【発明の詳細な説明】
発明の目的
［産業上の利用分野］この発明は半導体製造工程で使用
されるウエハ収納用キャリヤあるいはＣＣＤ製造工程で
使用される基板収納用キャリヤあるいは液晶表示パネル
製造工程で使用される基板収納用キャリヤの良否検定を
行うために使用されるキャリヤ検査装置に関するもので
ある。
［従来の技術］従来はキャリヤ製造工場で外形あるいは
ウエハの入るスロット前面の寸法をノギス等で測定する
か、治具でスロットのピッチ、形状の検査をして良否の
判定をしていた。しかしながら手間がかかるため充分な
検査は行われていなかった。また半導体製造工場では特
に定まった検査はされておらず、熱処理等で変形したキ
ャリヤがそのまま使用されていた。このためキャリヤに
収納されているウエハの取り出しミスあるいは処理済ウ
エハの収納ミスを発生して工程遅延を引き起こし、生産
性を低下させることがある。特に最近は半導体の集積度
が高くなりウエハへの異物付着を極力抑制する必要があ
り、キャリヤからのウエハ取り出し、あるいはキャリヤ
へのウエハ収納の方法としてロボットハンドが多用され
るようになってきている。従って変形したキャリヤある
いは寸法精度の悪いキャリヤを使用するとウエハの取り
出しミスや収納ミスを多発し易くなり、キャリヤ製造工
場に限らず半導体製造工場でもキャリヤの品質管理が必
要となってきた。
［発明の解決しようとする課題］この発明はロボットハ
ンドでのウエハの取り出しあるいは収納を前提として、
キャリヤに要求される寸法精度を簡便に測定し、明確な
基準値を設定して良否を検定する検査装置を提供するも
のである。これによりキャリヤ製造工場だけでなく半導
体製造工場でも変形した劣化キャリヤを短時間に摘出し
て良品キャリヤのみを選別して使用でき、ひいては生産
性の向上に寄与するものである。
発明の構成
［課題を解決する手段］この発明は前記の課題を解決す
るために、参照用ウエハを被測定キャリヤの全てのウエ
ハスロットに収納して基準平面に置き、少なくとも２系
統の透過型レーザセンサを参照用ウエハ中心線に対して
対象にかつ基準平面に平行に置き、また少なくとも１系
統の反射型レ−ザセンサを前記透過型レーザセンサの中
央にかつ基準平面に平行に置く。基準平面を上下に駆動
することで全ての参照用ウエハの基準平面からの裏面高
さを測定する。これらの測定データから数学的な計算に
より間接的にウエハスロットの高さ寸法あるいは歪みに
よる傾き等を算出できる。また測定はレーザセンサを使
用しているので、参照用ウエハまたはキャリヤには非接
触で行えるため、測定によってキャリヤ自体を変形させ
ることがなく、精度よく測定できる。
［作用］前記参照用ウエハ１枚について見た場合、２系
統の透過型レーザセンサにより、該ウエハの円周部４か
所の基準平面からの裏面高さが算出できる。１系統の反
射型レーザセンサは該ウエハが被測定キャリヤ内でどの
方向に傾いているかを判別するために使用される。前記
裏面高さデータから数学的な平面方程式により、該ウエ
ハの基準平面からの最大高さ寸法あるいは最低高さ寸法
あるいは最大高さ位置を算出できる。このようにして被
測定キャリヤに収納されている全てのウエハについて測
定すれば、被測定キャリヤの全てのウエハスロットにつ
いての前記最大高さ寸法あるいは最大高さ位置を測定で
きることになる。また全てのウエハスロットの寸法をコ
ンピュータに登録しておき、限界値を設定しておけば、
前記測定データと自動的に比較して該被測定キャリヤの
合否を自動的に検定できる。第４図で円形ウエハ１０Ａ
の円周部と透過型レーザセンサ光軸１１Ａの交点Ｐ２と
Ｐ３の基準平面からの裏面までの高さをＨＰ２、ＨＰ３
とする。透過型レーザセンサ光軸１１Ｂの交点Ｐ４とＰ
５の基準平面から裏面までの高さをＨＰ４、ＨＰ５とす
る。被測定キャリヤ９および円形ウエハ１０Ａに対する
Ｘ、Ｙ、Ｚ直交座標系をとり円形ウエハ１０Ａの中心Ｐ
０がＸ軸、Ｙ軸の原点になるよう前記被測定キャリヤ９
が置かれる。直線Ｐ２Ｐ４の中点Ｐ６と直線Ｐ３Ｐ５の
中点Ｐ７はＹ軸上に位置する。Ｐ６とＰ７の前記円形ウ
エハ１０Ａ裏面の高さをそれぞれＨＰ６、ＨＰ７とす
る。直線Ｐ２Ｐ４の距離をＸ０、直線Ｐ６Ｐ７の距離を
Ｙ０とする。また直線Ｐ６Ｐ０の距離をＹ１、直線Ｐ０
Ｐ７の距離をＹ２とする。Ｘ０、Ｙ０、Ｙ１、Ｙ２はい
ずれも前記円形ウエハ１０Ａの直径が既知であれば、既
知の数値として計算できる。前面から見て被測定キャリ
ヤ９の左側方向をＸ軸の正方向、奥側方向をＹ軸の正方
向、基準平面から上方をＺ軸の正方向とする。前記円形
ウエハ１０Ａの裏面側での中心Ｐ０の高さＨＰ０、円周
部の最大高さ位置Ｃでの高さＨＭＡＸ、最低高さ位置Ｄ
での高さＨＭＩＮ、円周部の最大高さ位置Ｃでの方向を
前記Ｘ軸正方向から中心Ｐ０を中心にして、反時計方向
への角度で示したθＭＡＸは以下のように求められる。
Ｊを前記円形ウエハ１０ＡのＸ方向の傾き、ＫをＹ方向
の傾き、Ｎを中心Ｐ０の高さとすると次の平面方程式が
成り立つ。
ＪＸ＋ＫＹ＋Ｚ＋Ｎ＝０
Ｊ＝（ＨＰ４−ＨＰ２）÷Ｘ０
Ｋ＝（ＨＰ７−ＨＰ６）÷Ｙ０
ただし、ＨＰ７＝（ＨＰ３＋ＨＰ５）÷２
ＨＰ６＝（ＨＰ２＋ＨＰ４）÷２
Ｎ＝ＨＰ０
＝ＨＰ６＋（ＨＰ７−ＨＰ６）×（Ｙ１÷Ｙ０）
Ｊ、Ｋの符号から最大高さ位置の方向θＭＡＸは
０≦θ≦９０°であり、
Ｊ≧０かつＫ≧０ならば
θＭＡＸ＝θ
Ｊ＜０かつＫ≧０ならば
θＭＡＸ＝１８０−θ
Ｊ＜０かつＫ＜０ならば
θＭＡＸ＝１８０＋θ
Ｊ≧０かつＫ＜０ならば
θＭＡＸ＝３６０−θ
最大高さ位置高さＨＭＡＸ、最低高さ位置高さＨＭＩＮ
は、円形ウエハの半径をＭとすると以下の様に計算され
る。
ＨＭＡＸ＝Ｊ×Ｍ×ＣＯＳθＭＡＸ＋Ｋ×Ｍ×ＳＩＮθ
ＭＡＸ＋Ｎ
ＨＭＩＮ＝−Ｊ×Ｍ×ＣＯＳθＭＡＸ−Ｋ×Ｍ×ＳＩＮ
θＭＡＸ＋Ｎ
以上の計算を全ての円形ウエハ１０について行えば、全
ウエハスロットの設計寸法である基準値寸法との比較を
することができる。
［実施例］第１図に示すように、基準平面となるキャリ
ヤベース１に、参照用の切り欠きのない各円形ウエハ１
０を各ウエハスロットに収納した被測定キャリヤ９を置
き、基準平面に光軸１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃが平行にな
るように配置した透過型レーザセンサ受光部３Ａと発光
部４Ａおよび別系統の透過型レーザセンサ受光部３Ｂと
発光部４Ｂおよび反射型レーザセンサ５の３系統のレー
ザセンサにより、基準平面から前記各円形ウエハ１０ま
での高さを測定する。前記透過型レーザセンサの発光部
と受光部の前には測定精度を高めるためにレーザ光を細
く絞り込むスリット６Ａ、６Ｂ、７Ａ、７Ｂを設けてあ
る。これらのレーザセンサとスリットは固定ベース２に
固定されている。被測定キャリヤ９を所定の位置に固定
するため、キャリヤベース１にはキャリヤ位置定めコマ
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃが設けてある。またキャリヤベ
ース１は基準平面と垂直の方向に駆動される。第２図は
測定系統の側面図を模式的に示したものである。キャリ
ヤベース１が矢印の方向に駆動されると、被測定キヤリ
ヤ９内の各円形ウエハ１０は透過型レーザセンサ３Ａ、
４Ａの光軸１１Ａおよび別系統の透過型レーザセンサ３
Ｂ、４Ｂの光軸１１Ｂを遮断する。これらレーザセンサ
の遮光あるいは通光を検出すれば、キャリヤベース１の
移動量は既知であるので基準平面であるキャリヤベース
１の表面から各円形ウエハ１０の裏面および表面までの
高さが測定できる。精度を高めるためキャリヤベース１
は矢印のように往復で測定し平均化する。しかしながら
第２図で示すように被測定キャリヤ９内の各円形ウエハ
１０の内、基準平面に対して傾いている円形ウエハ１０
Ａは、第３図に示すように投影断面として測定されるた
め、基準平面から円形ウエハ１０Ａの裏面までの高さＨ
１と表面までの高さＨ２の差分は、前記円形ウエハ１０
Ａの厚さＴより大きくなる。第４図で示すようにＰ２、
Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５での基準平面から前記円形ウエハ１０
Ａの裏面までの高さを測定する必要があるので、被測定
キャリヤ９のウエハスロット奥側Ｂが低いのか前面側Ａ
が低いのか検出する必要がある。第１図で反射型レーザ
センサ５は、ウエハスロットの奥側あるいは前面側が低
いのかを判別するために、各円形ウエハ１０の裏面の高
さをウエハスロット前面側正面位置で測定するために使
用する。第３図で分かるように、反射型レーザセンサ５
で測定された前記円形ウエハ１０Ａの裏面の高さをＨ３
とする。前記円形ウエハ１０Ａを含む各円形ウエハ１０
の厚さＴは均一で既知であるので以下の関係が成立す
る。Ｈ３＞Ｈ１かつＨ３≒Ｈ２−Ｔならば、ウエハスロ
ット奥側が低く、
ＨＰ２＝Ｈ２−Ｔ ＨＰ３＝Ｈ１
Ｈ３≒Ｈ１かつＨ３＜Ｈ２−Ｔならば、ウエハスロット
前面側が低く、
ＨＰ２＝Ｈ１ ＨＰ３＝Ｈ２−Ｔ
同様にしてＰ４およびＰ５での裏面までの高さＨＰ４お
よびＨＰ５も測定できる。第２図に示すように、基準平
面の測定では精度を上げるためにキャリヤベース１の表
面を直接検出せず、キャリヤベース１の表面から既知の
高さに固定された、基準平面検出用ウエハ片８の裏面高
さを反射型レーザセンサ５で検出して算出する。
［他の実施例］この発明では、被測定用キャリヤに収納
した参照用円形ウエハの高さを測定する方法としてレー
ザセンサを使用しているが、ＣＣＤイメージセンサを使
用することもできる。また全参照用ウエハを測定する方
法として、被測定キャリヤ側が上下に動いているが、逆
にレーザセンサ側が動く様にしても良い。参照用ウエハ
は全ウエハスロットに入れず部分的に入れて測定するこ
ともできる。前記の実施例では円形ウエハ収納用キャリ
ヤについて述べているが、液晶ディスプレイ製造用の角
基板収納キャリヤの測定も同様な方式で実現できる。
発明の効果
この発明により、従来は検査者の感覚的な判断に委ねら
れていたキャリヤの良否を、客観的な数値限界を設けて
判断できる様になった。また従来検査に手間がかかるた
めに抜き取りによっていたが、わずかな時間で検査でき
る様になったので、全数検査が可能になった。更にキャ
リヤ製造メーカ側とキャリヤ使用者側で、共通の検査規
格を設けることができる様になったので、キャリヤ使用
者側での受入検査時に不良キャリヤを速やかに返品でき
る様になった。製造メーカではキャリヤのウエハスロッ
ト内部の寸法が測定できる様になったので、製造された
キャリヤのデータを設計にフィードバックして品質向上
に役立てられる様になった。キャリヤ使用者側の半導体
製造メーカでは良品のキャリヤのみを使用できるので、
装置のトラブルを少なくして生産性の向上に役立てるこ
とができる様になった。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a carrier for wafer storage used in a semiconductor manufacturing process, a substrate storage carrier used in a CCD manufacturing process, or a liquid crystal display panel manufacturing process. The present invention relates to a carrier inspection device used to perform a pass / fail test of a substrate storage carrier used. [Prior Art] Conventionally, in a carrier manufacturing factory, the outer shape or the size of the front surface of a slot into which a wafer is placed is measured with a caliper or the like, or the pitch and shape of the slot are inspected by a jig to judge the quality. However, due to the time and effort required, sufficient inspection was not performed. In addition, the semiconductor manufacturing factory has not performed a specific inspection, and the carrier deformed by heat treatment or the like is used as it is. For this reason, there is a case where a mistake in taking out the wafer stored in the carrier or a mistake in storing the processed wafer occurs, resulting in a process delay and lowering productivity. Particularly in recent years, the degree of integration of semiconductors has increased, and it has been necessary to suppress the adhesion of foreign matter to the wafer as much as possible. Robot hands have come to be used frequently as a method of taking out a wafer from a carrier or storing a wafer in a carrier. . Therefore, if a deformed carrier or a carrier with poor dimensional accuracy is used, it is easy to make mistakes in taking out or storing wafers, and it is necessary to control the quality of the carrier not only in the carrier manufacturing factory but also in the semiconductor manufacturing factory. [Problems to be Solved by the Invention] The present invention is based on the premise that a wafer is taken out or stored by a robot hand.
(EN) Provided is an inspection device which simply measures the dimensional accuracy required of a carrier, sets a clear reference value, and verifies the quality. As a result, not only in the carrier manufacturing factory but also in the semiconductor manufacturing factory, the deteriorated carriers that have been deformed can be extracted in a short time, and only non-defective carriers can be selected and used, which in turn contributes to improved productivity. Structure of the Invention [Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention stores a reference wafer in all wafer slots of a carrier to be measured and places it on a reference plane, and at least two systems of transmission type lasers are provided. The sensor is placed symmetrically with respect to the center line of the reference wafer and parallel to the reference plane, and at least one reflection laser sensor is placed in the center of the transmission laser sensor and parallel to the reference plane. By driving the reference plane up and down, the back surface heights of all the reference wafers from the reference plane are measured. From these measurement data, the height dimension of the wafer slot or the inclination due to strain can be indirectly calculated by mathematical calculation. Further, since the laser sensor is used for the measurement, the measurement can be carried out in a non-contact manner with the reference wafer or the carrier, so that the carrier itself is not deformed by the measurement and the measurement can be performed accurately. [Operation] When the one reference wafer is viewed, the rear surface heights of the four peripheral portions of the wafer from the reference plane can be calculated by the transmission laser sensors of two systems. One system of reflective laser sensors is used to determine in which direction the wafer is tilted within the carrier to be measured. The maximum height dimension, the minimum height dimension, or the maximum height position from the reference plane of the wafer can be calculated from the back surface height data by a mathematical plane equation. By thus measuring all the wafers accommodated in the measured carrier, the maximum height dimension or the maximum height position of all the wafer slots of the measured carrier can be measured. If you register the dimensions of all wafer slots in the computer and set the limit values,
The pass / fail of the carrier to be measured can be automatically verified by automatically comparing with the measurement data. Circular wafer 10A in FIG.
Of up to the back surface of the circumferential portion and the transmission type laser sensor optical axis 11A reference plane intersection P 2 and P 3 of the height H P2, H P3
And Transmission laser sensor optical axis 11B intersections P 4 and P
The height from the reference plane of 5 to the back surface is defined as H P4 and H P5 . The center P of the circular wafer 10A is determined by taking an X, Y, Z orthogonal coordinate system for the measured carrier 9 and the circular wafer 10A.
The measured carrier 9 so that 0 is the origin of the X and Y axes
Is placed. Linear P 2 P 4 of the middle point P 6 and the middle point P 7 linear P 3 P 5 is located on the Y axis. The heights of P 6 and P 7 on the back surface of the circular wafer 10A are defined as HP 6 and HP 7 , respectively. The distance of the straight line P 2 P 4 is X 0 , and the distance of the straight line P 6 P 7 is Y 0 . Further, the distance of the straight line P 6 P 0 is Y 1 , and the straight line P 0 is
Let the distance of P 7 be Y 2 . Any of X 0 , Y 0 , Y 1 , and Y 2 can be calculated as a known numerical value if the diameter of the circular wafer 10A is known. When viewed from the front, the left side of the measured carrier 9 is the positive direction of the X axis, the rearward direction is the positive direction of the Y axis, and the direction above the reference plane is the positive direction of the Z axis. The height H P0 of the center P 0 on the back surface side of the circular wafer 10A, the height H MAX at the maximum height position C of the circumferential portion, and the minimum height position D.
At the maximum height position C of the circumferential portion at the maximum height position H MIN , and θ MAX indicated by an angle in the counterclockwise direction from the positive direction of the X-axis with the center P 0 as the center. Desired.
The following plane equation is established, where J is the inclination of the circular wafer 10A in the X direction, K is the inclination in the Y direction, and N is the height of the center P 0 . JX + KY + Z + N = 0 J = (H P4 −H P2 ) ÷ X 0 K = (H P7 −H P6 ) ÷ Y 0 However, H P7 = (H P3 + H P5 ) ÷ 2 H P6 = (H P2 + H P4 ) ÷ 2 N = H P0 = H P6 + (H P7 −H P6 ) × (Y 1 ÷ Y 0 ) From the signs of J and K, the direction of the maximum height position θ MAX is 0 ≦ θ ≦ 90 °, and if J ≧ 0 and K ≧ 0, θ MAX = θ J <0 and K ≧ 0, θ MAX = 180−θ If J <0 and K <0, θ MAX = 180 + θ If J ≧ 0 and K <0, θ MAX = 360−θ maximum height position height H MAX , minimum height position height H MIN
Is calculated as follows, where M is the radius of the circular wafer. H MAX = J × M × COSθ MAX + K × M × SINθ
MAX + N H MIN = -J × M × COSθ MAX -K × M × SIN
If the calculation of θ MAX + N or more is performed for all the circular wafers 10, it is possible to compare with the reference value dimension which is the design dimension of all the wafer slots. [Embodiment] As shown in FIG. 1, a circular wafer 1 having no notch for reference is provided on a carrier base 1 serving as a reference plane.
The carrier to be measured 9 in which 0 is housed in each wafer slot is placed, and the transmission type laser sensor light receiving unit 3A and the light emitting unit 4A and the transmission type of another system in which the optical axes 11A, 11B and 11C are arranged in parallel to the reference plane are arranged. The height from the reference plane to each of the circular wafers 10 is measured by the laser sensor light receiving portion 3B, the light emitting portion 4B, and the reflection type laser sensor 5 in three systems. In front of the light emitting portion and the light receiving portion of the transmissive laser sensor, slits 6A, 6B, 7A, 7B for narrowing down the laser light are provided in order to improve the measurement accuracy. These laser sensors and slits are fixed to the fixed base 2. To fix the measured carrier 9 at a predetermined position, the carrier base 1 is provided with carrier positioning pieces 12A, 12B, 12C. Further, the carrier base 1 is driven in the direction perpendicular to the reference plane. FIG. 2 is a schematic side view of the measurement system. When the carrier base 1 is driven in the direction of the arrow, each circular wafer 10 in the carrier 9 to be measured has a transmission laser sensor 3A,
Optical axis 11A of 4A and transmission laser sensor 3 of another system
The optical axes 11B of B and 4B are cut off. The amount of movement of the carrier base 1 is known by detecting the light blocking or passing of light by these laser sensors, so that the height from the front surface of the carrier base 1 which is the reference plane to the back surface and front surface of each circular wafer 10 can be measured. Carrier base 1 for higher accuracy
Is measured back and forth as indicated by the arrow and averaged. However, as shown in FIG. 2, among the circular wafers 10 in the carrier 9 to be measured, the circular wafers 10 inclined with respect to the reference plane.
Since A is measured as a projected cross section as shown in FIG. 3, the height H from the reference plane to the back surface of the circular wafer 10A is H.
1 and the height H2 to the surface is the difference between the circular wafer 10
It becomes larger than the thickness T of A. As shown in FIG. 4, P 2 ,
From the reference planes at P 3 , P 4 , and P 5 , the circular wafer 10
Since it is necessary to measure the height to the back surface of A, whether the back side B of the wafer slot of the measured carrier 9 is low or the front side A
Need to detect if is low. In FIG. 1, the reflection type laser sensor 5 is used to measure the height of the back surface of each circular wafer 10 at the front position on the front side of the wafer slot in order to determine whether the back side or front side of the wafer slot is low. . As can be seen in FIG. 3, the reflective laser sensor 5
The height of the back surface of the circular wafer 10A measured by
And Each circular wafer 10 including the circular wafer 10A
Since the thickness T is uniform and known, the following relationship holds. If H3> H1 and H3≈H2-T, the depth side of the wafer slot is low, and if HP2 = H2- THP3 = H1 H3≈H1 and H3 <H2-T, then the front side of the wafer slot is low and HP2 = H1. H P3 = H2-T Similarly, the heights H P4 and H P5 to the back surface at P 4 and P 5 can also be measured. As shown in FIG. 2, in order to improve the accuracy in the measurement of the reference plane, the surface of the carrier base 1 is not directly detected, but is fixed at a known height from the surface of the carrier base 1 to detect the reference plane. The back surface height of No. 8 is detected by the reflection type laser sensor 5 and calculated. [Other Embodiments] In the present invention, the laser sensor is used as a method for measuring the height of the reference circular wafer housed in the carrier for measurement, but a CCD image sensor can also be used. Further, as a method of measuring all the reference wafers, the measured carrier side moves up and down, but conversely, the laser sensor side may move. The reference wafer may be partially inserted into the entire wafer slot for measurement. Although the above-mentioned embodiment describes the carrier for storing the circular wafer, the measurement of the carrier for storing the square substrate for manufacturing the liquid crystal display can be realized in the same manner. EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, it becomes possible to judge the quality of a carrier, which is conventionally entrusted to the sensory judgment of the inspector, by setting an objective numerical limit. In addition, the conventional inspection required time-consuming work, but it was possible to perform inspection in a short time, so 100% inspection was possible. Further, since it is possible to set a common inspection standard on the carrier manufacturer side and the carrier user side, it is possible to promptly return defective carriers at the time of acceptance inspection on the carrier user side. Since the manufacturer can measure the inside dimensions of the carrier's wafer slot, the data of the manufactured carrier can be fed back to the design to help improve the quality. Since the semiconductor manufacturer on the carrier user side can use only good carriers,
It has become possible to reduce the trouble of the equipment and improve the productivity.
【図面の簡単な説明】
第１図はキャリヤ検査装置測定部の平面図である。第２
図はキャリヤ検査装置測定部の側面図を模式的に説明し
た図である。第３図は３系統のレーザセンサで測定され
る高さ関係を説明した図である。第４図は測定される円
形ウエハについての平面図である。図中１０Ａ’は１０
Ａとは反対に傾いている円形ウエハ、Ｒは前面から見て
右側方向、Ｌは左側方向、Ｐ１は反射型レーザセンサで
計測される円形ウエハの位置、である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a plan view of a carrier inspection device measuring unit. Second
The figure is a diagram schematically illustrating a side view of the carrier inspection device measuring unit. FIG. 3 is a diagram for explaining the height relationship measured by the laser sensors of three systems. FIG. 4 is a plan view of a circular wafer to be measured. 10A 'in the figure is 10
The circular wafer is inclined opposite to A, R is the right direction when viewed from the front, L is the left direction, and P 1 is the position of the circular wafer measured by the reflective laser sensor.