JP2002252267A

JP2002252267A - ウエハ搬送装置

Info

Publication number: JP2002252267A
Application number: JP2001046227A
Authority: JP
Inventors: Naoto Miki; 直人神酒
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2001-02-22
Filing date: 2001-02-22
Publication date: 2002-09-06

Abstract

(57)【要約】【課題】アライナーを使用しなくても、ウエハを正確
に位置決めして検査することができるウエハ検査装置を
提供する。【解決手段】多数のウエハを収納するウエハ収納部か
ら、ウエハを取り出し、所定の載置位置へウエハを搬送
するウエハ搬送装置において、ウエハの位置を検出する
センサーをウエハ収納部及び載置位置の少くとも一方に
設けたことを特徴とするウエハ搬送装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造に関わ
る製造及び検査装置等において、カセットに収容した形
で多数のウエハを収納するウエハ収納部から、ウエハを
１枚ずつ取り出して、所定の工程を行うために所定の載
置位置に精密に位置決めして配置するウエハ搬送装置に
関する。

【０００２】一例としては、ウエハにおける欠陥や付着
した異物等を検査するウエハ検査装置があり、この場合
に所定の載置位置に該当するのはウエハを検査する検査
ステージ部となる。

【０００３】また他の工程としては、レジスト処理や露
光処理等のプロセスが該当し、この場合は、これらにお
ける処理すべきウエハの搬送装置である。

【０００４】

【従来の技術】ウエハは、搬送時の利便性及び表面保護
のため、一般的に図５に示すような、複数枚収納可能な
カセットに収納されている。カセットはほぼ水平面内に
おける所定の一方向（図５のカセット５では右側の開口
部の方向）に取り出し可能な出入口を有する構造になっ
ている。

【０００５】この構造上、その所定の１つの方向に直角
な方向に関しては移動が制限されているが、カセットの
所定の１つの方向に関して、各ウエハは自由に移動可能
になっており、各ウエハは前述の所定方向に関してはカ
セット内の収納位置にバラツキが生じがちである。

【０００６】ウエハは基本的に異物の発生を嫌うため振
動や衝撃には気を使って取り扱われるものの、完全には
固定されないため、移送時の振動や設置の際の傾斜に起
因するバラツキを完全に防止する事は困難である。

【０００７】しかし、半導体製造工程におけるウエハの
位置決めは極めて重要である。

【０００８】例えば、ウエハの表面検査装置では、ステ
ージ上に載置されたウエハは検査過程で高速回転するた
め、載置位置にズレがあると、検査精度が低下するだけ
でなく、ウエハの破損等の危険性がある。

【０００９】また、ウエハの保持するホルダ等の保持手
段によりウエハを保持する機構の場合、ウエハの位置に
ズレがあると、保持手段によりウエハに対して不均等な
力が加わり、破損する可能性がある。

【００１０】これらのことから、ウエハのステージ上の
載置位置は精密に行う必要性がある。

【００１１】このウエハの中心位置を所定位置に合わせ
ることで位置決め精度を高くする手段としては、一般的
にはアライナーという装置が用いられていた。

【００１２】ウエハ収納部から所定の載置位置までウエ
ハを移動する行程の途中において、このアライナーにウ
エハを載せてウエハの中心位置を所定位置に合わせるこ
とで、収納部でのバラツキに影響されること無く常に所
定の載置位置にウエハを載置する事を可能としていた。

【００１３】このウエハの搬送行程に関して、ウエハ検
査装置を例に具体的に説明する。

【００１４】図６に示すように、従来のウエハ検査装置
は、多数のウエハ２をカセット５内に収容した形で収納
するウエハ収納部と、ウエハ２を１枚ずつ載置してウエ
ハ２を検査する検査ステージ部３と、ウエハ収納部およ
び検査ステージ部３間で各ウエハ２を搬送する搬送装置
６を有していた。そして、ウエハの位置を正確に補正す
るために、ウエハ収納部と検査ステージ部３との間にア
ライナー７を設けていた。

【００１５】カセット５内に収納されたウエハ２をカセ
ット５から取り出し、検査ステージ部３に搬送する途中
で、アライナー７にウエハ２を乗せて、アライナー７に
おいてアライメントを取ることで所定位置にウエハ２を
移動し、そのウエハ２を搬送装置６のアームにより検査
ステージ部３の正確な位置に載置していた。

【００１６】アライナー７は、水平面内での２軸座標及
び角度において、ウエハ２を決められた所定位置に配置
しなおすものであり、アライメントされたウエハ２は常
に検査ステージ部３の所定の位置に厳密に位置決めされ
る。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】アライナー７を用いる
と、次のような欠点が生じる。

【００１８】（ａ）ウエハを１枚毎にアライナー７にか
ける必要があるため、検査時間（とくに搬送時間）が長
くなり（少くとも１枚あたり１０秒かかる）、検査効率
を向上することが難しい。

【００１９】（ｂ）アライナー７を配置するスペースが
必要になり、装置が大型になってしまう。

【００２０】（ｃ）アライナー７は高価な装置であるた
め、装置全体の製造コストが上がってしまう。

【００２１】本発明の目的は、アライナーを使用するこ
となく、ウエハを正確に位置決めして検査することがで
きるウエハ搬送装置を提供することである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の解決手段を例示
すると、請求項１〜９に記載のとおりである。

【００２３】本発明のさらに別の解決手段を例示すると
次のとおりである。

【００２４】（１）多数のウエハをカセット内に収容し
た形で収納するウエハ収納部から、ウエハを１枚ずつ載
置してウエハを検査する検査ステージ部へ、各ウエハを
搬送するウエハ搬送装置において、ウエハの位置を検出
するセンサーをウエハ収納部及び検査ステージ部の少く
とも一方に設けたことを特徴とするウエハ搬送装置。

【００２５】（２）多数のウエハをカセット内に収容し
た形で収納するウエハ収納部から、ウエハを１枚ずつ載
置してウエハを検査する検査ステージ部へウエハを搬送
するウエハ搬送装置において、ウエハの位置を検出する
センサーがウエハ収納部及び検査ステージ部間の前記ウ
エハの通過範囲上に設けられたことを特徴とするウエハ
搬送装置。

【００２６】（３）センサーが光透過式の光学センサー
である前述のウエハ搬送装置。

【００２７】（４）センサーが光反射式の光学センサー
である前述のウエハ搬送装置。

【００２８】（５）センサーが光遮断式の光学センサー
である前述のウエハ搬送装置。

【００２９】（６）少くとも２個のセンサーが検査ステ
ージ部に設けられており、ウエハの回転軸と交わる進入
方向軸上に１個のセンサーが設けられていて、進入方向
軸上と回転軸に対して９０度の方向に１個のセンサーが
設けられている前述の記載のウエハ搬送装置。

【００３０】（７）センサーがウエハ収納部のウエハ出
入口近傍に設けられており、カセットに収容されている
状態から少し取り出された際、または取り出しを完了し
た際のウエハの位置を検出することを特徴とする前述の
ウエハ搬送装置。

【００３１】（８）センサーはウエハのエッジ部分の位
置を検出する前述のウエハ搬送装置。

【００３２】（９）ウエハ検査装置におけるウエハを１
枚ずつ載置してウエハを検査する検査ステージ部を載置
位置とする前述のウエハ搬送装置。

【００３３】

【発明の実施の形態】ウエハ搬送装置がウエハをウエハ
収納部と検査ステージ部間で搬送する際の受け渡し位置
にウエハを検出可能なセンサを設け、そのセンサの検出
信号を利用して、アライナーを不要とした。

【００３４】ウエハ収納部（とくにそのカセット）から
検査ステージ部までのウエハの動きは、従来のー般的な
搬送では、カセッ卜→搬送装置→アライナー（アライメ
ント動作）→搬送装置→検査ステージ部であったが、本
発明によれば、アライナーによる位置補正（アライメン
ト動作）が不要になった。その結果、ウエハの搬送は、
カセット→搬送装置→検査ステージ部が可能となった。

【００３５】本発明による好ましいウエハ検査装置は、
ウエハ表面における欠陥や異物の存在を検出可能なウエ
ハ検査装置である。

【００３６】また、パターン形成済のウエハにおいて、
良品画像を学習し、各観察画像とのパターンを比較する
ことでパターンの欠陥を検出可能とするウエハ検査装置
でも良い。

【００３７】ウエハの位置を検出するセンサは、特にウ
エハの周縁部を正確に検出可能とすることが好ましい。
特にディスク状のウエハの側面にあたるエッジ部分の反
射を利用することでより高精度な位置検出が可能とな
る。

【００３８】またウエハの位置を検出するセンサは、透
過式、反射式、又は遮光式の光学センサーが好ましい。

【００３９】光学センサからの検出信号に基づいて、搬
送装置及びそのアームを制御して、アームによりウエハ
の載置位置を正確に決める。

【００４０】本発明の１つの態様においては、当初の検
査時の位置にウエハを搬送すると、カセット内でのウエ
ハのズレ位置がそのまま搬送後にも位置ずれとして反映
してしまうところを、光学センサからの検出信号出力に
より、ウエハ位置のズレ状況を判定し、その判定に従っ
てウエハの載置位置を修正移動する。

【００４１】ウエハの修正のしかたは、いろいろある
が、ウエハが正しい位置であることを光学センサにより
検出することで修正移動を停止するのが好ましい。

【００４２】特にセンサーをステージ部に配置し、ウエ
ハがステージ上に載置する際の正しい位置を検出可能と
すると、それまでの搬送の工程で異常が生じた場合で
も、ステージ上へのウエハの載置位置は異常に影響され
ることなく正確に行うことが出来る。

【００４３】光学センサーの個数や位置を工夫すること
で、かつ、ウエハの移動の方向や速度に応じた、より正
確なウエハの位置決めを行うことができる。

【００４４】また、複数個のセンサーを使用することで
オリフラノッチを検出する補助センサとして使用するこ
とも可能である。

【００４５】

【実施例】本発明によるウエハ搬送装置は、パターンが
未形成のウエハにおける欠陥及び、付着した異物等を検
査するウエハ検査装置等に使用される、カセットに収容
した形で多数のウエハを収納するウエハ収納部から、ウ
エハを１枚ずつ載置してウエハを検査する検査ステージ
部へウエハを搬送する装置として使用すると最適であ
る。また、これ以外に、シリコン等のウエハ上に形成さ
れたチップの回路パターン（μオーダーの微細パター
ン）の欠陥を検査するウエハ検査装置や、レジスト処理
や露光処理等のプロセスに用いられる装置における搬送
装置として使用しても良い。

【００４６】本発明によるウエハ搬送装置を備えるウエ
ハ検査装置は、多数のウエハをカセットに収容する形で
所定の間隔ごとに収納するウエハ収納部と、Ｘ−Ｚ方向
の移動と、θ角度の高速回転をする検査ステージ部と、
その検査ステージ部でウエハを検査のために観察する観
察部（観察光学系、ＣＣＤセンサ等からなる）と、ウエ
ハ収納部及び検査ステージ部間でウエハを１枚ずつ搬送
するウエハ搬送部と、演算処理部と、制御部と、表示部
（モニタ）と、入力部（キーボード、操作スティック、
マウス等からなる）を有する。

【００４７】ウエハ検査装置においては、検査ステージ
部に載置したウエハの表面にレーザー等の光束を入射さ
せ、その反射光を観察部で観察して演算処理部で処理す
ることでウエハ表面上における欠陥・異物等を検出し、
その結果を表示部（モニタ）に表示する。

【００４８】図１の実施例図１において、センサ１が、ウエハ２の回転軸と交わ
る、ウエハ２の進入経路の方向において検査ステージ部
３の奥（ウエハ２の外周部付近）に配置されている。

【００４９】このセンサ１は光透過式、光反射式、光遮
断式等の検出方法が可能であるが、ウエハが所定位置に
なった場合にのみウエハエッジにおける反射光が入射す
るように配置することで、ウエハの所定位置を検出する
ことができる。

【００５０】カセット５は収納部（図示せず）に配置さ
れており、そのカセット５の中には、図５に示すように
縦方向に重なる形で所定の間隔ごとに多数のウエハ２が
収容されている。

【００５１】検査ステージ部３は、ウエハ２を１枚ずつ
水平に載置して、各ウエハ２を検査するところである。

【００５２】ウエハ搬送装置６は主としてアームを使用
して、ウエハ収納部（カセット５）と検査ステージ部３
の間でアライナーを経由することなく各ウエハ２を搬送
し、所定の位置でウエハ収納部（カセット５）と検査ス
テージ部３の各々に各ウエハ２を受け渡すものである。

【００５３】図２の実施例図２において、２個のセンサ１が、検査ステージ部３に
設けられている。つまり、１個のセンサ１が、ウエハ２
の回転軸と交わる、ウエハ２の進入経路の方向における
検査ステージ部３の奥のウエハ周辺部付近に配置され、
他の１個のセンサ１が、その進入経路の方向に対して９
０度直角の方向のウエハ周辺部付近に配置されている。

【００５４】収納部（図示せず）に配置されたカセット
５の中には、縦方向に重なるように所定の間隔ごとに多
数のウエハ２が収容されている（図５を参照）。

【００５５】検査ステージ部３は、ウエハ２を１枚ずつ
載置して、各ウエハ２を検査するところである。

【００５６】ウエハ搬送装置６は主としてアームを使用
して、ウエハ収納部（カセット５）と検査ステージ部３
の間で各ウエハ２を搬送し、所定の位置でウエハ収納部
（カセット５）と検査ステージ部３の各々に各ウエハ２
の受け渡しをするものである。

【００５７】図３の実施例図３においては、２個の光センサ１、４が、カセット５
側と検査ステージ部３側の両方に設けられている。２つ
のセンサ１、４は、別のタイプのものにするのが好まし
い。カセット５の中には、縦方向に重なる形で図５に示
すように所定の間隔ごとに多数のウエハ２が収容されて
いる。

【００５８】１個のセンサ１が、ウエハ２の回転軸と交
わるウエハ２の進入経路の方向における検査ステージ部
３の奥（ウエハ２の周辺部付近）に配置されている。別
の１個のセンサ４が、ウエハ２の退出経路の方向におけ
るカセット５の取り出し口付近の外側（たとえば５ｍ）
の位置に、とくにウエハ２がカセット５から完全に取り
出された後、微小な所定距離を移動した状態を検出でき
るよう配置されている。

【００５９】ウエハ収納部は、多数のウエハ２をカセッ
ト５内に所定の間隔で縦方向に重なる形で図５に示すよ
うに収容して収納するものである。

【００６０】図３の実施例においても、ウエハ搬送装置
６は主としてアームを使用して、ウエハ収納部（カセッ
ト５）と検査ステージ部３の間で各ウエハ２を搬送し、
所定の位置でウエハ収納部（カセット５）と検査ステー
ジ部３の各々に各ウエハ２の受け渡しをするものであ
る。

【００６１】センサの好適な例前述の３つの実施例に使用される好適なセンサ１、４に
ついて説明する。

【００６２】検査ステージ部３に設けるセンサ１は、ウ
エハ２を正確な位置に載置したとき、ウエハ２の周辺部
付近に配置するのが好ましい。また、２つのセンサ１を
使用することで、ウエハに形成されたオリフラノッチに
対応（つまり、ウエハ周縁の一部に形成された切り欠き
部を検出可能とする。）とすることが望ましい。

【００６３】その場合、２つのセンサー（黒丸で示され
ている）は、図７のように、オリフラノッチ（図の直線
外周部分）の幅よりも広い間隔を有して配置すること
で、オリフラノッチの位置に影響されることなく、ウエ
ハの位置を確実に検出することができる。左側（ａ）の
状態では２つのセンサーがウエハの円形外周部に位置
し、右側（ｂ）の状態では１つのセンサーがウエハの円
形外周部に位置し、他の１つがウエハの直線外周部の外
側に位置している。

【００６４】遮光タイプ（本発明はこれに限定されない
が）のセンサ１を使用する場合、ウエハ２の進入方向で
は粗（例えば１ｍｍ単位）にウエハ２を速く移動し、ウ
エハ２が所望の設定位置を通過した時、すぐ進入方向と
は逆の方向に密（たとえば０．１ｍｍ単位）にウエハ２
をゆっくりと移動させて、ウエハを一つの方向では粗に
より速く、かつ他の方向では密にゆっくりと移動させ
て、最終的に精密に位置決めするのが最善である。

【００６５】図４は、そのような遮光タイプのセンサー
１を図１のウエハ検査装置に設置したときの動作手順の
一例を示している。

【００６６】まず、ウエハ検査装置の動作をスタートさ
せる。搬送装置６のアームがカセット５の位置へ移動
し、ウエハ２を吸着し、直接、検査ステージ部３の所定
位置まで移動させる。そして、センサ１の出力がなけれ
ば、＋方向へ移動しつづけ、センサ１の出力があれば、
直ちに逆の−方向へ移動する。その後、センサ１の出力
があれば、そのまま一方向への移動を続け、センサ１の
出力がなくなったとき、再び＋方向へ移動する。（この
時、移動速度を落としてゆっくり移動させる。）再度セ
ンサの出力を検出したとき、直ちにアームによるウエハ
の移動を中止して、ウエハ２を検査ステージ部３に載置
する。しかるのち、ウエハ２を測定（検査）し、測定が
終了したら、搬送装置６のアームがウエハ２を吸着し、
ウエハ２を載置ステージ部３からカセット５の所定位置
に移動してカセット５に収納する。

【００６７】また、カセット５側のセンサ４に関して
は、搬送装置６のアームを次のように移動させるのが好
ましい。すなわち、カセット５からウエハ２を引き出す
際に、まずウエハ全体がカセットから出る直前までの所
定の距離は速く引き出し、それ以降は移動速度を落とし
た状態でゆっくり引き出す。そして、センサ４がウエハ
の所定の端部を検出したとき、その検出位置でのアーム
の状態より、ウエハの実際の位置から検出信号を制御部
（図示せず）に送って、その実際の停止位置を搬送装置
６用の制御部（図示せず）が記憶する。それにより搬送
装置６が当該ウエハ２を検査ステージ部３の正確な位置
に載置することができるようにする。

【００６８】また光反射タイプのセンサ１を使用して、
ウエハ２の周縁部が正確な位置に到達したことを検出可
能とすることで、より精密なウエハ２の位置決めをスム
ースに行うことが出来る。

【００６９】搬送装置６のアームにより、ウエハ収納部
のカセット５から搬送されてきたウエハ２がステージ部
３の所望の設定位置近くになった時、進入方向に上記の
ような密にウエハ２をゆっくりと移動させる。ウエハ２
の移動中にセンサ１よりウエハ２の周縁部が所定位置に
あることを検出した信号が出力されると、その位置でウ
エハ２が停止するように搬送装置６を制御することで、
ウエハ２をステージ部３上において精密に位置決めする
ことが可能である。

【００７０】

【発明の効果】ウエハの搬送時にアライナーを使用しな
くても、検査ステージ部ヘウエハを精度良く配置でき
る。

【００７１】このことにより、次のような効果が得られ
る。

【００７２】（ａ）ウエハの検査をより短時間で実現で
きる。

【００７３】（ｂ）アライナーが不要なので検査装置を
小型化できる。

【００７４】（ｃ）アライナーは高価な装置であるた
め、装置全体の大幅なコストダウンを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの実施例によるウエハ検出装置を
示す概念図。

【図２】本発明の他の実施例によるウエハ検出装置を示
す概念図。

【図３】本発明のさらに他の実施例によるウエハ検出装
置を示す概念図。

【図４】図１のウエハ検査装置の作動手順の一例を示
す。

【図５】従来のカセットとウエハの関係を示す。

【図６】従来のウエハ検出装置を示す概念図。

【図７】（ａ）は、２つのセンサとウエハとの位置関係
の１つの例を示す。（ｂ）は、他の例を示す。

【符号の説明】

１、４センサ２ウエハ３検査ステージ部５カセット６搬送装置７アライナー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｈ０１Ｌ 21/66 ＺＦターム(参考） 2G051 AA51 AB01 AB02 CA03 CA04 DA03 4M106 AA01 DG21 DJ40 5F031 CA02 FA01 FA11 GA36 GA43 JA05 JA06 JA17 JA22 JA23 JA25 JA34 JA35 JA36 KA13 KA14 MA27 MA33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数のウエハを収納するウエハ収納部か
らウエハを取り出し、所定の載置位置へウエハを搬送す
るウエハ搬送装置において、ウエハの位置を検出するセンサーをウエハ収納部及び載
置位置の少くとも一方に設けたことを特徴とするウエハ
搬送装置。
【請求項２】多数のウエハを収納するウエハ収納部か
らウエハを取り出し、所定の載置位置へウエハを搬送す
るウエハ搬送装置において、ウエハの位置を検出するセ
ンサーがウエハ収納部及び載置位置間の前記ウエハの通
過範囲上に設けられていることを特徴とするウエハ搬送
装置。
【請求項３】センサーが光透過式の光学センサーであ
る請求項１又は２に記載のウエハ搬送装置。
【請求項４】センサーが光反射式の光学センサーであ
る請求項１又は２に記載のウエハ搬送装置。
【請求項５】センサーが光遮断式の光学センサーであ
る請求項１又は２に記載のウエハ搬送装置。
【請求項６】少くとも２個のセンサーが載置位置に設
けられており、ウエハの回転軸と交わる進入方向軸上に
１個のセンサーが設けられていて、進入方向軸上と回転
軸に対して９０度の方向に１個のセンサーが設けられて
いる請求項１〜５のいずれか１項に記載のウエハ搬送装
置。
【請求項７】センサーがウエハ収納部のウエハ出入口
近傍に設けられており、カセットに収容されている状態
から少し取り出された際、または取り出しを完了した際
のウエハの位置を検出することを特徴とする請求項１〜
５のいずれか１項に記載のウエハ搬送装置。
【請求項８】センサーはウエハのエッジ部分の位置を
検出することを特徴とする請求項１または７に記載のウ
エハ搬送装置。
【請求項９】前記載置位置が、ウエハ検査装置におけ
るウエハを１枚ずつ載置してウエハを検査する検査ステ
ージ部であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか
１項に記載のウエハ搬送装置。