JP3177757U - 薄型基板ピッチ測定装置及びウェハーピッチ測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ポッド内に置かれた複数の薄型基板の間の垂直ピッチを測定するための薄型基板ピッチ測定装置を提供する。
【解決手段】ポッド１０内の薄型基板Ｓに光束を発し、この薄型基板Ｓから反射される光束を受ける光電素子３０と、光電素子を薄型基板Ｓの垂直方向に沿って移動させ、ポッド内の複数の薄型基板Ｓの間の垂直ピッチを測定する走査装置４０と、ポッド１０を載せ、複数の角度に回転させて、これらの薄型基板Ｓの間の垂直ピッチを測定する回転台座５０とを主に含む。
【選択図】図４Ｂ

Description

本考案は、薄型基板の間の垂直ピッチを測定可能な測定装置に関し、特にポッドを複数の異なる角度または方向に回転することによりポッド内部に置いた薄型基板の垂直ピッチを測定する測定装置に関する。

半導体ウェハーは、各種の異なるプロセスの処理を経る必要があり、かつ工程設備に合わせる必要があるため、異なる作業位置に搬送される。ウェハーの搬送を便利にし、かつ外部からの汚染を受けないようにするため、常に密封容器を利用して自動化設備で輸送する必要がある。図１は、公知技術のウェハーポッドの概要図である。このウェハーポッドは、フープ（Front Opening Unified Pod, FOUP）であり、ポッド１０と、ドア２０とを有する。ポッド１０内部には、複数のウェハーＷを水平に収納可能な複数のスロット１１が設けてあり、かつポッド１０の側面には、ウェハーＷの出し入れが可能な前開口部１２を有し、ドア２０は外表面２１と内表面２２とを有する。ドア２０は、内表面２２を介し、ポッド１０の前開口部１２と結合し、ポッド１０内部の複数のウェハーＷを保護する。また、ドア２０の外表面２１上に、フープを開閉するための少なくとも１つのラッチ穴２３が配置してある。前記フープにおいて、半導体ウェハーはポッド１０内部に水平に置かれているため、最初にウェハーをスロットに入れるプロセスにおいて、またはウェハーポッドの搬送プロセスにおいて、ポッド１０内部のウェハーＷが位置ずれする可能性がある。図に示した位置ずれしたウェハーＷ’は、上下の高さが異なるスロットの中にある。このようなウェハーの位置ずれは、他のウェハーに破損をもたらしやすく、またはドア２０を開けるときに、ウェハーが滑り出す可能性がある。

図２は、公知のウェハー位置ずれ検出システムの概要図である。このウェハー位置ずれ検出システム１００は、主に台座１０１と、発光モジュール１０２と、受光モジュール１０３とを含む。前記発光モジュール１０２および受光モジュール１０３は、台座１０１上方に固定され、かつ距離Ｌをあけてカセット（cassette）２００を置けるようになっている。カセット２００は、２５個のウェハーＷを水平に収納可能な２５対のスロット２０１を有し、かつカセット２００の両側部２０２には、発光モジュール１０２上の複数の発光器１０２Ｔから発せられた光束を通過させ、受光モジュール１０３上の複数の受光器１０３Ｒによって光束を受けるための窓穴２０３を有する。そのため、カセット２００内のウェハーの位置がずれたとき、または高さが異なるスロットの中に置かれたとき、発光モジュール１０２のうちのいずれかの発光器１０２Ｔから発せられた光束が、この位置がずれたウェハーによって遮蔽され、対応する受光器１０３Ｒは光束を受けることができない。前記ウェハー位置ずれ検出システム１００は、ウェハーの置かれ方が正常でないことを検出することができるが、この設計はほとんど現在のフープに適合しなくなっている。また、ウェハーの寸法が大きくなるのに伴い、例えば、１２インチまたは１８インチのウェハーでは、ウェハーがスロットに置かれたときに、ウェハーの重力たわみ（Wafer gravitational sag）が現れる。ウェハーの両側のスロットの周囲に近い高さが比較的高く、ウェハー中央に近い部位がたわみ、または陥没したものである。このようなたわみまたは陥没には、許容できる正常な範囲があり、許容できる正常な範囲を超えると、ウェハーが割れやすくなり、または他のウェハーを破損する。

また、液晶ディスプレイ（LCD, liquid crystal display）にも、類似の問題がある。ＬＣＤの寸法に対する要求が大きくなるのに伴い、製造プロセスにおいて使用するＬＣＤガラス基板にも前記のたわみまたは陥没の問題が起きやすくなる。そのため、現在、業界において、ウェハー、ＬＣＤガラス基板またはその他の薄型基板（例えば、光ディスク）の間のピッチの大きさおよび支持時のたわみまたは陥没の量を定量的に測定し、ウェハーまたは薄型基板の位置ずれまたは過度のたわみを検出することができる測定システムが必要とされている。

従来技術によるウェハー位置ずれ検出システムの設計では、フープに適合せず、かつウェハーの位置ずれしか検出することができない。また、ウェハーの間のピッチの大きさを定量的に測定することができず、ウェハーの過度のたわみまたは過度の陥没を検出することができない。本考案の主な目的は、ポッド内部の薄型基板の位置ずれを検出でき、位置ずれによる他の薄型基板の破損またはドアを開けたときに薄型基板が滑り出すことを防止する薄型基板ピッチ測定装置を提供することである。

本考案のもう１つの主な目的は、薄型基板の間の垂直ピッチの大きさを測定し、薄型基板の間のピッチが予測と合わない場合、関係要員に通知し、後続のプロセスにおいてロボットアームが薄型基板を出すことによる割れ、または薄型基板の破壊を防止することができる薄型基板ピッチ測定装置を提供することである。

本考案のもう１つの主な目的は、１つの薄型基板の異なる位置または角度における隣接する薄型基板のピッチの大きさを測定し、これによって薄型基板の過度たわみまたは過度の陥没の問題の有無を知り、標準に合わない薄型基板を早めに探し出し、この薄型基板が割れることによって他の薄型基板の破損をもたらすことを防止することができる薄型基板ピッチ測定装置を提供することである。

前記の各項の目的を達成するため、本考案は、主に光電素子と、走査装置と、回転台座とを含む薄型基板ピッチ測定装置を開示する。回転台座は、薄型基板を入れたポッドを載せるためのものであり、かつポッドを少なくとも１つの角度で回転することができる。光電素子は、少なくとも発光器と、受光器とを含む。光電素子は、発光器を利用して光束をポッド内部のいずれかの薄型基板に発することができ、受光器を利用して薄型基板から反射される光束を検出することができる。走査装置は、光電素子を動かし、光電素子を薄型基板と垂直の方向に移動させ、これらの薄型基板の間の垂直ピッチを測定することができる。回転台座は、ポッドを少なくとも１つの角度に回転することができるため、同じ薄型基板の異なる位置または角度でこの薄型基板と隣接するもう１枚の薄型基板との間の垂直ピッチを光電素子に測定させることができる。

公知のウェハーフープの概要図である。 公知のウェハー位置ずれ検出システムの概要図である。 本考案の薄型基板ピッチ測定装置の概要図である。 薄型基板フープのポッドを回転台座に載せる前後の概要図である。 薄型基板フープのポッドを回転台座に載せる前後の概要図である。 本考案の薄型基板ピッチ測定装置で薄型基板ピッチを測定する概要図である。 本考案の薄型基板ピッチ測定装置で薄型基板ピッチを測定する概要図である。 本考案の薄型基板ピッチ測定装置を薄型基板たわみ量の測定に用いる概要図である。 本考案の薄型基板ピッチ測定装置を薄型基板たわみ量の測定に用いる概要図である。 本考案の薄型基板ピッチ測定装置を薄型基板たわみ量の測定に用いる概要図である。 本考案の薄型基板ピッチ測定装置を薄型基板の位置ずれの検出に用いる概要図である。 本考案の薄型基板ピッチ測定装置で薄型基板ピッチを測定するもう１つの方式である。 本考案のもう１つの薄型基板ピッチ測定装置の概要図である。

本考案で運用する技術内容、考案の目的および達成する効果をさらに完全かつはっきりと開示するため、図面および符号を参照して次のとおり詳細に説明する。

図３は、本考案の薄型基板ピッチ測定装置の概要図である。薄型基板ピッチ測定装置は、主に光電素子３０と、走査装置４０と、回転台座５０とを含む。光電素子３０は、発光器３１と、受光器３２と少なくとも含む。回転台座５０は、内部に複数の薄型基板Ｓを有するポッド１０を載せることができる。前記光電素子３０は、発光器３１を利用して光束をポッド１０内部のいずれかの薄型基板Ｓに発することができ、受光器３２を利用して薄型基板Ｓから反射される光束を検出することができる。走査装置４０は、スライドガイド（図には未表示）を有し、光電素子３０を薄型基板Ｓと垂直の方向に移動させ、これらの薄型基板Ｓの間の垂直ピッチを測定することができる。回転台座５０は、ポッド１０を載せるだけでなく、ポッド１０を少なくとも１つの角度に回転させ、同じ薄型基板Ｓの異なる位置または角度でこの薄型基板Ｓと隣接するもう１枚の薄型基板Ｓとの間の垂直ピッチを光電素子３０に測定させることができる。ここで特に強調すべきことは、前記回転台座５０はポッド１０を少なくとも１つの角度に回転することができ、かつ時計回り/時計と逆回りに３６０度以上回転させることができることである。前記発光器３１から発せられる光束は、レーザー光、可視光または赤外光とすることができる。それに対し、受光器３２はこれらの特定波長の光束を受けることができる。当然、本考案における発光器３１および受光器３２で使用する波長は、前記の波長区間に限られるものではなく、例を挙げたものでしかなく、本考案を限定するものではない。

図４Ａおよび図４Ｂは、薄型基板フープのポッドを回転台座に載せる前後の概要図である。薄型基板フープのポッド１０は、複数の側壁１００Ｌと、上壁１００Ｔと、台座１００Ｂとを有する。前記複数の側壁１００Ｌのうち、１つの側壁１００Ｌは前開口部１２を有する。ポッド１０は、この前開口部１２を利用してフープのドア（図には未表示）と結合し、フープ内部の複数の薄型基板Ｓを保護する。また、ポッドの台座１００Ｂの回転台座５０に接触する面は、回転台座５０上の対応する複数の固定柱５１とさらに結合可能な複数の溝（図には未表示）を有し、ポッド１０が回転台座５０上にしっかりと固定されることを確実にする。図４Ｂに示すように、光電素子３０の光束は、ポッド１０の前開口部１２を通過し、薄型基板ピッチの測定を行なうことができる。また、薄型基板ピッチ測定装置は、操作インターフェース６０をさらに有する。使用者は、この操作インターフェース６０を介し、各種のコマンドまたはパラメータを入力し、必要な測定を完了することができる。次に、図５Ａに示すように、光電素子３０が走査装置４０によって下から上に、または上から下に動かされるとき、光電素子３０とテストされる薄型基板Ｓとが同じ高さにある場合、光電素子３０の発光器３１から発せられる光束は、テストされる薄型基板Ｓから反射され、光電素子３０の受光器３２によって検出される。しかし、図５Ｂに示すように、光電素子３０が走査装置４０によって動かされ、薄型基板Ｓの間の位置にあるときに、光電素子３０の発光器３１から発せられる光束は、テストされる薄型基板Ｓから反射されないため、光電素子３０の受光器３２は光射光束を検出することができない。前記走査装置４０は、例えばリニアモーターまたは電動スライドテーブルなどのリニア駆動装置を含むことができ、光電素子３０を動かすときに、出力損失を少なくすることができる。この走査装置４０は、光電素子３０を上から下に、または下から上に動かして走査する。走査の速度は、薄型基板Ｓの種類の違いにより調整することができる。例えば、薄型基板Ｓがウェハーである場合、現在のウェハーフープのウェハーピッチは、約１０ｍｍであるため、走査装置４０は、１〜１０ｍｍを単位として光電素子３０を上から下に、または下から上に動かして走査することができる。そのうち、２〜５ｍｍごとの走査速度が好ましい。使用者が本考案の測定装置を利用する目的が、ポッド１０内部に複数のウェハーが存在しているか否か、または位置ずれがあるかどうかを確定するためだけである場合、走査装置４０を、例えば５〜１０ｍｍなど、比較的大きな単位に設定し、光電素子３０を動かし、上から下に、または下から上に走査するよう選択することができる。使用者が測定装置を利用する目的が、ウェハー間のピッチを正確に測定するため、またはウェハーのたわみの量を測定するためである場合、走査装置４０を、例えば１〜５ｍｍなど、比較的小さな単位に設定し、光電素子３０を上から下に、または下から上に動かして走査することができる。当然、薄型基板Ｓは、ＬＣＤガラス基材とすることもできる。ＬＣＤガラス基材の寸法は非常に大きく、重力たわみがさらに発生しやすい。但し、ＬＣＤガラス基材の相互間に置かれる垂直ピッチは比較的大きく、本考案を用いてＬＣＤガラス基材の間の垂直ピッチを測定する場合、走査装置４０は１〜５０ｍｍを単位として光電素子３０を上から下に、または下から上に動かし、走査することができる。

次に、図６Ａ〜６Ｃは、本考案の測定装置を薄型基板たわみ量の測定に用いた概要図である。薄型基板フープのポッド１０が回転台座５０の上に載せられ始めたときに、走査装置４０および光電素子３０は、ポッド１０前開口部１２の中央部の箇所に向いている（図４Ｂおよび図６Ａ参照）。このとき、走査装置４０は光電素子３０を上から下に（図６Ａに示すとおり）または下から上に動かして、ポッド１０内部の各薄型基板Ｓの位置およびこの薄型基板Ｓと隣接する薄型基板Ｓとの間のピッチを測定する。次に、図６Ｂに示すとおり、回転台座５０はポッド１０を１つの角度で回転させ、走査装置４０および光電素子３０をポッド１０前開口部１２の側部の付近に向かわせる。このとき、走査装置４０も同様に光電素子３０を上から下（図６Ａに示すとおり）または下から上に動かして、ポッド１０内部の各薄型基板Ｓの位置およびこの薄型基板Ｓと隣接する薄型基板Ｓとの間のピッチを測定する。また、図６Ｃに示すように、回転台座５０はポッド１０をもう１つの角度で回転させ、走査装置４０および光電素子３０をポッド１０前開口部１２のもう１つの側部の付近に向かわせ、後続する走査を行なわせる。走査装置４０は、同じ基準点から出発し、同じ単位で上から下または下から上に光電素子３０を動かし走査を行なうため、前記図６Ａ〜図６Ｃにおいて測定された薄型基板の位置を比較した後、同じ薄型基板Ｓの前開口部の２つの側部と中央部との差、すなわち薄型基板Ｓのたわみ量を得ることができる。また、前記測定ポッド１０前開口部１２の中央部および２つの側部で行なうステップは、薄型基板Ｓのたわみ量を測定できるだけでなく、隣接する薄型基板Ｓのピッチが所定の数値と合致しているか否か、および薄型基板Ｓに位置ずれが発生しているか否かも知ることができる（図７に示すとおり）。薄型基板Ｓの間のピッチが所定のものと合わない場合、関連要員に通知し、後続のプロセスにおいてロボットアームが入り、薄型基板の割れまたは破壊をもたらすことを防止する。

次に、図８は、本考案の薄型基板ピッチ測定装置によって薄型基板のピッチを測定するもう１つの方式である。本考案の薄型基板ピッチ測定装置は、ポッド１０の前開口部１２を介して測定することができるだけでなく（図４Ｂに示すとおり）、回転台座５０を利用してポッド１０を１２０〜２４０度回転させ、前開口部１２の反対側の側壁１００Ｌ上の後開口部１３を介して測定することもできる。前記のポッド１０後開口部１３を介した測定は、前開口部と同様に、空洞の開口部を介して測定することができるが、後開口部１３に透明プラスチックを嵌め込んで測定することもでき、光電素子３０の光束を発し、受けることに影響を及ぼさない。かつ、後開口部で薄型基板のピッチを測定するときに、前開口部と同様に、１つ以上の異なる位置で測定することもできる。そのため、本考案の測定装置は、ポッド１０の前開口部１２および後開口部１３によってピッチを測定することができる。ポッド１０内部の薄型基板Ｓに前が高く後ろが低い位置ずれが現れた場合、薄型基板ピッチ測定装置の前開口部１２で測定されたピッチの値は、後開口部１３で測定されたものよりも大きくなる。最後に、本考案の薄型基板ピッチ測定装置は、少なくとも１つのステータスランプ６１と、少なくとも１つのブザーとを含むことができる。正常でない薄型基板ピッチ、位置ずれまたは過大な薄型基板のたわみ量が検出されると、前記ステータスランプ６１およびブザーを起動し、関連要員に通知することができる。薄型基板ピッチ測定装置は、複数の傾斜計および振動防止装置６２をさらに含み、測定が水平で安定した環境の下で行なわれることを確実にし、環境の振動により測定の正確さに影響を及ぼすことを防止することができる。また、図９に示すように、薄型基板ピッチ測定装置は、垂直移動する走査装置４０を有するだけでなく、光電素子３０とポッド１０との距離を調整し、光電素子３０が光束を正確に発し、薄型基板から反射される光束を受けることを確実にする水平移動装置７０を有することもできる。本考案の薄型基板ピッチ測定装置は、測定する薄型基板を、ウェハー、ＬＣＤガラス基材またはその他の薄型基板（例えば光ディスクなど）とすることができる。そのため、その名称は、薄型基板に伴い、ウェハーピッチ測定装置、ＬＣＤガラス基材ピッチ測定装置などとすることもできる。かつ、説明における薄型基板フープは、収納する薄型基板の違いにより、ウェハーフープ、ＬＣＤガラス基材フープなどとすることができる。

本考案の比較的優れた実施例を前記のとおり開示したが、本考案を限定するために用いるものではない。当業者は、本考案の主旨と範囲を逸脱せずに、若干の変更と修飾を行なうことができるため、本考案の実用新案登録保護範囲は、実用新案登録請求の範囲で定めたものを基準とする。

１０ ポッド
１１ スロット
１２ 前開口部
１３ 後開口部
２０ ドア
３０ 光電素子
３１ 発光器
３２ 受光器
４０ 走査装置
５０ 回転台座
６０ 操作インターフェース
６１ ステータスランプ
６２ 振動防止装置
７０ 水平移動装置
Ｓ 薄型基板

Claims (2)

1. ポッド内に置かれた複数の薄型基板の間の垂直ピッチを測定する薄型基板ピッチ測定装置であって、
   該ポッド内の薄型基板に光束を発し、該薄型基板から反射される光束を受ける光電素子と、
   該光電素子をこれらの薄型基板の垂直方向に沿って移動させる走査装置と、
   該ポッドを載せ、複数の角度に回転させて、これらの薄型基板の間の垂直ピッチを測定する回転台座と、
   とを含む薄型基板ピッチ測定装置。
2. ポッド内に置かれた複数のウェハーの間の垂直ピッチを測定するウェハーピッチ測定装置であって、
   該ポッド内のウェハーに光束を発し、該ウェハーから反射される光束を受ける光電素子と、
   該光電素子をこれらのウェハーの垂直方向に沿って移動させる走査装置と、
   該ポッドを載せ、複数の角度に回転させて、これらのウェハーの間の垂直ピッチを測定する回転台座と、
   を含むウェハーピッチ測定装置。
   

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