表面検査装置およびその方法
【課題】エッジグリップ方式チャックにおいては、定期的なメンテナンス（清掃等）が不可欠となる。しかし、清掃等のメンテナンスを行う場合、人が作業を行う以上作業にムラが生じる可能性を否定できない。また、人を介することで新たな塵を付着させたり傷を付けたり、部品を破壊したりといったリスクも考慮しなければならない。
【解決手段】本発明は上記課題を解決するためにウエハチャックを検査光学系より後方に移動し、前記検査光学系より後方で、前記ウエハチャックを清掃することを特徴とする。また、本発明は、ウエハチャックヘ供給される空気の流量と、前記ウエハチャックへ供給される空気の排気量を制御することを他の特徴とする。
【解決手段】本発明は上記課題を解決するためにウエハチャックを検査光学系より後方に移動し、前記検査光学系より後方で、前記ウエハチャックを清掃することを特徴とする。また、本発明は、ウエハチャックヘ供給される空気の流量と、前記ウエハチャックへ供給される空気の排気量を制御することを他の特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面検査装置及び表面検査方法に関し、例えば、半導体ウエハ，磁気ディスク、或いは液晶表示素子等の基板を検査対象として検査する表面検査装置及び表面検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程においては、基板（半導体ウエハ）上に塵が存在すると、配線の絶縁不良や短絡等の不良の原因となる。これらの塵は、搬送装置等の可動部から発生するものや、人体から発生するもの、プロセスガスにより処理装置内で反応生成されたもの、薬品や材料の混入していたもの等種々の状態で混入される。磁気ディスクや液晶表示素子の製造工程においても同様であり、発生した塵の基板（磁気ディスク、又は液晶表示素子）への付着は不良の原因となる。
【０００３】
そこで、製造工程においては表面検査装置を用いて基板表面の塵を検出し、管理することにより、各製造装置の発塵状況や各工程の清浄度などを監視・制御し、製品の品質低下や歩留り低下等の抑制を図っている。しかし、そのような表面検査装置においても、可動部等からの塵の発生は皆無ではなく、他の工程と同様に検査対象の基板（被検査基板）への塵の付着が懸念される。
【０００４】
このような被検査基板への塵の付着を抑制する従来技術としては、特許文献１に記載のように、ケーシング内の支持基台上に配置されたＸＹステージ（ステージ）上に載置した被検査基板をレーザ顕微鏡で検査する装置において、ステージ上に載置された被検査基板の上方に通風口を設けるとともに、ファンが接続された２つの排気口をステージの側方と支持基台の下方に配置することにより、被検査基板の上方から下方への空気の流れ（ダウンフロー）を発生させ、ステージの可動部から生じる塵の被検査基板への付着を抑制するものが知られている。
【０００５】
また、特許文献２には、クリーンボックス内に配置されたＸＹステージ（ステージ）上に載置した被検査基板を光学ユニットで撮像して検査する装置において、クリーンボックスのステージの側方に位置する側面部に外部に通じる開口領域を設けるとともに、クリーンボックス内部のステージの下端部と略等しい高さ位置にステージ側に向かって張り出す張出部を設けることにより、クリーンボックス内に清浄な空気を供給するクリーンエアユニットからの空気をステージ方向に導いて被検査基板上を通過させ、クリーンボックス内に発生した塵の被検査基板への付着を抑制するものが開示されている。
【０００６】
また、特許文献３には、ケース内に配置されたＸＹステージ（ステージ）上に載置した被検査物を照明装置と検出装置により検査する装置において、吸引装置によりケース内に供給された空気を、空気誘導パネルにより被検査物上を平行に誘導するものが開示されている。
【０００７】
検査室内の清浄度向上は上述のとおりだが、検査時に半導体ウエハを保持するウエハチャック単体においては、微細化に伴い各半導体製造装置ではウエハへの接触面積を極力小さくする方向に動いている。その際たるが、ウエハエッジグリップ方式チャック（サイドチャックともいう）である。ウエハの表裏にはまったく接触せず、ウエハ端面を線接触にて保持することで、ウエハに接触することで発生する塵や接触痕を最小限に抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２３００３７号公報
【特許文献２】特開２００１−１１８８９６号公報
【特許文献３】特開２００５−１４０７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
エッジグリップ方式による被検査基板把持では、必ず被検査基板と被検査基板把持部品との接触が有る。接触した結果、被検査基板と被検査基板把持部品のうち柔らかい方には何らかのダメージが大なり小なり与えられる。その積み重ねの結果、被検査基板と被検査基板把持部品のうち柔らかい方が削れるなどして直径が数十ｎｍ以上の塵として発生し、浮遊あるいは滞留する。また、被検査基板の直近に可動部となる被検査基板把持部品が存在してしまう。被検査基板把持部品が可動部である以上、いかなる方法であっても摩擦等による塵の発生は不可避である。
【００１０】
そのためエッジグリップ方式チャックにおいては、定期的なメンテナンス（清掃等）が不可欠となり、場合によっては定期的に交換しなければならない。しかし、清掃等のメンテナンスを行う場合、事前に作業教育を受講しておくなどが必要であり、人が作業を行う以上作業にムラが生じる可能性を否定できない。また、人を介することで新たな塵を付着させたり傷を付けたり、部品を破壊したりといったリスクも考慮しなければならない。以上のような理由により、人手による清掃やチャックそのものの交換に関わらず、エッジグリップ方式チャックのメンテナンスを行うと装置停止時間が長くなり、結果として歩留まりが低下してしまう。
【００１１】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、被検査基板の把持部付近に生じる塵を自動的に排除することで被検査基板への塵の付着を抑制すると共に、自動化することで安定した運用を行うことができる表面検査装置及び表面検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上記課題を解決するためにウエハチャックを検査光学系より後方に移動し、前記検査光学系より後方で、前記ウエハチャックを清掃することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、ウエハチャックへ供給される空気の流量と、前記ウエハチャックへ供給される空気の排気量を制御することを他の特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、被検査基板把持部品に生じる塵を自動で除去することで、被検査基板への塵の付着を抑制することができるので、装置停止時間が短くなる（メンテナンスフリーに近づく）ので装置稼働率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る表面検査装置の、全体構成の概略を示す透視側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る表面検査装置の、全体構成の概略を示す透視平面図である。
【図３】図１の表面検査装置における、エッジグリップ式チャックを抜き出して示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る表面検査装置の、待機状態を示す透視側面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る表面検査装置の、被検査基板受け取り状態を示す透視側面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る表面検査装置の、検査動作中を示す透視側面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る表面検査装置の、清掃動作中を示す透視側面図である。
【図８】表面検査装置における、清掃動作中のウエハチャックと清掃ユニットを抜き出して示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を、図面１から図面８を参照しつつ説明する。
【００１７】
＜実施の形態＞
図１は、本実施の形態に係る表面検査装置の全体概略構成を示す透視側面図である。
【００１８】
図１において、本実施の形態の表面検査装置は、表面検査装置の内外を隔てるケース１４と、そのケース１４の内部に設けられ、被検査基板の表面検査を行う検出ユニット１３を備えている。
【００１９】
検出ユニット１３は、被検査基板（例えば、半導体ウエハ）１が配置され表面検査が施される試料室１７内部に空気を供給するファン（図示せず）及びファンにより供給される空気を清浄にするフィルタ（図示せず）を備えたファンフィルタユニット（以下ＦＦＵ）３と、試料室１７内部の空気を吸引する開口部を設けた排気口Ａ（１１）と、排気口Ａ（１１）を介して試料室１７内部の空気を吸引しケース１４の外部に排出する排気ファンユニットＡ（９）とを備えている。また、試料室１７は照明光学系８が設置された光学系支持部１６と、支持部１５，排気側支持部２６，ＦＦＵ３で完全に囲われている。
【００２０】
このように、ＦＦＵ３によって清浄な空気が供給され、下流域では排気口Ａ１１から塵などが排出されることにより、試料室１７は高い清浄度に保たれる。また、ＦＦＵ３と排気口Ａ１１の流量バランスを制御することで、試料室１７の気圧はケース１４の外側（例えばクリーンルーム）の気圧よりも、常に高く設定されている。試料室１７が陽圧に保たれていれば、試料室１７の内部に試料室１７の外側の汚れた空気等は入ってこない。つまり、検出ユニット１３は、その試料室１７の内部がケース１４の外側よりも陽圧に設定され、かつ高い清浄度に保たれているので、クリーンボックスとして機能する。
【００２１】
すなわち、ある領域がクリーンボックスとして機能するためには、囲われた空間の一面に高清浄度の空気を供給するユニットと排気口を有し、周囲よりも陽圧でなければならない。
【００２２】
検出ユニット１３は、被検査基板の一例である半導体ウエハ（以下、単にウエハと記載する）１を載置するステージ部１２と、ステージ部１２を支持する支持部１５と、ウエハチャック７に載置されたウエハ（被検査基板）１に照明光を照射する照明光学系８と、ウエハ１からの光（散乱光，回折光，反射光など）を検出する検出光学系２と、照明光学系８及び検出光学系２を支持する光学系支持部１６とを備えている。また、検出光学系２において、ウエハ１が配置され表面検査が施される空間である試料室１７はカバー（図示せず）により囲まれており、そのカバーと、支持部１５、及び、光学系支持部１６により試料室１７が画定されている。
【００２３】
ステージ部１２は、ウエハ１をエッジグリップ方式にて保持する円板状のウエハチャック７と、ウエハチャック７を周方向に回転駆動させる回転機構４と、回転機構４を鉛直方向に移動させる垂直方向移動機構６と、垂直方向移動機構６を水平方向に移動させる水平方向移動機構５とを備えている。表面検査では、照明光学系８からウエハ１の表面に照明光を照射した状態で、ウエハ１を把持したウエハチャック７を回転機構４で周方向に高速で回転させつつ水平方向移動機構５で水平移動させることにより、ウエハ１の表面を照明光により走査する。
【００２４】
ＦＦＵ３は、試料室１７の側面に清浄空気を供給する給気口をステージ部１２の方向に向けて設けられており、その供給する清浄空気が試料室１７全体に満遍なく供給されるように配置されている。
【００２５】
排気口Ａ１１は、試料室１７内の空気を排気するための複数の開口部となっており、ウエハチャック７のＦＦＵ３に対して反対側の端部に、その開口部をＦＦＵ３に正対して配置されていることが望ましい。また、排気口Ａ１１は、その複数の開口部がウエハチャック７に載置されたウエハ１の上側および下側、あるいはウエハ１と同高さに配置されている。排気口Ａ１１により吸引された空気は、排気口Ａ１１と排気ファンユニットＡ９の間にある排気ダクト２４の途中で１つの流れとなり、排気ファンユニットＡ９を介してケース１４の外部に排出される。
【００２６】
次に、エッジグリップ方式について説明する。
【００２７】
図３に概略図を示す。ウエハ１はウエハチャック７を構成するウエハ受け台部２２に乗っているが、ウエハ１のエッジ部のみがウエハ受け台部２２と接触している。また、ウエハ１を把持する把持用コマ２３はウエハ１の円周上に適正数設置されている。ウエハ１を把持する際は、把持用コマ２３もウエハ１のエッジ部のみと接触している。把持用コマ２３は、ウエハ１をウエハチャック７に載せたり回収したりする時に、ウエハ１の動作の妨げにならないように開閉あるいは収納される。
【００２８】
以上のように構成された表面検査装置の、通常の検査動作を簡単に説明する。
【００２９】
図４はウエハ１が運ばれてくるのを待機している図である。シャッター２０は下がり、受け渡し口２１が開口している。
【００３０】
図５で、ウエハ１がウエハチャック７に載せられ、シャッター２０が上がり受け渡し口２１が閉じる。
【００３１】
図６は検査を開始する状態を示している。回転機構４がウエハ１が乗ったウエハチャック７を適正回転数まで回転させている間に、垂直方向移動機構６が適正高さまで移動し、その間に水平方向移動機構５が、ウエハ１が乗ったウエハチャック７を検出光学系２の直下まで移動させ、検査を開始する。
【００３２】
検査終了後は、回転機構４が回転を止めながら、垂直方向移動機構６が適正高さまで移動し、その間に水平方向移動機構５が、ウエハ１が乗ったウエハチャック７を受け渡し口２１までさせる。シャッター２０が下がり、ウエハ１をウエハチャック７から回収する。
【００３３】
以上のように構成された本実施の形態における効果を説明する。
【００３４】
従来の表面検査装置においては、試料室１７の内部では塵の発生は無くさなければならないか、発生しても絶対にウエハ１に付着させてはいけなかった。これは、表面検査装置が備える当然の性能であるが、この性能を維持・向上させることはたいへん困難である。特にウエハ１と必ず接触するウエハチャック７からは、ウエハ１との接触による塵の発生や、ウエハ１直近の可動部である把持用コマ２３の機構部からの塵の発生が大変問題となっている。
【００３５】
この塵を人が布等で拭き掃除を行うと、布との摩擦によって新たな塵が発生したり、繊維が残って新たな塵になるなどのリスクがある。また、エッジグリップ方式に限らず一般的にウエハチャック７は高精度の加工部品なので、頻繁に交換するとコストが膨大となり、装置停止時間も長くなってしまい、歩留まりが低下やコストアップにつながってしまう。
【００３６】
そこでクリーンボックス内部に自動清掃ユニットを設置して定期的な清掃を行うことで、歩留まりの向上が望める。また、メンテナンス時間を大幅に短縮すると共に、人手による作業リスクを皆無とすることが可能となる。以上のことから定期的なチャック交換作業も不要となり、総合的な装置停止時間が大幅に短くなるとともに、メンテナンスに掛かる費用も大幅に削減することにつながる。
【００３７】
上記で設置された清掃ユニットを用いた清掃動作について説明する。
【００３８】
清掃ユニットとしては高性能空気ろ過フィルタ２７を通過した高清浄度空気吹き出す空気吹き出し口１９と、吹き出した空気を効率よく吸引する位置に排気口Ｂ１８を試料室１７内部に配置しており、排気口Ｂ１８が吸引した空気を通過させる排気ダクト２４と排気ファンユニットＢ１０を追加している。高性能空気ろ過フィルタの性能は、たとえば「０.０１μｍの捕集効率１００％」などである。また、空気吹き出し口１９と排気口Ｂ１８は、試料室１７内部の最下流位置（排気口Ａ１１の直前）に設置することが望ましく、空気吹き出し口１９の吹き出し方向はＦＦＵ３の吹き出し方向と同じであることが望ましい。排気口Ｂ１８については、空気吹き出し口１９の正対位置か、排気口Ａ１１と同じ向きであることが望ましい。
【００３９】
図７にウエハチャック７の清掃を行う状態を示す。シャッター２０を上げて、受け渡し口２１は閉じる。
【００４０】
ウエハチャック７にウエハ１を載せないまま、ウエハチャック７のウエハ１との接触部位が空気吹き出し口１９から吹き出す空気が効率よく当たる位置まで、ステージ部１２の各稼動部を用いて予め定められた清掃位置まで移動させる。ただし、この時点では空気吹き出し口１９から空気は吹き出しておらず、排気ファンユニットＢ１０も排気動作を行っていない。この時ＦＦＵ３から吹き出す空気の流量（流速）と、排気口Ａ１１から空気を排気する排気ファンユニットＡ９の排気空気の流量（流速）を制御し、試料室１７内部の空気の流速を計算・実験等から求めた清掃用の最適値に制御する。
【００４１】
図８に清掃中の概略図を示す。清掃位置まで移動したら、空気吹き出し口１９から空気が吹き出すと同時に、排気ファンユニットＢ１０が排気動作を開始する。図８のように空気吹き出し口１９から吹き出した空気がウエハ１との接触部位に満遍なく当たるように、ウエハチャック７はゆっくり回転する。
【００４２】
空気吹き出し口１９から吹き出した空気がウエハチャック７のウエハ１との接触部位に当たると、これまでの検査動作で発生し堆積されてきた塵が飛ばされる。飛ばされた塵は排気口Ｂ１８から吸い込まれ、排気ダクト２４を通過して排気ファンユニットＢ１０にて試料室の外に排出される。この時のウエハチャック７の回転数や空気吹き出し口１９から吹き出す空気の流速・圧力，排気口Ｂ１８が吸引する流速・圧力等は、すべて適正値に制御されている。また、把持用コマ２３は稼動部品なので入念に清掃するため、各把持用コマ位置では規定時間ウエハチャック７が回転を止める、あるいは把持用コマ２３は清掃動作中に開閉動作を行う、という制御も考えられる。
【００４３】
ここでは清掃位置は試料室１７の内部の下流位置に設けられており、空気吹き出し口１９の吹き出し方向はＦＦＵ３の吹き出し方向と同じである。さらに、排気口Ｂ１８は排気口Ａ１１と同じ向きに設置されている。以上により、排気口Ｂ１８が吸引できずに舞い上がってしまった塵があったとしても、ＦＦＵ３と排気口Ａ１１が作る試料室１７内部の流れに乗って、排気口Ａ１１から排気ダクト２４を通って排気ファンユニットＡ９を介して排出されるので、飛散した塵による試料室１７内部の汚染を防ぐとことができる。また、試料室１７内部の空気の流速が最適値に制御されていることで、吹き飛ばされた塵は試料室１７内部に拡散することなく排気口Ａ１１から排気される。
【００４４】
ウエハチャック７の清掃が終了したら、空気吹き出し口１９からの空気吹き出しは止まり、ウエハチャック７の回転も停止する。ステージ部１２の各稼動部を用いてステージ部１２を図４の待機位置まで移動させる。この時シャッター２０は閉じたままであり、排気ファンユニットＢ１０は排気動作を継続している。清掃が終了し待機している間も、試料室１７内部の流速は清掃用の最適値に保たれている。待機中も試料室１７内部の流速が清掃用の最適値に保たれることで、試料室１７内部の清浄度を短時間で検査動作用の最適値に戻すことができる。ただし、条件によっては排気ファンユニットＢ１０の排気動作を止める場合もある。
【００４５】
予め計算・実験にて確認されている待機時間まで、シャッター２０は閉じたままであり排気ファンユニットＢ１０は排気動作を続けている。ただし、条件によっては排気ファンユニットＢ１０の排気動作を止める場合もある。規定された待機時間が過ぎたら、シャッター２０を下げて受け渡し口２１を開口し、同時に排気ファンユニットＢ１０を停止させる。
【００４６】
以上の動作により、ウエハチャック７は自動かつ非接触に清掃される。
【００４７】
また、清掃ユニットを設置・活用するためには、装置の操作画面（あるいは操作面）に専用の項目を設けなければならない。
【００４８】
操作画面に設ける場合は、メンテナンス画面に設けることが望ましい。メンテナンス画面にて装置を操作できる人は、専用の教育を受けた人に限られている場合が多いからである。操作面に設ける場合は、管理された鍵が付いた扉の内側に設けることが望ましい。この場合の鍵は、専用の教育を受けた人が管理していることが望ましい。いずれにしても、専用の教育を受けた人が清掃ユニットをコントロールすることが望ましい。
【００４９】
操作画面（あるいは操作面、ここでは操作画面に統一）には、清掃を行うタイミング，空気吹き出し口１９から吹き出す空気の流量（流速），排気口Ｂ１８から排気される空気の流量（流速），ＦＦＵ３から吹き出す空気の流量（流速），排気口Ａ１１から排気される空気の流量（流速），清掃中のウエハチャック７の回転数，回転中のウエハチャック７の停止箇所および停止時間，把持用コマ２３の開閉有無とスピード，清掃終了後の待機時間、などが設定できるようになっているべきである。ただし、これらの項目は基本的には最適値に設定されており、不具合が発生したり環境が変わったときに変更できるようになっている。
【００５０】
清掃を行うタイミングについては、次のような項目を選択・設定できるべきである。（１）毎日決まった時間、（２）決まった枚数のウエハを検査した後、（３）決まったシーケンス終了後、（４）マニュアルスタート、（５）個別操作、である。（４）マニュアルスタートとは、専用の教育を受けた人が操作画面内にある「清掃スタート」等のボタンを押すことで、決められた内容の清掃作業がスタートする、ということである。（５）個別操作とは、清掃作業に必要なすべての機構部の動作をそれぞれ個別に操作する、ということである。
【００５１】
＜その他の実施の形態＞
以上に本発明の実施の形態を説明したが、これら実施の形態は本発明の精神の範囲内で種々の変形・組み合わせが可能である。例えば、ウエハチャック７をエッジグリップ方式にせず裏面吸着方式にし、吸着面全体を清掃することで、被検査基板の裏面を清浄に保つことができる。あるいはウエハチャックに限らず、その他の塵発生要因箇所を清掃することも可能である。
【００５２】
また、被検査基板に吹き付ける流体を、高清浄空気ではなく純水やアルコール等に換えたり、純水やアルコール等での洗浄後に高清浄空気を吹き付けて乾燥させるように構成しても良い。
【００５３】
試料室１７内部での空気吹き出し口１９と排気口Ｂ１８の設置位置は、試料室１７内部の下流位置（排気口Ａ１１の直前）にこだわらなくてもよい。
【００５４】
ウエハチャック７についても、回転式ではなくＸＹステージによる稼動方式でもよい。
【００５５】
試料室１７内部の流速を清掃用の最適値に制御する方法として、ＦＦＵ３と排気ファンユニットＡを制御するのではなく、予め試料室１７内部に設置した整流板（図示なし）等を制御して試料室１７内部の流速を清掃用最適値に制御してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１ ウエハ
２ 検査光学系
３ ＦＦＵ
４ 回転機構
５ 水平方向移動機構
６ 垂直方向移動機構
７ ウエハチャック
８ 照明光学系
９ 排気ファンユニットＡ
１０ 排気ファンユニットＢ
１１ 排気口Ａ
１２ ステージ部
１３ 検出ユニット
１４ ケース
１５ 支持部
１６ 光学系支持部
１７ 試料室
１８ 排気口Ｂ
１９ 空気吹き出し口
２０ シャッター
２１ 受け渡し口
２２ ウエハ受け台
２３ 把持用コマ
２４ 排気ダクト
２５ 清掃ユニット
２６ 排気側支持部
２７ 高性能空気ろ過フィルタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面検査装置及び表面検査方法に関し、例えば、半導体ウエハ，磁気ディスク、或いは液晶表示素子等の基板を検査対象として検査する表面検査装置及び表面検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程においては、基板（半導体ウエハ）上に塵が存在すると、配線の絶縁不良や短絡等の不良の原因となる。これらの塵は、搬送装置等の可動部から発生するものや、人体から発生するもの、プロセスガスにより処理装置内で反応生成されたもの、薬品や材料の混入していたもの等種々の状態で混入される。磁気ディスクや液晶表示素子の製造工程においても同様であり、発生した塵の基板（磁気ディスク、又は液晶表示素子）への付着は不良の原因となる。
【０００３】
そこで、製造工程においては表面検査装置を用いて基板表面の塵を検出し、管理することにより、各製造装置の発塵状況や各工程の清浄度などを監視・制御し、製品の品質低下や歩留り低下等の抑制を図っている。しかし、そのような表面検査装置においても、可動部等からの塵の発生は皆無ではなく、他の工程と同様に検査対象の基板（被検査基板）への塵の付着が懸念される。
【０００４】
このような被検査基板への塵の付着を抑制する従来技術としては、特許文献１に記載のように、ケーシング内の支持基台上に配置されたＸＹステージ（ステージ）上に載置した被検査基板をレーザ顕微鏡で検査する装置において、ステージ上に載置された被検査基板の上方に通風口を設けるとともに、ファンが接続された２つの排気口をステージの側方と支持基台の下方に配置することにより、被検査基板の上方から下方への空気の流れ（ダウンフロー）を発生させ、ステージの可動部から生じる塵の被検査基板への付着を抑制するものが知られている。
【０００５】
また、特許文献２には、クリーンボックス内に配置されたＸＹステージ（ステージ）上に載置した被検査基板を光学ユニットで撮像して検査する装置において、クリーンボックスのステージの側方に位置する側面部に外部に通じる開口領域を設けるとともに、クリーンボックス内部のステージの下端部と略等しい高さ位置にステージ側に向かって張り出す張出部を設けることにより、クリーンボックス内に清浄な空気を供給するクリーンエアユニットからの空気をステージ方向に導いて被検査基板上を通過させ、クリーンボックス内に発生した塵の被検査基板への付着を抑制するものが開示されている。
【０００６】
また、特許文献３には、ケース内に配置されたＸＹステージ（ステージ）上に載置した被検査物を照明装置と検出装置により検査する装置において、吸引装置によりケース内に供給された空気を、空気誘導パネルにより被検査物上を平行に誘導するものが開示されている。
【０００７】
検査室内の清浄度向上は上述のとおりだが、検査時に半導体ウエハを保持するウエハチャック単体においては、微細化に伴い各半導体製造装置ではウエハへの接触面積を極力小さくする方向に動いている。その際たるが、ウエハエッジグリップ方式チャック（サイドチャックともいう）である。ウエハの表裏にはまったく接触せず、ウエハ端面を線接触にて保持することで、ウエハに接触することで発生する塵や接触痕を最小限に抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２３００３７号公報
【特許文献２】特開２００１−１１８８９６号公報
【特許文献３】特開２００５−１４０７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
エッジグリップ方式による被検査基板把持では、必ず被検査基板と被検査基板把持部品との接触が有る。接触した結果、被検査基板と被検査基板把持部品のうち柔らかい方には何らかのダメージが大なり小なり与えられる。その積み重ねの結果、被検査基板と被検査基板把持部品のうち柔らかい方が削れるなどして直径が数十ｎｍ以上の塵として発生し、浮遊あるいは滞留する。また、被検査基板の直近に可動部となる被検査基板把持部品が存在してしまう。被検査基板把持部品が可動部である以上、いかなる方法であっても摩擦等による塵の発生は不可避である。
【００１０】
そのためエッジグリップ方式チャックにおいては、定期的なメンテナンス（清掃等）が不可欠となり、場合によっては定期的に交換しなければならない。しかし、清掃等のメンテナンスを行う場合、事前に作業教育を受講しておくなどが必要であり、人が作業を行う以上作業にムラが生じる可能性を否定できない。また、人を介することで新たな塵を付着させたり傷を付けたり、部品を破壊したりといったリスクも考慮しなければならない。以上のような理由により、人手による清掃やチャックそのものの交換に関わらず、エッジグリップ方式チャックのメンテナンスを行うと装置停止時間が長くなり、結果として歩留まりが低下してしまう。
【００１１】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、被検査基板の把持部付近に生じる塵を自動的に排除することで被検査基板への塵の付着を抑制すると共に、自動化することで安定した運用を行うことができる表面検査装置及び表面検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上記課題を解決するためにウエハチャックを検査光学系より後方に移動し、前記検査光学系より後方で、前記ウエハチャックを清掃することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、ウエハチャックへ供給される空気の流量と、前記ウエハチャックへ供給される空気の排気量を制御することを他の特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、被検査基板把持部品に生じる塵を自動で除去することで、被検査基板への塵の付着を抑制することができるので、装置停止時間が短くなる（メンテナンスフリーに近づく）ので装置稼働率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る表面検査装置の、全体構成の概略を示す透視側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る表面検査装置の、全体構成の概略を示す透視平面図である。
【図３】図１の表面検査装置における、エッジグリップ式チャックを抜き出して示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る表面検査装置の、待機状態を示す透視側面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る表面検査装置の、被検査基板受け取り状態を示す透視側面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る表面検査装置の、検査動作中を示す透視側面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る表面検査装置の、清掃動作中を示す透視側面図である。
【図８】表面検査装置における、清掃動作中のウエハチャックと清掃ユニットを抜き出して示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を、図面１から図面８を参照しつつ説明する。
【００１７】
＜実施の形態＞
図１は、本実施の形態に係る表面検査装置の全体概略構成を示す透視側面図である。
【００１８】
図１において、本実施の形態の表面検査装置は、表面検査装置の内外を隔てるケース１４と、そのケース１４の内部に設けられ、被検査基板の表面検査を行う検出ユニット１３を備えている。
【００１９】
検出ユニット１３は、被検査基板（例えば、半導体ウエハ）１が配置され表面検査が施される試料室１７内部に空気を供給するファン（図示せず）及びファンにより供給される空気を清浄にするフィルタ（図示せず）を備えたファンフィルタユニット（以下ＦＦＵ）３と、試料室１７内部の空気を吸引する開口部を設けた排気口Ａ（１１）と、排気口Ａ（１１）を介して試料室１７内部の空気を吸引しケース１４の外部に排出する排気ファンユニットＡ（９）とを備えている。また、試料室１７は照明光学系８が設置された光学系支持部１６と、支持部１５，排気側支持部２６，ＦＦＵ３で完全に囲われている。
【００２０】
このように、ＦＦＵ３によって清浄な空気が供給され、下流域では排気口Ａ１１から塵などが排出されることにより、試料室１７は高い清浄度に保たれる。また、ＦＦＵ３と排気口Ａ１１の流量バランスを制御することで、試料室１７の気圧はケース１４の外側（例えばクリーンルーム）の気圧よりも、常に高く設定されている。試料室１７が陽圧に保たれていれば、試料室１７の内部に試料室１７の外側の汚れた空気等は入ってこない。つまり、検出ユニット１３は、その試料室１７の内部がケース１４の外側よりも陽圧に設定され、かつ高い清浄度に保たれているので、クリーンボックスとして機能する。
【００２１】
すなわち、ある領域がクリーンボックスとして機能するためには、囲われた空間の一面に高清浄度の空気を供給するユニットと排気口を有し、周囲よりも陽圧でなければならない。
【００２２】
検出ユニット１３は、被検査基板の一例である半導体ウエハ（以下、単にウエハと記載する）１を載置するステージ部１２と、ステージ部１２を支持する支持部１５と、ウエハチャック７に載置されたウエハ（被検査基板）１に照明光を照射する照明光学系８と、ウエハ１からの光（散乱光，回折光，反射光など）を検出する検出光学系２と、照明光学系８及び検出光学系２を支持する光学系支持部１６とを備えている。また、検出光学系２において、ウエハ１が配置され表面検査が施される空間である試料室１７はカバー（図示せず）により囲まれており、そのカバーと、支持部１５、及び、光学系支持部１６により試料室１７が画定されている。
【００２３】
ステージ部１２は、ウエハ１をエッジグリップ方式にて保持する円板状のウエハチャック７と、ウエハチャック７を周方向に回転駆動させる回転機構４と、回転機構４を鉛直方向に移動させる垂直方向移動機構６と、垂直方向移動機構６を水平方向に移動させる水平方向移動機構５とを備えている。表面検査では、照明光学系８からウエハ１の表面に照明光を照射した状態で、ウエハ１を把持したウエハチャック７を回転機構４で周方向に高速で回転させつつ水平方向移動機構５で水平移動させることにより、ウエハ１の表面を照明光により走査する。
【００２４】
ＦＦＵ３は、試料室１７の側面に清浄空気を供給する給気口をステージ部１２の方向に向けて設けられており、その供給する清浄空気が試料室１７全体に満遍なく供給されるように配置されている。
【００２５】
排気口Ａ１１は、試料室１７内の空気を排気するための複数の開口部となっており、ウエハチャック７のＦＦＵ３に対して反対側の端部に、その開口部をＦＦＵ３に正対して配置されていることが望ましい。また、排気口Ａ１１は、その複数の開口部がウエハチャック７に載置されたウエハ１の上側および下側、あるいはウエハ１と同高さに配置されている。排気口Ａ１１により吸引された空気は、排気口Ａ１１と排気ファンユニットＡ９の間にある排気ダクト２４の途中で１つの流れとなり、排気ファンユニットＡ９を介してケース１４の外部に排出される。
【００２６】
次に、エッジグリップ方式について説明する。
【００２７】
図３に概略図を示す。ウエハ１はウエハチャック７を構成するウエハ受け台部２２に乗っているが、ウエハ１のエッジ部のみがウエハ受け台部２２と接触している。また、ウエハ１を把持する把持用コマ２３はウエハ１の円周上に適正数設置されている。ウエハ１を把持する際は、把持用コマ２３もウエハ１のエッジ部のみと接触している。把持用コマ２３は、ウエハ１をウエハチャック７に載せたり回収したりする時に、ウエハ１の動作の妨げにならないように開閉あるいは収納される。
【００２８】
以上のように構成された表面検査装置の、通常の検査動作を簡単に説明する。
【００２９】
図４はウエハ１が運ばれてくるのを待機している図である。シャッター２０は下がり、受け渡し口２１が開口している。
【００３０】
図５で、ウエハ１がウエハチャック７に載せられ、シャッター２０が上がり受け渡し口２１が閉じる。
【００３１】
図６は検査を開始する状態を示している。回転機構４がウエハ１が乗ったウエハチャック７を適正回転数まで回転させている間に、垂直方向移動機構６が適正高さまで移動し、その間に水平方向移動機構５が、ウエハ１が乗ったウエハチャック７を検出光学系２の直下まで移動させ、検査を開始する。
【００３２】
検査終了後は、回転機構４が回転を止めながら、垂直方向移動機構６が適正高さまで移動し、その間に水平方向移動機構５が、ウエハ１が乗ったウエハチャック７を受け渡し口２１までさせる。シャッター２０が下がり、ウエハ１をウエハチャック７から回収する。
【００３３】
以上のように構成された本実施の形態における効果を説明する。
【００３４】
従来の表面検査装置においては、試料室１７の内部では塵の発生は無くさなければならないか、発生しても絶対にウエハ１に付着させてはいけなかった。これは、表面検査装置が備える当然の性能であるが、この性能を維持・向上させることはたいへん困難である。特にウエハ１と必ず接触するウエハチャック７からは、ウエハ１との接触による塵の発生や、ウエハ１直近の可動部である把持用コマ２３の機構部からの塵の発生が大変問題となっている。
【００３５】
この塵を人が布等で拭き掃除を行うと、布との摩擦によって新たな塵が発生したり、繊維が残って新たな塵になるなどのリスクがある。また、エッジグリップ方式に限らず一般的にウエハチャック７は高精度の加工部品なので、頻繁に交換するとコストが膨大となり、装置停止時間も長くなってしまい、歩留まりが低下やコストアップにつながってしまう。
【００３６】
そこでクリーンボックス内部に自動清掃ユニットを設置して定期的な清掃を行うことで、歩留まりの向上が望める。また、メンテナンス時間を大幅に短縮すると共に、人手による作業リスクを皆無とすることが可能となる。以上のことから定期的なチャック交換作業も不要となり、総合的な装置停止時間が大幅に短くなるとともに、メンテナンスに掛かる費用も大幅に削減することにつながる。
【００３７】
上記で設置された清掃ユニットを用いた清掃動作について説明する。
【００３８】
清掃ユニットとしては高性能空気ろ過フィルタ２７を通過した高清浄度空気吹き出す空気吹き出し口１９と、吹き出した空気を効率よく吸引する位置に排気口Ｂ１８を試料室１７内部に配置しており、排気口Ｂ１８が吸引した空気を通過させる排気ダクト２４と排気ファンユニットＢ１０を追加している。高性能空気ろ過フィルタの性能は、たとえば「０.０１μｍの捕集効率１００％」などである。また、空気吹き出し口１９と排気口Ｂ１８は、試料室１７内部の最下流位置（排気口Ａ１１の直前）に設置することが望ましく、空気吹き出し口１９の吹き出し方向はＦＦＵ３の吹き出し方向と同じであることが望ましい。排気口Ｂ１８については、空気吹き出し口１９の正対位置か、排気口Ａ１１と同じ向きであることが望ましい。
【００３９】
図７にウエハチャック７の清掃を行う状態を示す。シャッター２０を上げて、受け渡し口２１は閉じる。
【００４０】
ウエハチャック７にウエハ１を載せないまま、ウエハチャック７のウエハ１との接触部位が空気吹き出し口１９から吹き出す空気が効率よく当たる位置まで、ステージ部１２の各稼動部を用いて予め定められた清掃位置まで移動させる。ただし、この時点では空気吹き出し口１９から空気は吹き出しておらず、排気ファンユニットＢ１０も排気動作を行っていない。この時ＦＦＵ３から吹き出す空気の流量（流速）と、排気口Ａ１１から空気を排気する排気ファンユニットＡ９の排気空気の流量（流速）を制御し、試料室１７内部の空気の流速を計算・実験等から求めた清掃用の最適値に制御する。
【００４１】
図８に清掃中の概略図を示す。清掃位置まで移動したら、空気吹き出し口１９から空気が吹き出すと同時に、排気ファンユニットＢ１０が排気動作を開始する。図８のように空気吹き出し口１９から吹き出した空気がウエハ１との接触部位に満遍なく当たるように、ウエハチャック７はゆっくり回転する。
【００４２】
空気吹き出し口１９から吹き出した空気がウエハチャック７のウエハ１との接触部位に当たると、これまでの検査動作で発生し堆積されてきた塵が飛ばされる。飛ばされた塵は排気口Ｂ１８から吸い込まれ、排気ダクト２４を通過して排気ファンユニットＢ１０にて試料室の外に排出される。この時のウエハチャック７の回転数や空気吹き出し口１９から吹き出す空気の流速・圧力，排気口Ｂ１８が吸引する流速・圧力等は、すべて適正値に制御されている。また、把持用コマ２３は稼動部品なので入念に清掃するため、各把持用コマ位置では規定時間ウエハチャック７が回転を止める、あるいは把持用コマ２３は清掃動作中に開閉動作を行う、という制御も考えられる。
【００４３】
ここでは清掃位置は試料室１７の内部の下流位置に設けられており、空気吹き出し口１９の吹き出し方向はＦＦＵ３の吹き出し方向と同じである。さらに、排気口Ｂ１８は排気口Ａ１１と同じ向きに設置されている。以上により、排気口Ｂ１８が吸引できずに舞い上がってしまった塵があったとしても、ＦＦＵ３と排気口Ａ１１が作る試料室１７内部の流れに乗って、排気口Ａ１１から排気ダクト２４を通って排気ファンユニットＡ９を介して排出されるので、飛散した塵による試料室１７内部の汚染を防ぐとことができる。また、試料室１７内部の空気の流速が最適値に制御されていることで、吹き飛ばされた塵は試料室１７内部に拡散することなく排気口Ａ１１から排気される。
【００４４】
ウエハチャック７の清掃が終了したら、空気吹き出し口１９からの空気吹き出しは止まり、ウエハチャック７の回転も停止する。ステージ部１２の各稼動部を用いてステージ部１２を図４の待機位置まで移動させる。この時シャッター２０は閉じたままであり、排気ファンユニットＢ１０は排気動作を継続している。清掃が終了し待機している間も、試料室１７内部の流速は清掃用の最適値に保たれている。待機中も試料室１７内部の流速が清掃用の最適値に保たれることで、試料室１７内部の清浄度を短時間で検査動作用の最適値に戻すことができる。ただし、条件によっては排気ファンユニットＢ１０の排気動作を止める場合もある。
【００４５】
予め計算・実験にて確認されている待機時間まで、シャッター２０は閉じたままであり排気ファンユニットＢ１０は排気動作を続けている。ただし、条件によっては排気ファンユニットＢ１０の排気動作を止める場合もある。規定された待機時間が過ぎたら、シャッター２０を下げて受け渡し口２１を開口し、同時に排気ファンユニットＢ１０を停止させる。
【００４６】
以上の動作により、ウエハチャック７は自動かつ非接触に清掃される。
【００４７】
また、清掃ユニットを設置・活用するためには、装置の操作画面（あるいは操作面）に専用の項目を設けなければならない。
【００４８】
操作画面に設ける場合は、メンテナンス画面に設けることが望ましい。メンテナンス画面にて装置を操作できる人は、専用の教育を受けた人に限られている場合が多いからである。操作面に設ける場合は、管理された鍵が付いた扉の内側に設けることが望ましい。この場合の鍵は、専用の教育を受けた人が管理していることが望ましい。いずれにしても、専用の教育を受けた人が清掃ユニットをコントロールすることが望ましい。
【００４９】
操作画面（あるいは操作面、ここでは操作画面に統一）には、清掃を行うタイミング，空気吹き出し口１９から吹き出す空気の流量（流速），排気口Ｂ１８から排気される空気の流量（流速），ＦＦＵ３から吹き出す空気の流量（流速），排気口Ａ１１から排気される空気の流量（流速），清掃中のウエハチャック７の回転数，回転中のウエハチャック７の停止箇所および停止時間，把持用コマ２３の開閉有無とスピード，清掃終了後の待機時間、などが設定できるようになっているべきである。ただし、これらの項目は基本的には最適値に設定されており、不具合が発生したり環境が変わったときに変更できるようになっている。
【００５０】
清掃を行うタイミングについては、次のような項目を選択・設定できるべきである。（１）毎日決まった時間、（２）決まった枚数のウエハを検査した後、（３）決まったシーケンス終了後、（４）マニュアルスタート、（５）個別操作、である。（４）マニュアルスタートとは、専用の教育を受けた人が操作画面内にある「清掃スタート」等のボタンを押すことで、決められた内容の清掃作業がスタートする、ということである。（５）個別操作とは、清掃作業に必要なすべての機構部の動作をそれぞれ個別に操作する、ということである。
【００５１】
＜その他の実施の形態＞
以上に本発明の実施の形態を説明したが、これら実施の形態は本発明の精神の範囲内で種々の変形・組み合わせが可能である。例えば、ウエハチャック７をエッジグリップ方式にせず裏面吸着方式にし、吸着面全体を清掃することで、被検査基板の裏面を清浄に保つことができる。あるいはウエハチャックに限らず、その他の塵発生要因箇所を清掃することも可能である。
【００５２】
また、被検査基板に吹き付ける流体を、高清浄空気ではなく純水やアルコール等に換えたり、純水やアルコール等での洗浄後に高清浄空気を吹き付けて乾燥させるように構成しても良い。
【００５３】
試料室１７内部での空気吹き出し口１９と排気口Ｂ１８の設置位置は、試料室１７内部の下流位置（排気口Ａ１１の直前）にこだわらなくてもよい。
【００５４】
ウエハチャック７についても、回転式ではなくＸＹステージによる稼動方式でもよい。
【００５５】
試料室１７内部の流速を清掃用の最適値に制御する方法として、ＦＦＵ３と排気ファンユニットＡを制御するのではなく、予め試料室１７内部に設置した整流板（図示なし）等を制御して試料室１７内部の流速を清掃用最適値に制御してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１ ウエハ
２ 検査光学系
３ ＦＦＵ
４ 回転機構
５ 水平方向移動機構
６ 垂直方向移動機構
７ ウエハチャック
８ 照明光学系
９ 排気ファンユニットＡ
１０ 排気ファンユニットＢ
１１ 排気口Ａ
１２ ステージ部
１３ 検出ユニット
１４ ケース
１５ 支持部
１６ 光学系支持部
１７ 試料室
１８ 排気口Ｂ
１９ 空気吹き出し口
２０ シャッター
２１ 受け渡し口
２２ ウエハ受け台
２３ 把持用コマ
２４ 排気ダクト
２５ 清掃ユニット
２６ 排気側支持部
２７ 高性能空気ろ過フィルタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を検査する検査装置において、
ファンフィルタユニットと、
前記ファンフィルタユニットからの空気の流れに対して後方に配置された検査光学系と、
前記光学系より後方に配置された清掃ユニットと、
前記清掃ユニットより後方に配置された排気口と、
前記排気口に接続された排気ユニットと、を有する検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置において、
前記ファンフィルタユニットの流量と、排気ユニットの流量とを制御する検査装置。
【請求項３】
請求項１に記載の検査装置において、
基板を載置するウエハチャックを有し、
前記清掃ユニットは、前記ウエハチャックへ空気、または純水、またはアルコールを供給する検査装置。
【請求項４】
請求項３に記載の検査装置において、
前記清掃ユニットは、前記ウエハチャックへ、純水、またはアルコールを供給した後、
前記ウエハチャックへ、空気を供給する検査装置。
【請求項５】
請求項１に記載の検査装置において、
前記清掃ユニットは、フィルタを有する検査装置。
【請求項６】
請求項３に記載の検査装置において、
前記ウエハチャックの可動部は、
前記清掃ユニットから、空気、または純水、またはアルコールが供給された場合に、
開閉動作を行う検査装置。
【請求項７】
ウエハチャックを検査光学系より後方に移動し、
前記検査光学系より後方で、前記ウエハチャックを清掃するウエハチャックの清掃方法。
【請求項８】
請求項７に記載のウエハチャックの清掃方法において、
ウエハチャックへ供給される空気の流量と、前記ウエハチャックへ供給される空気の排気量を制御するウエハチャックの清掃方法。
【請求項９】
請求項７に記載のウエハチャックの清掃方法において、
前記清掃ユニットは、前記ウエハチャックへ、純水、またはアルコールを供給した後、
前記ウエハチャックへ、空気を供給する検査装置。
【請求項１】
基板を検査する検査装置において、
ファンフィルタユニットと、
前記ファンフィルタユニットからの空気の流れに対して後方に配置された検査光学系と、
前記光学系より後方に配置された清掃ユニットと、
前記清掃ユニットより後方に配置された排気口と、
前記排気口に接続された排気ユニットと、を有する検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置において、
前記ファンフィルタユニットの流量と、排気ユニットの流量とを制御する検査装置。
【請求項３】
請求項１に記載の検査装置において、
基板を載置するウエハチャックを有し、
前記清掃ユニットは、前記ウエハチャックへ空気、または純水、またはアルコールを供給する検査装置。
【請求項４】
請求項３に記載の検査装置において、
前記清掃ユニットは、前記ウエハチャックへ、純水、またはアルコールを供給した後、
前記ウエハチャックへ、空気を供給する検査装置。
【請求項５】
請求項１に記載の検査装置において、
前記清掃ユニットは、フィルタを有する検査装置。
【請求項６】
請求項３に記載の検査装置において、
前記ウエハチャックの可動部は、
前記清掃ユニットから、空気、または純水、またはアルコールが供給された場合に、
開閉動作を行う検査装置。
【請求項７】
ウエハチャックを検査光学系より後方に移動し、
前記検査光学系より後方で、前記ウエハチャックを清掃するウエハチャックの清掃方法。
【請求項８】
請求項７に記載のウエハチャックの清掃方法において、
ウエハチャックへ供給される空気の流量と、前記ウエハチャックへ供給される空気の排気量を制御するウエハチャックの清掃方法。
【請求項９】
請求項７に記載のウエハチャックの清掃方法において、
前記清掃ユニットは、前記ウエハチャックへ、純水、またはアルコールを供給した後、
前記ウエハチャックへ、空気を供給する検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−６９６２４（Ｐ２０１１−６９６２４Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１８４００（Ｐ２００９−２１８４００）
【出願日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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