けを検出する検出手段とを更に備えることを特徴とする仕切弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査基板のエッジ部分に生じた割れや欠けを検出する基板検査装置及び仕切弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、処理すべき基板に対し、真空雰囲気下で熱処理、成膜処理やエッチング処理といった複数の処理を施す真空処理装置として、基板を保持するキャリアとしてのロボットハンドを有する搬送ロボットが配置される中央の搬送室と、この搬送室を囲うように配置される複数の処理室とを備える所謂クラスターツールが知られている。通常、搬送室と各処理室とは、両室を選択的に隔絶できる仕切弁装置を介して連設される。
【０００３】
ところで、処理対象物としての基板はその大型化や薄肉化が進んでおり、これに伴い、所定の処理に起因した歪や応力で基板のエッジ部分に割れや欠けが生じることがある。このような割れや欠けが生じていると、例えば搬送時に基板の破損を招き易く、搬送室や処理室で基板が破損すると、当該基板を取り除く必要が生じ、生産性が低下するという問題がある。このため、基板の破損につながるエッジ部分の割れや欠けを可及的速やかに検出できるようにしておくことが望まれている。
【０００４】
基板の割れを検出する検出装置は例えば特許文献１で知られている。このものでは、搬送手段として搬送ベルトを用い、この搬送ベルト上に基板を保持して一方向に搬送し、基板の上面側に配置された撮像部により被検査基板を撮像して基板のエッジ部分に生じた割れや欠けが検出される。然し、被検査基板としての基板には、所定の処理を施すことで、例えば、金属膜のように反射率の高い膜が表出している場合がある。このため、上記従来例のように撮像部で被検査基板を撮像しようとしても、当該撮像部が写り込むことで割れや欠けを精度よく検出できないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１０２０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑み、被検査基板の表面状態に影響されることなく、被検査基板のエッジ部分に生じた割れや欠けを精度よく検出することが可能な基板検査装置及び仕切弁装置を提供することをその課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、キャリアで保持された被検査基板を一方向に搬送する搬送手段と、被検査基板を撮像してエッジ部分に生じた割れや欠けを検出する検出手段とを備える本発明の基板検査装置は、被検査基板の一方の面に向けて当該被検査基板を径方向で跨ぐライン状の光を照射する光源を更に備え、光源からの照射光として、キャリアを透過する一方で被検査基板で遮断されるものから選択され、検出手段の撮像部が被検査基板の他方の面側に配置されることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、光源からの照射光はキャリアを透過するが被検査基板を透過しないため、撮像部で得られた画像では被検査基板とキャリアとの間のコントラストが大きくなり、被検査基板とキャリアとの境界部分である被検査基板のエッジ部分が浮き上がるように見える。このため、当該エッジ部分に生じた割れや欠けを精度よく検出することができる。しかも、被検査基板の表面での反射光から画像を取得しないため、被検査基板の表面状態に影響されることもない。
【０００９】
本発明において、被検査基板がシリコンウエハであり、前記キャリアが真空チャンバ内に配置される搬送ロボットのロボットハンドである場合、前記ロボットハンドを０．５ｍｍ〜５．０ｍｍの板厚を持つ酸化アルミニウムからなる透光性セラミックスで構成し、前記光源を３８０〜７５０ｎｍの範囲の中心波長の照射光を照射するもので構成することが好ましい。これによれば、ロボットハンドを発光させることができることを後述する実験により確認した。
【００１０】
また、一方向に連設された第１真空室と第２真空室との間に介設され、第１真空室と第２真空室とを選択的に隔絶する本発明の仕切弁装置は、弁箱とこの弁箱内に往復動自在に設けられる弁体とを備え、弁体の往復動方向に直交する第１真空室と第２真空室との連設方向にキャリアで保持された被検査基板が搬送され、往復動方向一側に位置する弁箱の壁面に設けられ、キャリアで保持されて搬送される被検査基板の一方の面に向けて当該被検査基板を径方向で跨ぐライン状の光を照射する光源と、往復動方向他側に位置する弁箱の壁面に設けられて被検査基板を撮像する撮像部を有し、被検査基板のエッジ部分に生じた割れや欠けを検出する検出手段とを更に備えることを特徴とする。
【００１１】
これによれば、仕切弁装置の弁箱内を被検査基板が通過する間に撮像した被検査基板の画像から基板のエッジ部に生じた割れや欠けを検出することができ、割れや欠けを検出した場合には、被検査基板の搬送を直ちに禁止することで、被検査基板の破損を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態の仕切弁装置を適用したクラスターツールを説明する図。
【図２】図１に示す第１真空室Ｔと第２真空室Ｃ１との間に介設された仕切弁装置ＩＶを基板Ｗが通過する状態を示す図。
【図３】照射光が基板Ｗにより遮断される領域Ｒａとロボットハンド１３を透過する領域Ｒｂとを説明する図。
【図４】撮像部により撮像された画像から得られた基板Ｗ全体の画像を示す模式図。
【図５】仕切弁装置の変形例を示す図。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実験結果を示す写真。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、クラスターツールで構成された真空処理装置に組み付けられる仕切弁装置ＩＶを例に、本発明の実施形態の基板検査装置について説明する。図１に示すように、真空処理装置たるスパッタリング装置Ｍは、基板Ｗを保持する搬送ロボットＲが配置される中央の搬送室Ｔと、この搬送室Ｔを囲うように配置される処理室Ｃ１，Ｃ２及びロードロック室Ｌ１，Ｌ２とを備える。これら搬送室Ｔ、ロードロック室Ｌ１，Ｌ２及び処理室Ｃ１，Ｃ２は、図示省略の真空ポンプにより夫々真空引きできるようになっている。搬送ロボットＲは、図示省略の２個のモータを有し、同心に配置された各モータの回転軸１１ａ，１１ｂにはロボットアーム１２が図示省略のリンク機構を介して連結され、ロボットアーム１２の先端に基板Ｗを保持するロボットハンド１３が取り付けられている。そして、回転軸１１ａ，１１ｂの各回転角を適宜制御することで、ロボットアーム１２が伸縮及び旋回自在となり、ロボットハンド１３で保持した基板Ｗを各室の所定位置に搬送できるようになっている。
【００１４】
搬送室Ｔとロードロック室Ｌ１，Ｌ２及び処理室Ｃ１，Ｃ２とは、本実施形態の仕切弁装置ＩＶを介してそれぞれ連結され、各室が相互に隔絶できるようになっている。図２も参照して、仕切弁装置ＩＶは、弁箱２１と、この弁箱２１内で、図中実線で示す開弁位置と仮想線で示す閉弁位置との間で往復動自在に設けられる弁体２２とを備える。以下においては、弁体２２の往復動方向をＺ軸方向、このＺ軸方向に直交する搬送室（第１真空室）Ｔと処理室（第２真空室）Ｃ１との連設方向をＸ軸方向として説明する。
【００１５】
弁箱２１のＸ軸方向の壁面部分には互いに対向させて透孔２１ａ，２１ａが夫々開設されている。弁体２２が開弁位置に移動した状態では、これらの透孔２１ａ，２１ａを通じて搬送室Ｔと処理室Ｃ１とが連通し、両室Ｔ，Ｃ１の間でロボットハンド１３で保持された基板Ｗの搬送が可能となる。
【００１６】
処理室Ｃ１を画成する真空チャンバ１の底壁には、排気口３０が設けられ、この排気口３０に図示省略の真空ポンプに通じる排気管が接続され、処理室Ｃ１内を真空引きできるようになっている。また、図示省略するが、真空チャンバ１側壁にはガス源に通じるガス管が接続され、このガス管に介設されたマスフローコントローラにより、Ａｒなどの希ガス（または希ガスと酸素ガスの混合ガス）からなるスパッタガスを処理室Ｃ１内に所定流量で導入できる。真空チャンバ１の天井部には、成膜しようとする薄膜の組成に応じて適宜選択されるターゲット３２が配置され、ターゲット３２の上面にはインジウム等のボンディング材を介して金属製（例えば、銅製）のバッキングプレート３３が接合され、成膜時にターゲット３２が冷却される。ターゲット３２には、公知の構造を有するスパッタ電源Ｅからの出力が接続され、スパッタリング時、ターゲット３２に直流電力が投入される。バッキングプレート３３の上方には、ターゲット３２の下面（スパッタ面）の下方空間に磁場を発生させる公知構造を有する磁石ユニット３４が配置され、ターゲット３２からのスパッタ粒子を効率よくイオン化している。真空チャンバ１の底部には、ターゲット３２に対向させてステージ３５が配置され、基板Ｗがその成膜面を上側にして位置決め保持されるようにしている。また、処理室Ｃ１内には、上下の防着板３６ｕ，３６ｄが配置され、真空チャンバ１内壁面にスパッタ粒子が付着しないようにしている。尚、防着板３６ｄは、基板Ｗ搬送時の下降位置と、成膜時の上昇位置との間で、昇降手段３７により昇降自在となっている。
【００１７】
ところで、基板Ｗのエッジ部分に割れや欠けが生じることがあり、このような割れや欠けが生じていると、例えば搬送時に基板Ｗの破損を招き易く、搬送室Ｔや処理室Ｃ１で基板が破損すると、当該基板Ｗを取り除く必要が生じ、生産性が低下する。
【００１８】
そこで、本実施形態では、弁箱２１のＺ軸方向下側に位置する壁面にガラス窓２３ａを設け、このガラス窓２３ａにロボットハンド１３で保持されて搬送される基板Ｗの下面に向けて基板Ｗを径方向（Ｙ軸方向）に跨ぐライン状の光を照射する光源２４を設けた。さらに、弁箱２１のＺ軸方向上側に位置する壁面にガラス窓２３ｂを設け、このガラス窓２３ｂに、基板Ｗを撮像する撮像部２５ａを有し、基板Ｗのエッジ部分に生じた割れや欠けを検出する検出手段２５を設けた。光源２４としては、少なくとも１つのレーザ投光器を用いることができ、このレーザ投光器からの照射光として、ロボットハンド１３を透過する一方で基板Ｗで遮蔽されるものを選択することができる。基板ＷをＹ軸方向にライン状の光が跨ぐためには、複数のレーザ投光器２４を用いることが好ましい。また、撮像部２５ａとしては、ラインカメラを用いることができる。これらレーザ投光器２４やラインカメラ２５ａとしては、公知のものを用いることができるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００１９】
尚、上記スパッタリング装置Ｍは、特に図示しないが、マイクロコンピュータやシーケンサ等を備えた公知の制御手段を有し、この制御手段により、搬送ロボットＲの作動のほか、電源Ｅの稼働、マスフローコントローラの稼働や真空ポンプの稼働等を統括管理するようになっている。さらに、上記制御手段は、搬送ロボットＲの作動に関する制御信号を取得し、その制御信号に基づき基板Ｗが弁箱２１内を通過する通過時間を求め、この通過時間から上記光源２４からの照射光の照射開始及び照射終了を制御すると共に、検出手段２５の検出結果に基づき搬送ロボットＲを停止できるようになっている。以下、仕切弁装置ＩＶを介して連設される搬送室Ｔから処理室Ｃ１に基板Ｗを搬送する場合を例に、本実施形態の基板搬送方法を説明する。
【００２０】
先ず、大気中でロードロック室Ｌ１に基板Ｗを投入し、ロードロック室Ｌ１が真空引きした後、搬送ロボットＲによりロードロック室Ｌ１から搬送室Ｔに基板Ｗを搬送する。
【００２１】
次に、搬送室Ｔの基板Ｗを処理室Ｃ１に搬送する搬送ロボットＲの作動に関する制御信号を取得し（取得工程）、この取得した制御信号に基づき基板Ｗが弁箱２１内を通過する通過時間（通過タイミング）を求める。そして、弁箱２１内を基板Ｗが通過するとき、光源２４からの光照射をオンにする。これにより、弁箱２１内を通過する基板Ｗの下面に対してＺ軸方向から光照射される。
【００２２】
ここで、光源２４からの照射光として、ロボットハンド１３を透過する一方で基板Ｗで遮蔽されるものを選択するため、光源２４からの照射光は、ロボットハンド１３を透過するが基板Ｗを透過しない。これにより、図３に示すように、撮像部２４ａから基板Ｗを見ると、基板Ｗで照射光が遮断された領域Ｒａは比較的暗くなり、ロボットハンド１３の照射光が透過する領域Ｒｂは比較的明るくなる。その結果、撮像部２４ａで撮像された画像では、基板Ｗとロボットハンド１３との間のコントラストが大きくなる。そして、図４に示すように、ロボットハンド１３を搬送室Ｔから処理室Ｃ１に向かって移動させながら、撮像部２４ａで連続して撮像すると、複数の画像Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉ（ｎ−１），Ｉｎが得られ、これら複数の画像Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉ（ｎ−１），Ｉｎを繋げることで基板Ｗの画像Ｉｗが得られる。この画像Ｉｗでは、基板Ｗとロボットハンド１３との間のコントラストが大きくなり、基板Ｗとロボットハンド１３との境界部分である基板Ｗのエッジ部分が浮き上がるように見える。従って、この画像Ｉｗに基づき、検出手段２５により基板Ｗのエッジ部分に生じた割れや欠けを精度よく検出することができる。検出手段２５により割れや欠けが検出されると、搬送ロボットＲによる搬送を禁止し、搬送ロボットＲを搬送室Ｔに戻す。これにより、基板Ｗの破損を可及的速やかに防止することができる。しかも、本実施形態によれば、基板Ｗ表面での反射光から画像を取得しないため、基板Ｗの表面状態に影響されることもない。
【００２３】
基板Ｗがシリコンウエハである場合、ロボットハンド１３を０．５ｍｍ〜５．０ｍｍの板厚を持つ酸化アルミニウムからなる透孔性セラミックスで構成し、光源２４を、３８０〜７５０ｎｍの範囲の中心波長の照射光を照射するもので構成することが好ましい。これによれば、ロボットハンド１３をバックライトの如く発光させることができ、シリコンウエハＷとロボットハンド１３との間のコントラストを更に大きくすることができるため、より一層高精度に欠けや割れを検出することができる。
【００２４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記に限定されるものではない。上記実施形態では、基板Ｗの下面に対して基板Ｗの下側に配置された光源２４から照射光を照射する場合を例に説明したが、基板Ｗの上側に光源を配置して基板Ｗの上面に照射光を照射し、基板Ｗの下側に配置した撮像部により撮像してもよい。また、光源２４のＹ方向外側に補助光源を配置し、補助光源からの光を撮像部２５ａに入射させるように構成してもよい。
【００２５】
上記実施形態では、光源２４としてのレーザ投光器からの照射光を基板Ｗに照射する場合を例に説明したが、図５に示すように、レーザ投光器２４からの光を拡散レンズ２６に照射し、拡散レンズ２６によりライン状に拡散した光を基板Ｗの下面に照射するように構成してもよい。
【００２６】
上記実施形態では、基板ＷをＹ軸方向に跨ぐライン状の光を照射しているが、基板Ｗだけでなくロボットハンド１３をＹ軸方向に跨ぐようにライン状の光を照射してもよい。
【００２７】
上記実施形態では、搬送室Ｔから処理室Ｃ１に搬送する際に欠けや割れを検出する場合を例に説明したが、ロードロック室Ｌ１から搬送室Ｔに搬送する際に検出してもよい。また、上記実施形態では、クラスターツールを例に説明したが、インライン式の装置にも本発明を適用することができる。
【００２８】
次に、本発明者らが行った実験について説明する。本実験では、図６（ａ）に示すように、レーザ投光器２４から中心波長６５０ｎｍのレーザ光を拡散レンズ（樹脂透明丸棒）２６に照射して拡散し、拡散したライン状の光を、２ｍｍ厚の酸化アルミニウム製のロボットハンド１３の上面に投光した。このとき、図６（ｂ）に示すように、ロボットハンド１３の下面側にて、ライン状の光がロボットハンド１３を透過し、このとき、ロボットハンド１３がバックライトの如く発光することが確認された。
【符号の説明】
【００２９】
Ｃ１…処理室（第２真空室）、ＩＶ…仕切弁装置、Ｔ…搬送室（第１真空室）、Ｒ…搬送ロボット（搬送手段）、Ｗ…基板（被検査基板）、１３…ロボットハンド（キャリア）、２１…弁箱、２２…弁体、２４…光源、２５…検出手段、２５ａ…撮像部。
【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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