JP2006084294A - 半導体ウェハの欠陥検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体ウェハにおいて、その周縁部に発生する欠陥切欠き部分を精度よく検出することができるウェハの欠陥検出方法および装置を提供する。
【解決手段】 中心軸線２９からウェハの周縁部まで延びる周縁直線４０が、中心軸線２９まわりを角変位する場合の、周縁直線の距離変化に基づいて、ウェハの切欠き部分の幅Ｗと、深さＨとを算出する。注目する切欠き部分の幅と深さとの少なくとも１つが、ノッチ２２またはオリフラ２４に対して設定される幅と深さとの規定範囲外である場合に、その注目する切欠き部分を欠陥切欠き部分として検出する。このように切欠き部分の幅と深さとの両方に基づいて、切欠き部分が欠陥であるかを判断する。これによって、ウェハ２１に発生する欠陥切欠き部分をノッチ２２またはオリフラ２４と誤検出することを防ぎ、欠陥切欠き部分を精度よく検出することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ノッチまたはオリフラと称される切欠きが形成される円板状半導体ウェハの周縁部に発生する欠陥を検出するウェハの欠陥検出方法および装置に関する。

第１の従来技術として、特許文献１に、オリエンテーションフラット（以下、オリフラと称する）を検出するウェハの位置検出装置が開示される。この位置検出装置は、ウェハをその軸線まわりに所定の角度毎に角変位するようにステップ送りさせて、ウェハの周縁部の形状をラインセンサによって検出する。

位置検出装置は、ウェハの角変位量と、イメージセンサ出力とに基づいて、オリフラが形成される位置を算出する。具体的には、ウェハの回転中心から周縁部までの距離が最も短くなる部分θ_ｍ＋４の角度位置を検出し、その角度位置に基づいてオリフラの角度位置を検出している。

また第２の従来技術として、特許文献２に、オリフラを検出する機能を有する基板処理装置が開示される。この基板処理装置は、オリフラのうち、周方向両側部分Ｐ，Ｑの角度位置を検出し、それらの両側部分Ｐ，Ｑの角度位置に基づいてオリフラの中心角度位置を検出する。

特公平７−１３９９８号公報 特開平１０−２７０４０４号公報

第１の従来技術では、ウェハの周縁部に生じる欠陥切欠き部分の深さが、オリフラが形成されるオリフラ部分の深さよりも小さいことを前提としているので、オリフラ部分の深さよりも欠陥切欠き部分の深さが同じ場合には、オリフラ部分と欠陥切欠き部分とを区別することができない。さらにオリフラ部分の深さよりも欠陥切欠き部分の深さが大きい場合には、欠陥切欠き部分をオリフラ部分と誤検出するおそれがある。したがってウェハの欠陥切欠き部分を正確に検出することができない。

第２の従来技術についても、ウェハの欠陥切欠き部分を検出する構成については開示されておらず、欠陥切欠き部分を検出することができない。また第１の従来技術と同様に、オリフラ部分と欠陥切欠き部分とを区別することができず、欠陥切欠き部分とオリフラ部分とを誤検出するおそれがある。

なお、従来技術として、ウェハにオリフラ部分が形成される場合について説明した。これに限らず、ノッチがウェハに形成される場合であっても上述した問題が生じる。ノッチが形成されるノッチ部分は、オリフラ部分よりもその深さおよび幅が小さい。上述した従来技術を適用してノッチ部分を検出しようとした場合には、欠陥切欠き部分とノッチ部分とを誤検出する可能性が大きくなる。

したがって本発明の目的は、半導体ウェハにおいて、その周縁部に発生する欠陥切欠き部分を精度よく検出することができるウェハの欠陥検出方法および装置を提供することである。

本発明は、周縁部に予め定める規定切欠き部分が形成される円板状の半導体ウェハにおいて、その周縁部に発生する欠陥切欠き部分を検出するウェハの欠陥検出方法であって、
ウェハに予め設定される軸線からウェハの周縁まで延びる周縁直線が、軸線まわりを角変位する場合の、前記周縁直線の距離変化を測定し、
前記測定結果に基づいて、切欠き部分を周縁直線が通過する角変位量を表わす幅と、前記切欠き部分で周縁直線の距離が最も小さくなる周縁直線に関連する深さとを、注目する切欠き部分毎に算出し、
注目する切欠き部分の幅と深さとの少なくとも１つが、規定切欠き部分に設定される規定範囲外である場合に、その注目する切欠き部分を欠陥切欠き部分として検出することを特徴とするウェハの欠陥検出方法である。

また本発明は、前記測定結果に基づいて、欠陥切欠き部分について、ウェハに設定される任意の基準位置に対するウェハの軸線まわりの角変位位置を求めることを特徴とする。

また本発明は、注目する切欠き部分の幅と深さとが、規定切欠き部分に設定される規定範囲内である場合に、その注目する切欠き部分を規定切欠き部分として検出し、規定切欠き部分について、ウェハに設定される任意の基準位置に対するウェハの軸線まわりの角変位位置を求めることを特徴とする。

また本発明は、注目する切欠き部分の幅と深さとが、規定切欠き部分に設定される規定範囲内である場合に、その注目する切欠き部分における周縁直線の距離変化を表わす曲線式を算出し、
前記注目する切欠き部分について算出した曲線式が、規定切欠き部分における周縁直線の距離変化を表わす規定曲線式に対して、予め定める類似範囲内であると、その注目する切欠き部分を規定切欠き部分として検出し、規定切欠き部分について、ウェハに設定される任意の基準位置に対するウェハの軸線まわりの角変位位置を求めることを特徴とする。

また本発明は、複数の注目する切欠き部分について算出した曲線式が、前記規定曲線式に対して予め定める類似範囲内である場合に、最も前記規定曲線式に近い曲線式となる切欠き部分を規定切欠き部分として検出することを特徴とする。

また本発明は、周縁直線の距離変化において、周縁直線が軸線を一周する周期と等しい周波数成分を除去した演算結果に基づいて、切欠き部分の幅と深さとを求めることを特徴とする。

また本発明は、注目する切欠き部分の幅と深さとが、予め定める許容範囲内である場合に、その注目する切欠き部分を無視することを特徴とする。

また本発明は、前記規定切欠き部分は、ノッチおよびオリエンテーションフラットのいずれか一方が形成される部分とすることを特徴とする。

また本発明は、周縁部に予め定める規定切欠き部分が形成される円板状の半導体ウェハにおいて、その周縁部に発生する欠陥切欠き部分を検出するウェハの欠陥検出方法であって、
ウェハに予め設定される軸線からウェハの周縁まで延びる周縁直線が、任意の基準位置から軸線まわりを角変位する場合の、前記周縁直線の距離変化を測定し、
周縁直線の距離変化を表わす曲線式を、注目する切欠き部分毎に算出し、
注目する切欠き部分について算出した曲線式が、規定切欠き部分における周縁直線の距離変化を表わす規定曲線式に対して、予め定める近似範囲内である場合に、その注目する切欠き部分を規定切欠き部分として検出することを特徴とするウェハの欠陥検出方法である。

また本発明は、周縁部に予め定める規定切欠き部分が形成される円板状の半導体ウェハにおいて、その周縁部に発生する欠陥切欠き部分を検出するウェハの欠陥検出装置であって、
基部と、
ウェハを保持する保持部と、
基部に設定される中心軸線まわりに保持部を回転駆動する回転駆動手段と、
保持部の角変位量を測定する角度測定手段と、
保持部に保持されるウェハの周縁部の周方向一部に対向し、ウェハの周縁部のウェハ半径方向位置を測定する周縁位置測定手段と、
角度測定手段と周縁位置測定手段との測定結果に基づいて、欠陥切欠き部分を検出する欠陥検出手段とを有し、
欠陥検出手段は、
ウェハを角変位させてウェハ周縁部のウェハ半径方向の位置変化が予め定めるしきい値よりも大きくなるときに、周縁位置測定手段に対向するウェハの周縁部に切欠き部分が形成されていることを検出し、
切欠き部分が周縁位置測定手段を通過する間のウェハの角変位量を表わす幅と、前記切欠き部分で前記中心軸線からウェハ周縁部までの距離が最も小さくなる周縁直線の距離に関連する深さとを、注目する切欠き毎に算出し、
注目する切欠き部分の幅と深さとの少なくとも１つが、規定切欠き部分に設定される規定範囲外である場合に、その注目する切欠き部分を欠陥切欠き部分として検出することを特徴とするウェハの欠陥検出装置である。

また本発明は、欠陥検出手段は、注目する切欠き部分の幅と深さとが、規定切欠き部分に設定される規定範囲内である場合に、その注目する切欠き部分を規定切欠き部分として検出し、規定各切欠き部分について、ウェハに設定される任意の基準位置に対するウェハの軸線まわりの角変位位置を求めることを特徴とする。

本発明によれば、切欠き部分の幅と深さとを求める。切欠き部分について、規定切欠き部分の幅と深さとの少なくともいずれか一方が、規定切欠き部分に設定される規定範囲外である場合に、その切欠き部分を欠陥切欠き部分として検出する。これによってウェハに発生する欠陥切欠き部分を規定切欠き部分として誤検出することなく、欠陥切欠き部分を精度よく検出することができる。

また規定切欠き部分と欠陥切欠き部分との両方がウェハに形成される場合であっても、規定切欠き部分と欠陥切欠き部分とをそれぞれ区別して検出することができる。これによって欠陥切欠き部分が形成されるウェハを取除くことができる。

また本発明によれば、ウェハに設定される任意の基準位置に対して欠陥切欠き部分の角変位位置を求めることで、欠陥切欠き部分の発生位置を把握することができる。これによってウェハのうちで欠陥切欠き部分を除く部分にパターン形成処理を施することができる。

また本発明によれば、規定切欠き部分の検出と同時に欠陥切欠き部分を検出することができる。これによって欠陥切欠き部分を検出する工程と規定切欠き部分を検出する工程とを別工程にする必要がないので、欠陥切欠き部分の検出に費やす時間を短くすることができる。言い換えると、規定切欠き部分の検出を行う装置のタクトタイムに影響を与えることなく、欠陥切欠き部分の検出を行うことができる。

また本発明によれば、切欠き部分における周縁直線の距離変化を表わす曲線式を算出し、その曲線式に基づいて、切欠き部分が、規定切欠き部分と欠陥切欠き部分とのいずれであるかを判断する。これによって、万が一、規定切欠き部分の幅と深さとの規定範囲内となるような欠陥切欠き部分が発生しても、欠陥切欠き部分として検出することができ、規定切欠き部分の誤検出を防ぐことができる。

また本発明によれば、複数の注目する切欠き部分について、算出した曲線式が、前記規定曲線式に対して予め定める類似範囲内である場合に、最も前記規定曲線式に近い曲線式となる切欠き部分を規定切欠き部分として検出する。これによって複数の切欠き部分から、１つの規定切欠き部分と、その他の欠陥切欠き部分とを精度よく区別して検出することができる。

また本発明によれば、ウェハに予め設定される軸線が、ウェハの中心位置から偏心していた場合、周縁直線の距離変化は、ウェハが角変位する一周期と等しい周期を有する周波数成分が含まれる。この周波数成分を除去することによって、ウェハの偏心が周縁直線の距離変化に影響をおよぼすことを防ぐことができる。これによって切欠き部分の幅と深さを正確に求めることができ、よって規定切欠き部分と欠陥切欠き部分とをさらに精度よく検出することができる。

またウェハが偏心した状態であっても規定切欠き部分を精度よく検出できるので、周縁距離変化の測定を容易に行うことができる。またこの周波数成分に基づいて、ウェハに予め設定される軸線に対してウェハの中心位置が偏心する偏心量と偏心方向とを求めることもできる。

また本発明によれば、注目する切欠きの深さと幅とが許容範囲内である場合に、その注目する切欠き部分を無視する。これによって注目する欠陥切欠き部分を正確に検出することができる。たとえば切欠き部分として深さおよび幅がウェハ品質として問題のない小さなものまで、欠陥として誤検出することを防ぐことができる。また、ウェハの製造過程で発生するような凹凸の深さと幅とを許容範囲として登録しておくことで、製造過程で生じる凹凸部分を欠陥として検出しないようにすることもできる。

また本発明によれば、規定切欠き部分がノッチおよびオリエンテーションフラットのいずれか一方が形成される部分とする。これによって、欠陥切欠き部分とノッチ部分またはオリエンテーションフラット部分とを区別して検出することができる。またウェハについて、ノッチが形成されるノッチウェハであるか、オリエンテーションフラットが形成されるオリフラウェハであるかを判別することができる。

さらに規定切欠き部分としてノッチ部分およびオリエンテーションフラット部分の両方を規定切欠き部分として設定していてもよい。この場合、ノッチ部分およびオリフラ部分の判定基準値を独立して設定することによって、ウェハに形成される規定切欠き部分が、ノッチ部分かオリフラ部分かにかかわらず、本検出装置を使用することが可能となり、利便性を向上することができる。

また本発明によれば、切欠き部分における周縁直線の距離変化を表わす曲線式を算出し、その曲線式に基づいて、切欠き部分が、規定切欠き部分および欠陥切欠き部分のいずれであるかを検出する。これによって、欠陥切欠き部分を精度よく検出することができる。

また本発明によれば、保持部にウェハを保持させた状態で、回転駆動手段によって保持部とともにウェハを回転させる。ウェハが回転することによって、角度測定手段に対向するウェハの周縁部が移り変わる。ウェハの周縁部に切欠き部分がある場合には、ウェハが角変位すると、周縁位置測定手段によって測定される測定結果が変化する。

欠陥検出手段は、角度測定手段と周縁位置測定手段による測定結果に基づいて、切欠き部分の幅と深さとを求める。そして注目する切欠き部分の幅と深さとが、予め定められる規定切欠き部分に設定される幅と深さとの規定範囲内であると規定切欠き部分として検出し、規定範囲外であると欠陥切欠き部分として検出する。このように切欠き部分の幅と深さとに基づいて、注目する切欠き部分が欠陥であるか否かを判定することによって、精度よく欠陥を検出することができる。

また本発明によれば、規定切欠き部分の、ウェハに設定される任意の基準位置に対するウェハの軸線まわりの角変位位置を求めることで、規定切欠き部分に基づいてウェハの配置位置を整えるいわゆるアライナ装置と兼用することができる。すなわち、アライナ装置の演算プログラムを変更することによって、ウェハの配置位置の調整とともにウェハの欠陥を検出することができる。したがって新たな物理的構成を追加する必要がなく、ウェハの欠陥検出装置を容易に実現することができる。

図１は、本発明の実施の一形態であるウェハ形状検出装置２０の構成を示すブロック図である。ウェハ形状検出装置２０は、ウェハ２１の角変位位置を調整するいわゆるアライナ装置と、ウェハ２１の欠陥を検出するウェハの欠陥検出装置とを兼用する。

半導体ウェハ２１は、予め結晶方向が設定されている。半導体ウェハ２１は、結晶方向の判別用に、規定切欠き部分がその周縁部に形成される。半導体ウェハ２１は、製造装置の予め定める方向にその結晶方向が沿うように、位置合せされた状態で各種半導体処理が施されることがある。この場合、ウェハ２１の規定切欠き部分が製造装置の予め定める位置に対向するようにウェハ２１が配置される。

図２は、ノッチ２２を説明するためのウェハ２１の一部を拡大して示す図である。半導体ウェハ２１は、円板状に形成される。第１の実施形態では、規定切欠き部分は、ノッチ２２が形成されるノッチ部分８０によって実現される。ノッチ２２は、半導体ウェハ２１の周縁部２３に形成される凹所である。ノッチ部分８０は、ウェハ２１を厚み方向に垂直な断面で見た場合に、周縁部２３に、ウェハ２１の中心位置に向かうにつれて先細となる略Ｕ字状の切口を形成する。ノッチ２２の詳細な寸法は、ＳＥＭＩ（Semiconductor
Equipment and Materials Institute）などによって予め規格化されている。

ウェハ形状検出装置２０は、ノッチ部分８０を検出する。ウェハ形状検出装置２０は、ノッチ部分８０がウェハ形状検出装置２０に設定される基準位置に向くように、ウェハ２１を角変位する。これによってウェハ２１の結晶方向が予め定める方向に延びるようにウェハ２１の位置が調整される。この状態で、ウェハ２１は、ロボットハンドなどの移載装置によってウェハ形状検出装置２０から移載されて、所定の他の半導体処理装置に、結晶方向を考慮した位置合わせがなされる。

またウェハ形状検出装置２０は、半導体ウェハ２１の周縁部に発生して欠陥となる凹所８３が形成される欠陥切欠き部分８２を検出する。欠陥切欠き部分８２を検出すると、欠陥切欠き部分８２の発生を報知することによって、作業者は、ウェハ２１に欠陥切欠き部分８２が形成されていることを判断する。またウェハ形状検出装置２０は、ロボットハンドなどの移載装置に、ウェハ２１に欠陥切欠き部分８２が生じていることを伝える。この場合、移載装置は、欠陥切欠き部分８２が生じているウェハ２１を取除き、欠陥が生じているウェハ２１が後段の半導体処理装置で処理が施されることを防ぐ。

ウェハ形状検出装置２０は、基部３０と、保持部３１と、モータ３２と、エンコーダ３３と、ラインセンサ３４と、センサコントローラ３５と、制御部３６とを有する。基部３０は、保持部３１、モータ３２、エンコーダ３３およびラインセンサ３４を支持する。

保持部３１は、半導体ウェハ２１を吸着保持する。保持部３１は、基部３０に予め設定される中心軸線２９まわりに回転可能に基部３０に支持される。具体的には、保持部３１には、ウェハ２１が当接する当接面が形成される。当接面には、空気を吸引する吸引孔が形成される。当接面に半導体ウェハ２１を当接させた状態で、吸引孔から空気を吸引することによって、半導体ウェハ２１を保持部３１に吸着保持させることができる。半導体ウェハ２１は、その中心位置２８が、基部３０の中心軸線２９上に可及的に配置されるように保持部３１に当接される。

モータ３２は、基部３０に対して保持部３１を予め定める中心軸線２９まわりに連続的に回転駆動する。モータ３２は、その回転出力を、動力伝達機構３７を介して保持部３１に伝達する。したがってモータ３２の出力軸が回転すると、保持部３１および保持部３１に保持されるウェハ２１が中心軸線２９まわりに連続的に回転する。モータ３２は、たとえば直流モータによって実現され、保持部３１を回転駆動する回転駆動手段となる。

エンコーダ３３は、回転前の状態から出力軸が角変位した角変位量を測定する。すなわちエンコーダ３３は、保持部３１の角変位量を測定する角度測定手段となる。エンコーダ３３は、このようなインクリメンタル形でもよいがアブソリュート形であってもよい。

ラインセンサ３４は、基部３０に固定される。ラインセンサ３４は、保持部３１に保持されるウェハ２２の周縁部２３の一部に対向した位置に配置される。ラインセンサ３４は、ウェハの周縁について、ウェハ２１の半径方向ｒの位置を測定する。具体的には、ラインセンサ３４は、投光部３４ａと受光部３４ｂとを有する。

投光部３４ａは、ウェハ半径方向ｒに延び中心軸線２９に平行に進む帯状の平行光を投光する。受光部３４ｂは、保持されるウェハ２１を挟んで投光部３４ａに対向して配置される。たとえば投光部３４ａは、発光ダイオード素子または半導体レーザ素子によって実現される。受光部３４ｂは、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサによって実現される。具体的には受光部３４ｂは、多数の微細なフォトダイオードがウェハ半径方向ｒに並び、投光部３４ａから投光された平行光を受光可能に構成される。

投光部３４ａから投光された光の一部は、ウェハ２１によって遮光される。また残りの一部は、ウェハ２１よりも半径方向外方を通過して受光部３４ｂに入射する。ウェハ２１の周縁の位置が中心軸線２９に対して半径方向ｒに近づくと、ウェハ２１によって遮光される光が少なくなり、受光部３４ｂに入射する光の光量が大きくなる。またウェハ２１の周縁の位置が中心軸線２９に対して半径方向ｒに遠ざかると、ウェハ２１によって遮光される光が多くなり、受光部３４ｂに入射する光の光量が小さくなる。受光部３４ｂは、投光部３４ａから入射する光量によって出力する電気量が変化する。

センサコントローラ３５は、投光部３４ａに対して受光部３４ｂに向けて光を投光するように投光指令を与える。またセンサコントローラ３５は、受光部３４ｂから出力される電気量に基づいて、ラインセンサ３４に対向する部分における周縁の半径方向ｒの位置を検出する。

制御部３６は、センサコントローラ３５からラインセンサ３４に対向する周縁の半径方向ｒの位置が与えられる。また制御部３６は、モータ３２に回転指令を与えるとともに、エンコーダ３３から半導体ウェハ２１の角変位量が与えられる。

制御部３６は、モータ３２によってウェハ２１が連続的に回転駆動された状態における、センサコントローラ３５とエンコーダ３３とから与えられる情報に基づいて、ノッチ部分８０の角度位置と、欠陥切欠き部分８２を検出する。制御部３６は、欠陥切欠き部分８２を検出すると、ウェハ２１に欠陥切欠き部分８２が発生していることを出力する。たとえば、制御部３６は、欠陥切欠き部分８２の有無を報知する。

また、ウェハ２１の結晶方向を予め定める方向に向くようするために、制御部３６は、予め定める角度位置にノッチ部分８０を配置するように、モータ３２に制御指令を与える。たとえばノッチ部分８０がラインセンサ３４を通過してから、予め定める任意の角変位量だけ、角変位した角変位位置でウェハ２１が回転を停止するように、モータ３２を制御する。

制御部３６は、演算を行う演算回路と、予め定めるプログラムおよび設定数値が記憶される記憶回路とを含んで構成される。制御部３６は、演算回路が記憶回路に記憶されるプログラムを実行することによって、ノッチ部分８０および欠陥切欠き部分８２を検出する。たとえば演算回路はＣＰＵによって実現される。またたとえば記憶回路は、ＲＡＭおよびＲＯＭによって実現される。

保持部３１にウェハ２１を保持した状態で、モータ３２によって保持部３１とともにウェハ２１を一周以上連続的に回転させる。このときエンコーダ３３は、回転前の状態に対するウェハ２１の角変位量をエンコーダ値として検出する。ウェハ２１の角変位量が大きくなるにつれてエンコーダ値は大きくなる。

またウェハ２１を連続的に回転させたとき、ラインセンサ３４に対向する周縁部２３が移り変わる。ラインセンサ３４は、ラインセンサ３４に対向する部分における周縁の半径方向ｒの位置を、センサ値として検出する。

なお、ウェハ２１の厚み方向に垂直な平面における断面形状が真円に形成され、かつウェハ２１の中心位置２８と、基部３０の中心軸線２９とが一致している場合には、センサ値は一定になる。これに対して、ウェハ２１に切欠き部分が形成される場合およびウェハ２１が偏心している場合には、ウェハ２１の角変位とともにセンサ値も変化する。

本実施の形態では、センサ値が小さくなればなるほど、ラインセンサ３４に対向する部分における周縁が半径方向ｒ内方に位置する。また本実施の形態では、エンコーダ値が大きくなればなるほど、回転前の状態からウェハ２１が大きく角変位する。なお、本発明において、ウェハ２１の半径８５とは、ウェハ２１に切欠きがなく真円に形成された場合におけるウェハ２１の半径８５に相当する。またウェハ２１の中心位置２８とは、ウェハ２１の断面が真円に形成された場合におけるウェハ２１の中心位置に相当する。

図３は、３つの切欠き２５，２６，２７が発生するノッチウェハ２１を示す正面図である。図４は、図３に示すノッチウェハ２１を角変位させた場合のエンコーダ値ｅと、そのエンコーダ値ｅに対応するセンサ値ｃとを示すグラフである。図３に示すノッチウェハ２１は、第１の切欠き２７が形成される第１切欠き部分１２７と、第２の切欠き２５が形成される第２切欠き部分１２５と、第３の切欠き１２６が形成される第３切欠き部分１２６とが形成される。

なお、図４は、ウェハ２１の中心位置２８と、基部３０の中心軸線２９とが一致している状態における測定結果である。センサ値ｃは、中心軸線２９からウェハ２１の周縁まで延びる周縁直線４０のうち、ラインセンサ３４に対向する周縁距離４０の距離に相当する。エンコーダ値ｅは、回転前の状態から、任意のウェハ周縁部２３がラインセンサ３４に対向するまでの角変位量に相当する。

図３に示すノッチウェハ２１の場合、角変位前の状態から、ウェハ２１を約９０°角変位すると、第１切欠き部分１２７がラインセンサ３４に対向する。またウェハ２１を角変位前の状態から約１７５°角変位すると、第２切欠き部分１２５がラインセンサ３４に対向する。またウェハ２１を角変位前の状態から約２６０°角変位すると、第３切欠き部分１２６がラインセンサ３４に対向する。

ウェハ２１が角変位して、ラインセンサ３４に第１切欠き部分１２７が近接すると、まず第１角変位位置４２で、ラインセンサ３４に対向する周縁の周縁直線４０（以下、ライン上の周縁直線４０と称する）の距離がウェハ２１の半径８５とほぼ等しい状態からウェハ２１の半径８５よりも小さい状態となる。さらにウェハ２１が角変位すると、ライン上の周縁直線４０の距離が徐々に短くなる。

第１角変位位置４２から第２角変位位置４４に達した後、さらにウェハ２１が角変位すると、ライン上の周縁直線の距離が徐々に長くなる。そして第３角変位位置４３に達すると、ライン上の周縁直線の距離がウェハ２１の半径８５よりも小さい状態からウェハ２１の半径８５とほぼ等しい状態に戻る。本実施の形態では、ほぼ等しい状態とは、等しい状態も含む。

ウェハ２１が角変位して、第２切欠き部分１２５および第３切欠き部分１２６がラインセンサ３４に近接するときも、第１切欠き部分１２７が近接する場合と同様である。具体的には、ライン上の周縁直線の距離は、第１角変位位置４２に達してから徐々に短くなる。そして第２角変位位置４４に達したあとは徐々に長くなり、第３角変位位置４３に達するとウェハ２１の半径８５とほぼ等しい状態に戻る。上述した各角変位位置４２，４３，４４は、回転前の角変位位置に対する角変位量に基づいて求められる。

制御部３６は、ウェハ回転時のセンサ値ｃおよびエンコーダ値ｅに基づいて、第１角変位位置４２、第２角変位位置４４および第３角変位位置４３を検出する。制御部３６は、各角変位位置４２〜４４を検出すると、第１角変位位置４２と第３角変位位置４３との間に、切欠きが形成されていることを判断する。

また制御部３６は、第１角変位置４２から第３角変位位置４３までの間の角変位量を切欠き部分の幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３とする。また第２角変位位置４４における周縁直線の距離４０をウェハ２１の半径８５から減算した距離を、切欠き部分の深さＨ１，Ｈ２，Ｈ３とする。また切欠き部分の第１角変位位置４２と第３角変位位置４３との中間の角変位位置を切欠き部分の角変位位置４５とする。

ノッチ部分８０として許容される幅および深さの規定範囲は、予め設定される任意の値である。このようなノッチ２２の幅および深さの規定範囲は、予め記憶回路に記憶される。

図３に示すノッチウェハ２１の場合、第１切欠き部分１２７は、その幅Ｗ１が規定範囲の上限値よりも大きく、その深さＨ１が規定範囲の上限値よりも大きい。したがって制御部３６は、第１の切欠き部分１２７をノッチ部分８０として検出せずに、欠陥切欠き部分８２として検出する。

また第２切欠き部分１２５は、その幅Ｗ２が、規定範囲の下限値よりも大きく上限値よりも小さい。またその深さＨ２が、規定範囲の下限値よりも大きく上限値よりも小さい。したがって制御部３６は、第２切欠き部分１２５をノッチ部分８０として検出する。

また第３切欠き部分１２６は、その幅Ｗ３が規定範囲の下限値よりも小さく、その深さＨ３が規定範囲の下限値よりも小さい。したがって制御部３６は、第３切欠き部分１２６をノッチ部分８０として検出せずに、欠陥切欠き部分８２として検出する。このように制御部３６は、注目する切欠き部分２５〜２７の幅Ｗと深さＨとの少なくともいずれか一方が規定範囲内に入らなかった場合には、欠陥切欠き部分８２として判断する。

図５は、制御部３６の第１の切欠き検出動作を示すフローチャートである。制御部３６は、センサ値ｃとエンコーダ値ｅとから欠陥切欠き部分８２およびノッチ部分８０を検出する場合には、検出動作を実行可能となるように、データ処理する必要がある。

ステップａ０では、制御部３６は、使用者などから予めノッチ部分８０の幅Ｗおよび深さＨの規定範囲が与えられる。制御部３６は、与えられた規定範囲を記憶回路に記憶する。このように準備動作が完了した状態で、制御部３６は、保持部３１によって保持されるウェハ２１を連続的に回転させて、ステップａ１に進む。

ステップａ１では、制御部３６は、センサコントローラ３５からセンサ値ｃを取得し、エンコーダ３３からエンコーダ値ｅを取得する。制御部３６は、同時刻に取得したエンコーダ値ｅとセンサ値ｃとを関連づけて記憶回路に記憶する。

図６は、ステップａ１で取得したセンサ値ｃをエンコーダ値ｅの順に並べたグラフである。図６には、縦軸にセンサ値ｃをとし、横軸にエンコーダ値ｅをとしたグラフを示す。また、図６に示すグラフは、基部３０の中心軸線２９と、ウェハ２１の中心位置２８とが偏心した場合における検出結果である。制御部３６は、各エンコーダ値ｅに関連づけられるセンサ値ｃをそれぞれ検出データとし、ステップａ２に進む。

ステップａ２では、制御部３６は、各検出データｃの変化のうち、ウェハ２１が一周するときの周期に対応した偏心周波数成分変化を抽出する。具体的には、制御部３６は、まず、検出データｃのうちから、任意の数の検出データを抽出する。そしてエンコーダ値ｅの増加に関して、抽出した各検出データｃの偏心周波数成分変化を表わす偏心正弦波波形の演算式を求める。

本実施の形態では、検出データの抽出は、エンコーダ値が１２°変化する毎の検出データｃを順に取出する。そして取出した各検出データｃのうちで、ｉ番目に取出した検出データｃｉと、その１つ前、すなわちｉ−１番目に取出した検出データｃ（ｉ−１）との差が予め定める設定範囲を超えている場合には、ｉ番目に取出した検出データｃｉを取除き、その残りの各検出データを用いて、偏心正弦波波形の演算式を求める。

演算式は、抽出した各検出データのうちの３つを用いて、次の（１）式における演算式のＹに検出データｃを、Ｘにその検出データｃに対応するエンコーダ値ｅをそれぞれ代入して、各定数α，β，γの値を求める。なお、前記３つの検出データは、できるだけエンコーダ値ｅが１２０°間離れたものを用いる。
Ｙ＝α・Ｓｉｎ（Ｘ＋β）＋γ …（１）

さらに、抽出した各検出データのうちの３つを種々変更した場合における各定数Ａ，Ｂ，Ｃをそれぞれ求め、求めた各定数α，β，γの平均値を（１）式の各係数として、演算式を決定する。すなわち３０個の検出データを抽出した場合には１０回分の、２４個の検出データしか取れなかった場合には８回分の各定数Ａ，Ｂ，Ｃの平均値を使って求められる（１）式を偏心正弦波波形の演算式とする。なお、偏心正弦波波形の演算式を求める方法は、本実施の形態の一例であって、他の導出方法を用いて演算式を求めてもかまわない。

図７は、正弦波データｄを示すグラフである。制御部３６は、偏心正弦波波形の演算式に各エンコーダ値ｅを代入して、各エンコーダ値ｅに関連づけられる正弦波データｄを演算する。正弦波データｄを演算すると、ステップａ３に進む。

たとえば正弦波波形の演算式が上述の（１）式で表わされる場合、注目するエンコーダ値ｅｉに関連づけられる正弦波データｄｉは、α・Ｓｉｎ（ｅｉ＋β）＋γで表わされる。

ステップａ３では、制御部３６は、関連づけられるエンコーダ値ｅ毎に、ステップａ１に示す検出データｃからステップａ２に示す正弦波データｄを減算（ｃ−ｄ）して、偏心の影響を除去した差分データｆをそれぞれ演算する。図８は、差分データｆを示すグラフである。

ステップａ４では、差分データｆを微分した微分データｇを演算する。具体的には、微分データｇは、差分データｆにおける注目するエンコーダ値ｅ毎に、注目するエンコーダ値ｅｉに対応する差分データｆｉと、注目するエンコーダ値ｅｉの次のエンコーダ値ｅ（ｉ＋１）に対応する差分データｆ（ｉ＋１）との差を示すデータであり、エンコーダ値ｅ毎にそれぞれ関連づけられる。微分データｇを演算すると、ステップａ５に進む。

たとえば注目するエンコーダ値ｅｉに対応する差分データをｆｉとし、注目するエンコーダ値ｅｉの次のエンコーダ値ｅ（ｉ＋１）に対応する差分データをｆ（ｉ＋１）とすると、注目するエンコーダ値ｅｉに関連づけられる微分データｇは、ｆ（ｉ＋１）−ｆｉとなる。

図９は、差分データｆの一部を拡大して欠陥切欠きを示すグラフである。ステップａ５では、制御部３６は、差分データｆに基づいて、ウェハ２１の半径８５と等しい円弧が形成される周縁部分を検索して、データの検出を開始する起点を求める。この起点からウェハ２１を３６０°角変位させる間の差分データｆを用いる。

具体的には、微分データｇが小さく、差分データｆが予め定める第１しきい値Ｐ１を継続した状態で、エンコーダ値ｅが予め定める第２しきい値Ｐ２にわたって増加するエンコーダ値の変化間隔を検出し、そのエンコーダ値ｅの変化間隔のうちもっとも小さいエンコーダ値を起点エンコーダ値ｅａとして検出する。なお、起点エンコーダ値ｅａの角変位位置におけるライン上の周縁直線４０の距離は、ウェハ２１の半径８５とほぼ等しくなる。起点エンコーダ値ｅａを検出すると、ステップａ６に進む。

ステップａ６では、起点エンコーダ値ｅａからエンコーダ値ｅが増加したときに、差分データｆが予め定める第３しきい値Ｐ３以下となる場合、制御部３６は、そのときのエンコーダ値ｅｂを上述した第１角変位位置４２とし、第１角変位位置４２から切欠き部分が形成されていることを判断する。第１角変位位置４２を検出すると、ステップａ７に進む。

ステップａ７では、制御部３６は、第１角変位位置４２からエンコーダ値ｅが増加したときに、差分データｆが予め定める第４しきい値Ｐ４以下で、かつ微分データｇが小さく、差分データｆが予め定める第５しきい値Ｐ５以下を継続した状態で、エンコーダ値ｅが予め定める第６しきい値Ｐ６にわたって増加するエンコーダ値の変化間隔を検出し、そのエンコーダ値ｅの変化間隔の起点となるエンコーダ値を復帰エンコーダ値ｅｃとして検出する。なお、復帰エンコーダ値ｅｃの角変位位置におけるライン上の周縁直線４０の距離は、ウェハ２１の半径８５とほぼ等しくなる。復帰エンコーダ値ｅｃを検出すると、ステップａ８に進む。

ステップａ８では、制御部３６は、復帰エンコーダ値ｅｃからエンコーダ値ｅが減少したときに、差分データｆが予め定める第７しきい値Ｐ７以下となる場合、制御部３８は、そのときのエンコーダ値ｅｄを上述した第３角変位位置４３とし、ステップａ９に進む。

ステップａ９では、ステップａ６で求めた第１角変位位置４２と、ステップａ８で求めた第３角変位位置４３との間の、エンコーダ値ｅおよび差分データ値ｆとに基づいて、切欠きの幅Ｗ、深さＨおよび切欠きの位置４５を求め、ステップａ１０に進む。

ステップａ１０では、制御部３６は、差分データｆに基づいて、復帰エンコーダ値ｅｃからエンコーダ値が増加したときに、次の第１角変位位置４２が存在するか否かを判断し、次の第１角変位位置４２が存在すると判断すると、ステップａ７に戻る。そして次の切欠きについて切欠きの幅Ｗ、深さＨおよび切欠きの位置４５を求める。またステップａ１０において、起点エンコーダ値ｅａから３６０°エンコーダ値ｅが増加しても、次の第１角変位位置４２が存在しない場合には、ステップａ１１に進む。

ステップａ１１では、検出した１または複数の切欠き部分のうち、ノッチ部分８０の規定範囲内の幅と深さとを有する１つの切欠き部分を検出し、その切欠き部分をノッチ部分８０として判断する。またその他の切欠き部分を欠陥切欠き部分８２として検出する。

ノッチ部分８０の規定範囲内の幅と深さとを有する複数の切欠き部分がある場合には、ノッチ部分８０に予め設定される最適幅と最適深さとに最も近い１つの切欠き部分をノッチ部分８０として判断してもよい。

このようにして制御部３６は、１または複数の切欠き部分から１つのノッチ部分８０を検出すると、残余の切欠き部分を欠陥切欠き部分８２として検出する。そしてステップａ１２に進み、切欠きの検出動作を終了する。

またウェハ形状検出装置２０がアライナ装置となる場合には、ノッチ部分８０を予め定める角度位置に角変位させる。そしてウェハを移送するハンドロボットがウェハ２１を搬送可能な状態とする。またウェハ形状検出装置２０は、欠陥切欠き８２を検出した場合には、ウェハ２１に欠陥があることを報知する。

以上のように、ウェハ形状検出装置２０が上述した第１の欠陥検出方法を実行することによって、ウェハ形状検出装置２０は、切欠き部分の幅と深さとを検出する。切欠き部分の幅と深さとの少なくともいずれか一方が、ノッチ部分８０に設定される規定範囲外である場合に、その切欠き部分を欠陥切欠き部分として検出する。言い換えると、切欠き部分の幅と深さとの両方が規定範囲内である場合についてのみ、その切欠き部分をノッチ部分８０として検出する。またウェハ２１に傷などの欠陥が形成される場合であっても、正確にノッチ部分８０を検出することができる。

これによってウェハに形成される欠陥切欠き部分８２とノッチ部分８０とを誤検出することなく、欠陥切欠き部分８２を精度よく検出することができる。欠陥切欠き部分８２を精度よく検出することで、欠陥切欠き部分８２が形成されるウェハ２１を、半導体製造過程で取除くことができる。これによって欠陥が生じているウェハ８２を早期に取除くことで、欠陥が生じているウェハに半導体処理が施されることを防ぐことができる。

また本実施の形態では、ウェハ形状検出装置２０は、ノッチ部分８０の検出と同時に欠陥切欠き部分８２を検出する。これによって欠陥切欠き部分８２を検出する工程を別工程にする必要がないので、検出に費やす時間を短くすることができる。言い換えると、装置のタクトタイムに影響を与えることなく、ウェハ周辺部の欠陥を検出することができる。

また本実施の形態では、検出データｃから正弦波データｄを差分した差分データｆに基づいて、切欠き部分の幅と深さとを検出する。したがってウェハ２１の中心位置２８が回転軸線２９に対して偏心していた場合であっても、その偏心の影響をなくして、切欠き部分の幅と深さを検出することができる。これによって切欠き部分の幅と深さを正確に求めることができ、よってノッチ部分８０と欠陥切欠き部分８２とをさらに精度よく検出することができる。

また偏心正弦波波形の演算式を求めることによって、その振幅と位相とからウェハ２１の偏心具合を求めることができる。たとえば偏心具合をロボットハンドに伝えることによって、ロボットハンドがウェハの偏心具合を把握することができ、ウェハ形状検出装置２０に保持されるウェハ２１を正確に保持することができる。また上述したようにウェハ２１が偏心した状態で保持部３１に保持された場合であっても、ノッチ部分８０と欠陥切欠き部分８２を正確に検出することができ、ロボットハンドの位置教示動作にかかる手間を少なくすることができる。

また本実施の形態によれば、ノッチ部分８０に基づいてウェハ２１の配置位置を整えるいわゆるアライナ装置の演算プログラムを変更することによって、ウェハ２１の配置位置の調整とともにウェハ２１の欠陥を検出することができる。したがって新たな物理的構成を追加する必要がなく、ウェハの欠陥検出装置を容易に実現することができる。

また本実施の形態では、微分データｇに基づいて、切欠き部分が形成されない周縁部２３を検出する。これによって差分データｆに基づくよりも、切欠き部分が形成されない周縁部２３を正確に検出することができ、ノッチ部分８０と欠陥切欠き部分８２をより正確に検出することができる。また周縁部に切欠きが形成されない起点エンコーダ値ｅａから、ノッチ部分８０および欠陥切欠き部分８２の検出を開始する。これによって切欠き部分の途中から切欠き部分の検出を開始することが防がれ、切欠き部分をさらに正確に検出することができる。

図１０および図１１は、本発明の第２のウェハの欠陥検出方法を説明するためのグラフである。図１０は、差分データｆの一部を拡大してノッチ部分８０を示すグラフである。また図１１は、差分データｆの一部を拡大して欠陥切欠き部分８２を示すグラフである。

ノッチ部分８０では、第１角変位位置４２から第２角変位位置４４までエンコーダ値ｅの増加とともに変化する差分データｆを、横軸をエンコーダ値ｅとし、縦軸を差分データｆとするグラフ上にプロットする。この場合、プロットされた差分データｆは、グラフ上に描かれる規定曲線５０にそって並ぶ。この規定曲線５０は、予め定める規定曲線式によって表わされる。

本実施の形態では、規定曲線５０を、Ａ・ｅ^２＋Ｂ・ｅ＋Ｃとなる２次曲線式によって表わす。Ａは、エンコーダ値ｅの２乗の係数であって、規定曲線５０の形状を表わす形状特定係数Ａとなる。ＢおよびＣは、ウェハ２１の配置位置によって異なる。なお、上式においてｅは、エンコーダ値を表わす。

これに対して欠陥切欠き部分８２では、プロットされる差分データｆは、規定曲線５０とは形状が異なる非規定曲線５１に沿って並ぶ。また欠陥切欠き部分８２では、規定曲線５０に対して、プロットされた差分データｆが大きくばらつく。またプロットされた差分データｆが並ぶ近似曲線式は、最小２乗法などの近似法を用いることで容易に導くことができる。

注目する切欠き部分の前記形状特定係数Ａが、ノッチ部分８０を表わす形状特定係数Ａの規定範囲外であると、注目する切欠き部分を欠陥切欠き部部分８２として検出することができる。

前記形状特定係数Ａは、ノッチ部分を表わす規定曲線式に対して、切欠き部分を表わす曲線式が類似しているかどうかを判定するための判定値となる。すなわち近似曲線式のうち切欠き部分の形状を示す係数を抽出し、その係数が規定曲線式のうち規定切欠き部分の形状を示す係数に対する類似度を判断することによって、曲線式が類似しているかどうかを判断する。たとえば類似度は、規定切欠き部分の形状を示す係数と、注目する切欠き部分の形状を示す係数との差によって決定される。

図１２は、図１０のグラフの一部を拡大して示すグラフである。ノッチ部分８０での各プロット点は、規定曲線５０からの誤差平均値が予め定める規定範囲内となる。誤差平均値は、各プロット点６０の差分データｆと、各プロット点６０に設定されるエンコーダ値ｅでの規定曲線５０の差分データｆとの差を全て足し合わせた値である。

任意のプロット点６０の差分データｆをｘｉとし、その任意のプロット点６０に設定されるエンコーダ値ｅでの差分データｆをｙｉとすると、誤差平均値Ｖは、以下の式によって表わされる。

ただし、ｘｉは、第１角変位位置４３から第２角変位位置４４までのｎ個のプロット点のうち、ｉ番目の差分データを示す。またｙｉは、ｉ番目のプロット点と同じエンコーダ値ｅにおける規定曲線５０の差分データを示す。

注目する切欠き部分での誤差平均値Ｖが、予め定める規定範囲外であると、注目する切欠き部分を欠陥切欠き部分８２として検出することができる。

前記誤差平均値Ｖもまた、ノッチ部分を表わす規定曲線式に対して、切欠き部分を表わす曲線式が類似しているかどうかを判定するための判定値となる。規定曲線に対する誤差平均値Ｖが小さければ小さいほど、注目する切欠き部分の形状が、ノッチ部分の形状に類似していることを示す。

図１３は、制御部３６の第２の切欠き検出動作を示すフローチャートである。ステップｂ０では、制御部３６は、ノッチ部分８０での形状特定係数Ａの規定範囲が与えられる。制御部３６は、与えられた規定範囲を記憶回路に記憶する。そして制御部３６は、ウェハ２１を保持部３１に吸着保持させた状態で、ウェハ２１を回転させ、ステップｂ１に進む。

制御部３６は、ステップｂ１で、前述した図５に示すステップａ１〜ステップａ１０に相当する動作を行う。ただし、ステップａ９で制御部３６が切欠き部分の深さと幅とを演算した代わりに、第１角変位位置４３と第２角変位位置４４との間での、差分データ値ｆの近似曲線式を演算する。

ステップｂ１で、各切欠きの近似曲線式を求めると、ステップｂ２に進む。ステップｂ２では、検出した１または複数の切欠き部分の近似曲線式のうち、その形状特定係数Ａが規定範囲内となる１または複数の切欠き部分を検出し、ステップｂ３に進む。

ステップｂ３では、ステップｂ２で検出された１または複数の切欠き部分について、規定曲線に対する誤差平均値Ｖを求め、ステップｂ４に進む。ステップｂ４では、ステップｂ２で検出した１または複数の切欠き部分について、規定曲線に対する誤差平均値が、規定範囲内である切欠きをノッチ部分８０として検出する。

またステップｂ４において、誤差平均値Ｖが規定範囲内となる複数の切欠き部分が存在する場合には、誤差平均値が規定範囲内となる複数の切欠き部分のうちから、最も誤差平均値が小さいものをノッチ部分８０として検出する。このようにして制御部３６は、１または複数の切欠き部分から１つのノッチ部分８０を検出すると、残余の切欠き部分を欠陥切欠き部分として検出する。そしてステップｂ５に進み、切欠き部分の検出動作を終了する。

以上のように、ウェハ形状検出装置２０が上述した第２の欠陥検出方法を実行することによって、ウェハ形状検出装置２０は、切欠き部分における曲線式を算出し、その曲線式に基づいて、切欠き部分が、ノッチ部分８０と欠陥切欠き部分８２とのいずれであるかを判断する。

具体的には、切欠き部分での形状特定係数Ａおよび誤差平均値Ｖを検出することで、欠陥切欠き部分の形状に基づいて切欠き部分を判断する。これによってノッチ部分８０の幅と深さとの規定範囲内に含まれる欠陥切欠き部分であっても、欠陥切欠き部分８２とノッチ部分８０とを区別して検出することができ、誤検出を防ぐことができる。また、第１の欠陥検出方法と同様の手順を行う工程については、第１の欠陥検出方法と同様の効果を得ることができる。

図１４は、制御部３６の第３の欠陥検出動作を示すフローチャートである。第３の欠陥検出動作は、切欠き部分の深さ、幅、形状特定係数Ａおよび規定曲線との誤差平均値を用いて、ウェハの欠陥切欠き部分およびノッチ部分を検出する。なお、切欠きの幅、深さ、形状特定係数Ａおよび規定曲線との誤差平均値Ｖは、前述と同様の手順によって求めることができるので、その説明を省略する。

ステップｃ０では、制御部３６は、欠陥として無視すべき切欠き部分の幅と深さとの許容範囲を記憶する。また制御部３６は、検出すべきノッチ部分８０の幅と深さと形状特定係数Ａの規定範囲を記憶する。このように準備動作が完了した状態で、制御部３６は、保持部３１によって保持されるウェハ２１を回転させ、ステップｃ１に進む。

ステップｃ１では、制御部３６は、第１の欠陥検出動作と同様に、切欠き部分の幅と深さとを取得し、取得するとステップｃ２に進む。ステップｃ２では、制御部３６は、取得した切欠き部分の幅と深さとが、欠陥として無視すべき許容範囲内であるか否かを判断する。取得した切欠き部分の幅と深さとが許容範囲内でないと判断すると、ステップｃ３に進む。ステップｃ３では、ステップｃ２で取得した切欠き部分の幅と深さとがノッチ部分８０として規定される規定範囲内であるかどうかを判断する。取得した切欠き部分の幅と深さとが規定範囲内であると、ステップｃ４に進む。

ステップｃ４では、取得した切欠き部分の形状が、ノッチ部分８０の形状に相当するか否かを判断する。具体的には、上述した切欠き部分の形状特定係数Ａと誤差平均値Ｖとが、規定範囲内に含まれるか否かを判断し、規定範囲内であることを判断するとステップｃ５に進む。ステップｃ５では、ノッチ部分８０の規定範囲内であると判断した切欠き部分をノッチ部分８０としてカウントし、切欠き位置などの情報を記憶してステップｃ７に進む。

ステップｃ２において、制御部３６は、取得した切欠き部分の幅と深さとが、欠陥として無視すべき許容範囲内であると、その切欠き部分をカウントせずにステップｃ７に進む。またステップｃ３およびステップｃ４において、取得した切欠き部分がノッチ部分８０の規定範囲から外れると、ステップｃ６に進む。ステップｃ６では、制御部３６は、ノッチ部分８０の規定範囲外であると判断した切欠き部分を欠陥切欠き部分８２としてカウントし、切欠き位置などの情報を記憶してステップｃ７に進む。

ステップｃ７では、ウェハ一周分のデータを検索したか否かを判断する。ウェハ一周分のデータを検索していない場合には、ステップｃ１に戻り、他の切欠き部分が存在しないかを検出する。また、ステップｃ７において、ウェハ一周分のデータを検索したことを判断した場合には、ステップｃ９に進み、欠陥検出動作を終了する。

またステップｃ１において、制御部３６は、第１の欠陥検出動作と同様に、切欠き部分の幅と深さとのデータを取得できないと、ステップｃ８に進む。ステップｃ８では、ウェハ一周分のデータを検索したか否かを判断する。ウェハ一周分のデータを検索していない場合には、ステップｃ１に戻り、他の切欠き部分が存在しないかを検出する。また、ステップｃ８において、ウェハ一周分のデータを検出したことを判断した場合には、ステップｃ９に進み、欠陥検出動作を終了する。

以上のような第３の欠陥検出方法では、第１の欠陥検出方法と第２の欠陥検出方法との両方の効果を得ることができる。これによって、万が一、ノッチ部分８０の幅と深さとの規定範囲内となるような欠陥切欠き部分８２が発生しても、欠陥切欠き部分８２として検出することができる。これによってノッチ部分８０の誤検出を防ぐことができる。

またステップｃ４で、複数の注目する切欠き部分の形状特定係数Ａが、規定範囲に含まれる場合であっても、最も前記規定曲線式に近い曲線式となる切欠き部分、すなわち誤差平均値Ａが最も小さい切欠き部分をノッチ部分８０として検出する。これによって切欠き部分をさらに精度よく検出することができる。

また、ステップｃ２において、注目する切欠きの深さと幅とが許容範囲内である場合に、その注目する切欠き部分を無視する。これによって注目する欠陥切欠き部分８２を正確に検出することができる。たとえば切欠き部分として深さおよび幅がウェハ品質として問題のない小さなものまで、欠陥として誤検出することを防ぐことができる。ウェハの製造過程で発生するような凹凸の深さと幅とを許容範囲として登録しておくことで、製造過程で生じる凹凸部分を欠陥として検出しないようにすることもできる。

また形状特定係数Ａおよび誤差平均値Ｖは、幅および深さが規定範囲内となった切欠き部分についてのみ求める。したがって全ての切欠き部分について、形状特定係数Ａおよび誤差平均値Ｖを求める場合に比べて、計算時間を短縮化することができる。

なお、上述した本実施の形態として、予め規定される規定切欠きとしてノッチ２２が用いられる場合について説明したが、規定切欠きとしてノッチ２２以外、たとえばオリエンテーションフラット（以下、オリフラと称する）が用いられても、同様の効果を得ることができる。

図１５は、オリフラ２４が形成される半導体ウェハ２１を示す正面図である。他の実施形態では、規定切欠き部分は、オリフラ２４が形成されるオリフラ部分７３によって実現される。オリフラ２４は、半導体ウェハ２１の周縁部２３に形成される凹所である。オリフラ部分７３は、ウェハ２１を厚み方向に垂直な断面で見た場合に、ウェハ２１の中心位置２８から外方に延びる一半径線７１に垂直な平面７０が形成される。オリフラ２４の詳細な寸法は、ＳＥＭＩなどによって予め規格化されている。

図１６は、オリフラ２４における差分データｆの一部を示すグラフである。オリフラ２４であっても、ノッチ２２と同様にして、その幅Ｗ、深さＨ、近似曲線７２が規定される。したがって切欠き部分について、幅Ｗ、深さＨ、近似曲線式の形状特定係数Ａ、誤差平均値Ｖがオリフラ２４に設定される規定範囲内であると、オリフラ２４として判断することができる。

図１７は、オリフラ２４における差分データｆが最小となる部分を拡大して示すグラフである。ラインセンサ３４の検出精度が低い場合には、図１７に示すプロット点に示すように差分データｆが最も小さくなるエンコーダ値ｅが予め定める範囲７３にわたる。したがって差分データｆが最も小さくなるエンコーダ値ｅに基づいて決定されるオリフラ部分７３の角度位置を１つに決定することが困難な場合がある。

これに対して、差分データｆに基づいて決定される近似曲線７２を求めることによって、差分データｆが最も小さくなるエンコーダ値ｅを容易に求めることができ、そのエンコーダ値ｅをオリフラ部分７３の角度位置、言い換えると切欠き角変位位置４５として判断することができる。これによってオリフラ部分７３の角度位置を精度よく検出することができる。これによってウェハ形状検出装置２０は、アライナ装置としての性能を向上することができる。このようなことは上述したノッチ部分８０の場合についても同様である。

またオリフラ部分７３に欠けが形成される場合でも、近似曲線７２と差分データｆとの差をとることによって、オリフラ部分７３に形成される欠陥切欠き部分についても検出することができる。この場合、オリフラ部分７３に形成される切欠き部分は、オリフラの近似曲線７２からの誤差が大きい差分データｆとなる。したがって誤差が大きい差分データｆからオリフラ部分７３に形成される欠陥切欠き部分を判断することができる。誤差が大きい差分データｆを除いて、切欠き部分の近似曲線式を求め直して、オリフラ部分の近似曲線７２と比較してもよい。

またオリフラ２４として、主オリフラと副オリフラとの２つのオリフラが形成される場合がある。このような場合には、主オリフラと副オリフラとのそれぞれの規定範囲を制御部３６が記憶することによって、主オリフラ部分と、副オリフラ部分と、欠陥切欠き部分とを区別して検出することができる。

また制御部３６が記憶する規定範囲は、ノッチ２２に設定される規定範囲とオリフラ２４に設定される規定範囲との両方を記憶していてもよい。これによって、ウェハ２１に形成される規定切欠き部分が、ノッチ部分８０かオリフラ部分７３かにかかわらず、本検出装置を使用することが可能となり、利便性を向上することができる。たとえばウェハ２１の大きさを判断して、ノッチ部分８０とオリフラ部分７３の規定範囲のいずれを用いて、規定切欠き部分を区別するのかを判断して、その判断した規定範囲に基づいて、規定切欠き部分を検出してもよい。このように規定切欠き部分として規定される規定範囲と、切欠きとして無視される許容範囲とは、任意に数値入力可能であって、複数設定可能であることが好ましい。

なお規定範囲は、実際のノッチ部分またはオリフラ部分を測定して規定してもよい。また予め定められる規格に基づいて、決定してもよい。またウェハ形状検出装置２０には、制御部３６に記憶される規定範囲を、使用者が入力および変更可能となるような設定手段が設けられることが好ましい。たとえば設定手段は、キーボードなどによって実現される。設定手段によって、測定すべき半導体ウェハ毎に規定範囲が変更されることによって、さらに切欠き部分の誤検出を防ぐことができる。

また本実施の形態では、切欠き部分の幅と深さとに基づいたが、さらに切り欠き部分によって切り欠かれた領域の面積に基づいて、切欠き部分の検出を行ってもよい。切り欠かれた領域の面積は、たとえば切り欠き部分の幅と深さとを積算することによって求めることができる。

なお本実施の形態では、ラインセンサ３４に対して、ウェハ２１を連続的に回転させた。これに対してウェハ２１に対してラインセンサ３４を連続的に回転させてもよい。また、ウェハ形状検出装置２０の動作の一部または全てを作業者が行ってもよい。

この場合、作業者は、ウェハ２１に予め設定される軸線からウェハ２１の周縁まで延びる周縁直線が、軸線まわりを角変位する場合の、前記周縁直線４０の距離変化を測定し、前記測定結果に基づいて、切欠き部分を周縁直線が通過する角変位量を表わす幅と、前記切欠き部分で周縁直線の距離が最も小さくなる周縁直線に関連する深さとを算出し、注目する切欠き部分の幅と深さとの少なくとも１つが、規定切欠き部分に設定される規定範囲外である場合に、その注目する切欠き部分を欠陥切欠き部分として検出する。

本発明の実施の一形態であるウェハ形状検出装置２０の構成を示すブロック図である。 ノッチ２２を説明するためのウェハ２１の一部を拡大して示す図である。 ３つの切欠き２５，２６，２７が発生するノッチウェハ２１を示す正面図である。 図３に示すノッチウェハ２１を角変位させた場合のエンコーダ値ｅと、そのエンコーダ値ｅに対応するセンサ値ｃとを示すグラフである。 制御部３６の第１の切欠き検出動作を示すフローチャートである。 ステップａ１で取得したセンサ値ｃとエンコーダ値ｅとをエンコーダ値ｅの順に並べたグラフである。 正弦波データｄを示すグラフである。 差分データｆを示すグラフである。 差分データｆの一部を拡大して欠陥切欠きを示すグラフである。 差分データｆの一部を拡大してノッチ部分８０を示すグラフである。 差分データｆの一部を拡大して欠陥切欠き部分８２を示すグラフである。 図１０のグラフの一部を拡大して示すグラフである。 制御部３６の第２の欠陥切欠き検出動作を示すフローチャートである。 制御部３６の第３の欠陥検出動作を示すフローチャートである。 オリフラ２４が形成される半導体ウェハ２１を示す正面図である。 オリフラ２４における差分データｆの一部を示すグラフである。 オリフラ２４における差分データｆが最小となる部分を拡大して示すグラフである。

符号の説明

２０ ウェハ形状検出装置
２１ 半導体ウェハ
２２ ノッチ
２３ 周縁部
２４ オリフラ
２５，２６，２７ 切欠き
２８ 中心軸線
２９ 中心位置
３０ 基部
３１ 保持部
３２ モータ
３３ エンコーダ
３４ ラインセンサ
３５ センサコントローラ
３６ 制御部
４０ 周縁直線
４１ 基準位置
５０ 規定近似曲線
Ｗ 幅
Ｈ 深さ

Claims (11)

1. 周縁部に予め定める規定切欠き部分が形成される円板状の半導体ウェハにおいて、その周縁部に発生する欠陥切欠き部分を検出するウェハの欠陥検出方法であって、
   ウェハに予め設定される軸線からウェハの周縁まで延びる周縁直線が、軸線まわりを角変位する場合の、前記周縁直線の距離変化を測定し、
   前記測定結果に基づいて、切欠き部分を周縁直線が通過する角変位量を表わす幅と、前記切欠き部分で周縁直線の距離が最も小さくなる周縁直線に関連する深さとを、注目する切欠き部分毎に算出し、
   注目する切欠き部分の幅と深さとの少なくとも１つが、規定切欠き部分に設定される規定範囲外である場合に、その注目する切欠き部分を欠陥切欠き部分として検出することを特徴とするウェハの欠陥検出方法。
2. 前記測定結果に基づいて、欠陥切欠き部分について、ウェハに設定される任意の基準位置に対するウェハの軸線まわりの角変位位置を求めることを特徴とする請求項１記載のウェハの欠陥検出方法。
3. 注目する切欠き部分の幅と深さとが、規定切欠き部分に設定される規定範囲内である場合に、その注目する切欠き部分を規定切欠き部分として検出し、規定切欠き部分について、ウェハに設定される任意の基準位置に対するウェハの軸線まわりの角変位位置を求めることを特徴とする請求項１または２記載のウェハの欠陥検出方法。
4. 注目する切欠き部分の幅と深さとが、規定切欠き部分に設定される規定範囲内である場合に、その注目する切欠き部分における周縁直線の距離変化を表わす曲線式を算出し、
   前記注目する切欠き部分について算出した曲線式が、規定切欠き部分における周縁直線の距離変化を表わす規定曲線式に対して、予め定める類似範囲内であると、その注目する切欠き部分を規定切欠き部分として検出し、規定切欠き部分について、ウェハに設定される任意の基準位置に対するウェハの軸線まわりの角変位位置を求めることを特徴とする請求項１または２記載のウェハの欠陥検出方法。
5. 複数の注目する切欠き部分について算出した曲線式が、前記規定曲線式に対して予め定める類似範囲内である場合に、最も前記規定曲線式に近い曲線式となる切欠き部分を規定切欠き部分として検出することを特徴とする請求項４記載のウェハの欠陥検出方法。
6. 周縁直線の距離変化において、周縁直線が軸線を一周する周期と等しい周波数成分を除去した演算結果に基づいて、切欠き部分の幅と深さとを求めることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のウェハの欠陥検出方法。
7. 注目する切欠き部分の幅と深さとが、予め定める許容範囲内である場合に、その注目する切欠き部分を無視することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のウェハの欠陥検出方法。
8. 前記規定切欠き部分は、ノッチおよびオリエンテーションフラットのいずれか一方が形成される部分とすることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のウェハの欠陥検出方法。
9. 周縁部に予め定める規定切欠き部分が形成される円板状の半導体ウェハにおいて、その周縁部に発生する欠陥切欠き部分を検出するウェハの欠陥検出方法であって、
   ウェハに予め設定される軸線からウェハの周縁まで延びる周縁直線が、任意の基準位置から軸線まわりを角変位する場合の、前記周縁直線の距離変化を測定し、
   周縁直線の距離変化を表わす曲線式を、注目する切欠き部分毎に算出し、
   注目する切欠き部分について算出した曲線式が、規定切欠き部分における周縁直線の距離変化を表わす規定曲線式に対して、予め定める近似範囲内である場合に、その注目する切欠き部分を規定切欠き部分として検出することを特徴とするウェハの欠陥検出方法。
10. 周縁部に予め定める規定切欠き部分が形成される円板状の半導体ウェハにおいて、その周縁部に発生する欠陥切欠き部分を検出するウェハの欠陥検出装置であって、
    基部と、
    ウェハを保持する保持部と、
    基部に設定される中心軸線まわりに保持部を回転駆動する回転駆動手段と、
    保持部の角変位量を測定する角度測定手段と、
    保持部に保持されるウェハの周縁部の周方向一部に対向し、ウェハの周縁部のウェハ半径方向位置を測定する周縁位置測定手段と、
    角度測定手段と周縁位置測定手段との測定結果に基づいて、欠陥切欠き部分を検出する欠陥検出手段とを有し、
    欠陥検出手段は、
    ウェハを角変位させてウェハ周縁部のウェハ半径方向の位置変化が予め定めるしきい値よりも大きくなるときに、周縁位置測定手段に対向するウェハの周縁部に切欠き部分が形成されていることを検出し、
    切欠き部分が周縁位置測定手段を通過する間のウェハの角変位量を表わす幅と、前記切欠き部分で前記中心軸線からウェハ周縁部までの距離が最も小さくなる周縁直線の距離に関連する深さとを、注目する切欠き毎に算出し、
    注目する切欠き部分の幅と深さとの少なくとも１つが、規定切欠き部分に設定される規定範囲外である場合に、その注目する切欠き部分を欠陥切欠き部分として検出することを特徴とするウェハの欠陥検出装置。
11. 欠陥検出手段は、注目する切欠き部分の幅と深さとが、規定切欠き部分に設定される規定範囲内である場合に、その注目する切欠き部分を規定切欠き部分として検出し、規定各切欠き部分について、ウェハに設定される任意の基準位置に対するウェハの軸線まわりの角変位位置を求めることを特徴とする請求項１０記載のウェハの欠陥検出装置。

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