JP5344699B2 - 半導体ウエーハのエッジ検査装置及びエッジ検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエーハの外周エッジ部分を検査する半導体ウエーハのエッジ検査装置及びエッジ検査方法に関する。

従来、半導体ウエーハの外周エッジ部分の断面形状を測定する測定装置（検査装置）が提案されている（特許文献１参照）。この測定装置は、半導体ウエーハの外周エッジ部分に対して当該半導体ウエーハの面に平行かつその接線方向に光を照射し、当該外周エッジ部分を通過してテレセントリック構造となる光学系を介して進む光を受光するイメージセンサに前記外周エッジ部分の断面影像を投影させている。そして、イメージセンサから出力される信号に基づいて得られる前記半導体ウエーハの外周エッジ部分の断面影像に対応した画像からその半導体ウエーハの外周エッジ部分の２次元的寸法が測定される。

このような測定装置によれば、半導体ウエーハの外周エッジ部分の２次元寸法が測定できるので、その測定結果に基づいて半導体ウエーハの外周エッジ部分の形状の適否を検査することができるようになる。

ところで、半導体ウエーハの外周エッジ部分の検査は、その形状だけでなく、その外周エッジ部分にクラックやパーティクル等の欠陥が存在するか否かについても行なうことが好ましい。従来そのような検査を行なう検査装置が提案されている（特許文献２参照）。この検査装置は、半導体ウエーハの外周エッジ部分の外周端面を撮影するラインセンサと、半導体ウエーハの一方の面の外周縁において傾斜した面を撮影するラインセンサと、半導体ウエーハの他方の面の外周縁において傾斜した面を撮影するラインセンサとを有している。そして、各ラインセンサからの検出信号に基づいて得られる半導体ウエーハの外周エッジ部分の画像の濃淡分布や色分布等の状態によって、半導体ウエーハの外周エッジ部分の外周端面や傾斜した各面にクラックやパーティクル等の欠陥が存在するか否かの判定がなされる。

このような検査装置によれば、目視検査では見つけることのできない半導体ウエーハの外周エッジ部分の欠陥までも精度良くその有無を検査することができるようになる。
特開２００６−１４５４８７号公報 特開２００３−２４３４６５号公報

前述したような半導体ウエーハの外周エッジ部分の形状を検査する検査装置は、外周エッジ部分に光を照射し、その影（影像）を表す画像からその２次元的寸法を測定していることから、前記画像からはクラックやパーティクル等の欠陥を判断することができない。このため、前記半導体ウエーハの外周エッジ部分の形状を検査する検査装置は、その外周エッジ部分のクラックやパーティクル等の欠陥を検査する検査装置の構成部材（カメラ等）や処理を共通化することができない。その結果、半導体ウエーハの外周エッジ部分の形状の検査と、クラックやパーティクル等の欠陥有無の検査とは同じ工程（同じ装置）にて行なうことが難しい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、半導体ウエーハの外周エッジ部分におけるクラックやパーティクル等の欠陥有無についての検査と同じ工程あるいは同じ装置にて当該外周エッジ部分の形状の検査を容易に行なうことのできる半導体ウエーハのエッジ検査装置及びエッジ検査方法を提供するものである。

本発明に係る半導体ウエーハのエッジ検査装置は、
半導体ウエーハの外周エッジ部分に対向して配置され、該外周エッジ部分を周方向に順次撮影して画像信号を出力する撮影ユニットと、
該撮影ユニットから順次出力される画像信号を処理する画像処理ユニットと、
表示ユニットを有し、
前記画像処理ユニットは、
前記画像信号から前記半導体ウエーハの１周分の前記外周エッジ部分を表す画像情報を生成する画像情報生成手段と、
前記画像情報から前記半導体ウエーハの１周分の前記外周エッジ部分の複数位置それぞれでの形状を表すエッジ形状情報を生成する形状情報生成手段と、
前記エッジ形状情報に基づいて前記半導体ウエーハの１周分の前記外周エッジ部分の形状状態を表示可能な検査結果情報を生成する検査結果情報生成手段と、
前記画像情報に基づいて前記半導体ウエーハの前記外周エッジ部分の画像を前記表示ユニットに表示させる第１手段と、
前記検査結果情報に基づいて検査結果を前記表示ユニットに表示させる第２手段とを有するように構成される。

本発明に係る半導体ウエーハのエッジ検査方法は、
半導体ウエーハの外周エッジ部分に対向して配置された撮影ユニットによって前記外周エッジ部分を撮影するエッジ撮影ステップと、
前記半導体ウエーハの外周エッジ部分を撮影する前記撮影ユニットから順次出力される画像信号を処理する画像処理ステップとを有し、
前記画像処理ステップは、
前記画像信号から前記半導体ウエーハの１周分の前記外周エッジ部分を表す画像情報を生成する画像情報生成ステップと、
前記画像情報から前記半導体ウエーハの１周分の前記外周エッジ部分の複数位置それぞれでの形状を表すエッジ形状情報を生成する形状情報生成ステップと、
前記エッジ形状情報に基づいて前記半導体ウエーハの１周分の前記外周エッジ部分の形状状態を表示可能な検査結果情報を生成する検査結果情報生成ステップと、
前記画像情報に基づいて前記半導体ウエーハの前記外周エッジ部分の画像を表示ユニットに表示させるステップと、
前記検査結果情報に基づいて検査結果を前記表示ユニットに表示させるステップとを有するように構成される。

本発明に係るエッジ形状検査装置及びエッジ検査方法によれば、半導体ウエーハの外周エッジ部を撮影する撮影ユニットから出力される画像信号から生成された画像情報は、前記外周エッジ部のクラックやパーティクル等の欠陥を表し得るものであり、そのような画像情報から前記外周エッジ部分の形状を表すエッジ形状情報を生成しているので、前記画像情報に基づいた半導体ウエーハの外周エッジ部分におけるクラックやパーティクル等の欠陥有無についての検査と同じ工程あるいは同じ装置にて当該外周エッジ部分の形状の検査を容易に行なうことのできるようになる。

本発明の実施の一形態に係るエッジ検査装置にて検査されるべき半導体ウエーハの外観を示す斜視図である。 図１ＡにおけるＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施の一形態に係るエッジ検査装置の撮影系の主要部を模式的に示す図である。 本発明の実施の一形態に係るエッジ検査装置の制御系の主要部を模式的に示すブロック図である。 エッジ検査装置の撮影系の他の構成例を模式的に示す図である。 図３に示す制御系における処理ユニットでの処理手順を示すフローチャート（その１）である。 図３に示す制御系における処理ユニットでの処理手順を示すフローチャート（その２）である。 半導体ウエーハの角度位置を説明するための図である。 第１外周ベベル面の表示画像例（ａ）と、その画像における角度位置θでの濃淡変化（ｂ）を示す図である。 外周端面の表示画像例（ａ）と、その画像における角度位置θでの濃淡変化（ｂ）を示す図である。 第２外周ベベル面の表示画像例（ａ）と、その画像における角度位置θでの濃淡変化（ｂ）を示す図である。 第１外周ベベル面長データＵｂ（θ）の検査結果としての出力例を示す図である。 外周端面長データＡｐ（θ）の検査結果としての出力例を示す図である。 第２外周ベベル面長データＬｂ（θ）の検査結果としての出力例を示す図である。 第１外周ベベル面長データＵｂ（θ）、外周端面長データＡｐ（θ）及び第２外周ベベル面長データＬｂ（θ）の検査結果としての出力例を示す図である。 第１外周ベベル面長データＵｂ（θ）、外周端面長データＡｐ（θ）及び第２外周ベベル面長データＬｂ（θ）それぞれの全角度範囲における第１近似値の最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）、平均値（ＡＶＥ）及び標準偏差（ＳＴＤ）を表す図である。 半導体ウエーハの外周エッジ部分の断面形状例を示す図である。 半導体ウエーハの外周エッジ部分の断面形状の他の例を示す図である。 外周エッジ部分の形状を表し得るエッジ形状情報の例を示す図である。 第１外周ベベル面角度データα１（θ）の検査結果としての出力例を示す図である。 第２外周ベベル面角度データα２（θ）の検査結果としての出力例を示す図である。 第１外周ベベル面角度データα１（θ）の検査結果としての他の出力例を示す図である。 Ｂ１（第１外周ベベル面軸方向成分長データ）及びＢ２（第２階周ベベル面軸方向成分長データ）の各角度位置θでの初期近似値を表す図である。 Ａ１（第１外周ベベル面径方向成分長データ）及びＡ２（第２外周ベベル面径方向成分長データ）それぞれの各角度位置θでの第１近似値を表す図である。 Ａ１（第１外周ベベル面径方向成分長データ）及びＡ２（第２外周ベベル面径方向成分長データ）それぞれの全角度範囲における第１近似値の最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）、平均値（ＡＶＥ）及び標準偏差（ＳＴＤ）を表す図である。 α１（第１外周ベベル面角度データ）及びα２（第２外周ベベル面角度データ）それぞれの各角度位置θでの第１近似値を表す図である。 α１（第１外周ベベル面角度データ）及びα２（第２外周ベベル面角度データ）それぞれの全角度範囲における第１近似値の最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）、平均値（ＡＶＥ）及び標準偏差（ＳＴＤ）を表す図である。 α１（第１外周ベベル面角度データ）及びα２（第２外周ベベル面角度データ）それぞれの各角度位置θでの値がその第１近似値の平均値であると仮定した場合を示す図である。 Ｂ１（第１外周ベベル面軸方向成分長データ）及びＢ２（第２階周ベベル面軸方向成分長データ）それぞれの各角度位置θでの第１近似値を表す図である。 Ｂ１（第１外周ベベル面軸方向成分長データ）及びＢ２（第２階周ベベル面軸方向成分長データ）それぞれの全角度範囲における第１近似値の最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）、平均値（ＡＶＥ）及び標準偏差（ＳＴＤ）を表す図である。 Ａ１（第１外周ベベル面径方向成分長データ）及びＡ２（第２外周ベベル面径方向成分長データ）それぞれの各角度位置θでの第２近似値を表す図である。 Ａ１（第１外周ベベル面径方向成分長データ）及びＡ２（第２外周ベベル面径方向成分長データ）それぞれの全角度範囲における第２近似値の最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）、平均値（ＡＶＥ）及び標準偏差（ＳＴＤ）を表す図である。 Ａ１（第１外周ベベル面径方向成分長データ）及びＡ２（第２外周ベベル面径方向成分長データ）それぞれの各角度位置θでの値がその第２近似値の平均値であると仮定した場合を示す図である。 Ｂ１（第１外周ベベル面軸方向成分長データ）及びＢ２（第２階周ベベル面軸方向成分長データ）それぞれの各角度位置θでの第２近似値を表す図である。 Ｂ１（第１外周ベベル面軸方向成分長データ）及びＢ２（第２階周ベベル面軸方向成分長データ）それぞれの全角度範囲における第２近似値の最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）、平均値（ＡＶＥ）及び標準偏差（ＳＴＤ）を表す図である。 α１（第１外周ベベル面角度データ）及びα２（第２外周ベベル面角度データ）それぞれの各角度位置θでの第２近似値を表す図である。 α１（第１外周ベベル面角度データ）及びα２（第２外周ベベル面角度データ）それぞれの全角度範囲における第２近似値の最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）、平均値（ＡＶＥ）及び標準偏差（ＳＴＤ）を表す図である。 Ｂ１（第１外周ベベル面軸方向成分長データ）及びＢ２（第２階周ベベル面軸方向成分長データ）それぞれの各角度位置θでの値がｎ次近似値であると仮定した場合における半導体ウエーハの厚さＴの対応する角度位置θでの値を表す図である。 Ｂ１（第１外周ベベル面軸方向成分長データ）及びＢ２（第２階周ベベル面軸方向成分長データ）それぞれの各角度位置θでの値がｎ次近似値であると仮定した場合における半導体ウエーハの厚さＴの全角度範囲における第２近似値の最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）、平均値（ＡＶＥ）及び標準偏差（ＳＴＤ）を表す図である。

符号の説明

１０ ＣＣＤカメラ
１０ａ 第１ＣＣＤカメラ
１０ｂ 第２ＣＣＤカメラ
１０ｃ 第３ＣＣＤカメラ
１１ カメラレンズ
１２ カメラ本体
２０ 処理ユニット
３１ 第１ミラー
３２ 第２ミラー
３３ 補正レンズ
４０ 表示ユニット
５０ 回転駆動モータ
５１ ターンテーブル
１００ 半導体ウエーハ
１０１ 外周エッジ部分
１０１ａ 外周端面
１０１ｂ 第１外周ベベル面
１０１ｃ 第２外周ベベル面
１０２ ノッチ

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

本発明の実施の一形態に係るエッジ検査装置にて検査されるべきシリコン製の半導体ウエーハは、図１Ａ及び図１Ｂに示すような構造となっている。なお、図１Ａは、半導体ウエーハの斜視図であり、図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ断面図である。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、円盤状の半導体ウエーハ１００の外周エッジ部分１０１は、半導体ウエーハ１００の外周端面１０１ａ、半導体ウエーハ１００の一方の面（第１面）の外周縁において傾斜した第１外周ベベル面１０１ｂ及び半導体ウエーハ１００の他方の面（第２面）の外周縁において傾斜した第２外周ベベル面１０１ｃにて構成されている。その外周エッジ部分１０１には、その周方向（Ｄｓ）の基準位置を表すノッチ（切欠部）１０２が形成されている。

本発明の実施の一形態に係るエッジ検査装置における撮影系の基本的な構成は、図２に示すようになっている。なお、このエッジ検査装置の機構系全体の構成は、例えば、前述した特許文献２に記載されたものと同様にすることができる。

図２において、前述したような構成となる（図１Ａ及び図１Ｂ参照）半導体ウエーハ１００は、例えば、ターンテーブル（図２において図示略）にセットされ、そのターンテーブルとともにその回転軸Ｌｃを中心にして回転可能となっている。ターンテーブルにセットされた半導体ウエーハ１００の外周エッジ部分１０１に対向するように、３つのＣＣＤカメラ、即ち、第１ＣＣＤカメラ１０ａ、第２ＣＣＤカメラ１０ｂ及び第３ＣＣＤカメラ１０ｃにて構成される撮影ユニットが設置されている。第１ＣＣＤカメラ１０ａは、半導体ウエーハ１００の外周端面１０１ａに対向し、内部のＣＣＤラインセンサ１１ａが外周端面１０１ａをその周方向（Ｄｓ：図２の紙面に垂直な方向）に対して略直角に横切る方向（Ｄａ）に延びるような向きに設置されている。第２ＣＣＤカメラ１０ｂは、半導体ウエーハ１００の第１外周ベベル面１０１ｂに対向し、内部のＣＣＤラインセンサ１１ｂが第１外周ベベル面１０１ｂをその周方向（Ｄｓ）に対して略直角に横切る方向（Ｄｂ）に延びるような向きに設置されている。第３ＣＣＤカメラ１０ｃは、半導体ウエーハ１００の第２外周ベベル面１０１ｃに対向し、内部のＣＣＤラインセンサ１１ｃが第２外周ベベル面１０１ｃをその周方向（Ｄｓ）に対して略直角に横切る方向（Ｄｃ）に延びるような向きに設置されている。

半導体ウエーハ１００が回転する過程で、第１ＣＣＤカメラ１０ａのＣＣＤラインセンサ１１ａがその外周端面１０１ａを周方向（Ｄｓ）に順次走査（副走査）する。これにより、第１ＣＣＤカメラ１０ａが当該外周端面１０１ａを周方向（Ｄｓ）に順次撮影することになって、画素単位の画像信号を出力する。また、その過程で、第２ＣＣＤカメラ１０ｂのＣＣＤラインセンサ１１ｂが半導体ウエーハ１００の第１外周ベベル面１０１ｂを周方向（Ｄｓ）に順次走査（副走査）すると共に、第３ＣＣＤカメラ１０ｃのＣＣＤラインセンサ１１ｃが第２外周ベベル面１０１ｃを周方向（Ｄｓ）に順次走査（副走査）する。これにより、第２ＣＣＤカメラ１０ｂが第１外周ベベル面１０１ｂを、第３ＣＣＤカメラ１０ｃが第２外周ベベル面１０１ｃをそれぞれ周方向（Ｄｓ）に撮影することになって、それぞれ画素単位の画像信号を出力する。

本発明の実施の一形態に係るエッジ検査装置の制御系は、図３に示すように構成される。

図３において、第１ＣＣＤカメラ１０ａ、第２ＣＣＤカメラ１０ｂ、及び第３ＣＣＤカメラ１０ｃは、コンピュータにて構成される処理ユニット２０に接続されている。処理ユニット２０は、半導体ウエーハ１００がアライメント機構によって水平状態にセットされたターンテーブル５１を所定の速度にて回転させるように回転駆動モータ５０の駆動制御を行なうとともに、第１ＣＣＤカメラ１０ａ、第２ＣＣＤカメラ１０ｂ及び第３ＣＣＤカメラ１０ｃそれぞれから順次出力される画像信号を処理する。また、処理ユニット２０には表示ユニット４０が接続され、処理ユニット２０は、前記画像信号から生成される画像情報に基づいた画像や前記画像情報を処理して得る検査結果を表す情報等を表示ユニット４０に表示させる。

なお、半導体ウエーハ１００の外周エッジ部分１０１を撮影する撮影ユニットは、３つのＣＣＤカメラ１０ａ、１０ｂ、１０ｃにて構成されるものでなくても、例えば、図４に示すように、単一のＣＣＤカメラ１０にて構成されるものであってもよい。この場合、半導体ウエーハ１００の外周エッジ部分１０１における第１外周ベベル面１０１ｂの近傍には第１ミラー３１がセットされ、第２外周ベベル面１０１ｃの近傍には第２ミラー３２がセットされている。第１ミラー３１にて反射された第１外周ベベル面１０１ｂの像が導かれる方向と、第２ミラー３２にて反射された第２外周ベベル面１０１ｃの像が導かれる方向とが平行となるように、第１ミラー３１及び第２ミラー３２の傾きが設定される。

ＣＣＤカメラ１０は、カメラレンズ１１とカメラ本体１２を有している。カメラ本体１２は、ＣＣＤラインセンサを備え、カメラレンズ１１を通して導かれる像がそのＣＣＤラインセンサに形成されるようになっている。ＣＣＤカメラ１０は、半導体ウエーハ１００の外周エッジ部１０１を含む視野範囲を有し、前述した第１ミラー３１及び第２ミラー３２にて導かれる第１外周ベベル面１０１ｂの像及び第２外周ベベル面１０１ｃの像が前記ＣＣＤラインセンサの撮像面に合焦すべき位置に配置されている。

半導体ウエーハ１００の外周端面１０１ａの像がＣＣＤカメラ１０のカメラレンズ１１を通してカメラ本体１２内のＣＣＤラインセンサの撮像面に形成される。この場合、第１外周ベベル面１０１ｂ（第２外周ベベル面１０１ｃ）から第１ミラー３１（第２ミラー３２）を介したカメラユニット１０までの光路長と、外周端面１０１ａからカメラユニット１０までの光路長が異なるため、そのままでは、外周端面１０１ａの像がカメラ本体１２内の撮像面に合焦しない。そこで、半導体ウエーハ１００の外周端面１０１ａとＣＣＤカメラ１０との間に補正レンズ３３が設置されている。この補正レンズ３３及びカメラレンズ１１によって半導体ウエーハ１００の外周端面１０１ａの像がカメラ本体１２内のＣＣＤラインセンサの撮像面に合焦するように導かれるようになる。

このように、ＣＣＤカメラ１０と半導体ウエーハ１００の外周エッジ部１０１との間に設置した光学系（第１ミラー３１、第２ミラー３２及び補正レンズ３３）により、外周エッジ部１０１における外周端面１０１ａ、第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃの各像がＣＣＤカメラ１０のＣＣＤラインセンサの撮像面に合焦するように導かれるようになる。これにより、ＣＣＤカメラ１０から順次出力される画像信号は、外周端面１０１ａ、第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃの各部分を表すものとなる。

処理ユニット２０は、図５及び図６に示す手順に従って処理を実行する。

図５において、処理ユニット２０は、半導体ウエーハ１００のセットされたターンテーブル５１を所定の速度にて回転させる（Ｓ１）。半導体ウエーハ１００が回転する過程で、処理ユニット２０は、第１ＣＣＤカメラ１０ａ、第２ＣＣＤカメラ１０ｂ及び第３ＣＣＤカメラ１０ｃから順次出力される画像信号を入力し、それら画像信号から半導体ウエーハ１００の外周エッジ部分１０１を表す画像情報（例えば、画素毎の所定階調の濃淡データ）を生成し、その画像情報（画像データ）を所定のメモリ（図示略）に格納する（Ｓ２）。具体的には、第１ＣＣＤカメラ１０ａからの画像信号から、図７に示すようにノッチ１０２（θ＝０°）からの周方向（Ｄｓ）の各角度位置θ（例えば、ＣＣＤラインセンサ１１ａの幅に対応した角度分解能）での半導体ウエーハ１００の外周端面１０１ａを表す画像データＩ_AP（θ）が生成され、第２ＣＣＤカメラ１０ｂからの画像信号から、その各角度位置θでの半導体ウエーハ１００の第１外周ベベル面１０１ｂを表す画像データＩ_Ub（θ）が生成され、第３ＣＣＤカメラ１０ｃからの画像信号から、その各角度位置θでの半導体ウエーハ１００の第２外周ベベル面１０１ｃを表す画像データＩ_Lb（θ）が生成され、それらの画像データＩ_AP（θ）、Ｉ_Ub（θ）、Ｉ_Lb（θ）がその角度位置θに対応付けられた状態で前記メモリに格納される。

処理ユニット２０は、前記処理の過程で、半導体ウエーハ１００の１回転分の画像データの取り込み（メモリへの格納）が終了したか否かを判定しており（Ｓ３）、半導体ウエーハ１００の１回転分の画像データの取り込が終了すると（Ｓ３でＹＥＳ）、処理ユニット２０は、半導体ウエーハ１００のセットされたターンテーブル５１の回転を停止させる（Ｓ４）。その後、前記取り込んだ画像データＩ_AP（θ）、Ｉ_Ub（θ）、Ｉ_Lb（θ）に基づいて画像表示処理を行なって（Ｓ５）、一連の処理を終了する。

なお、図４に示すような単一のＣＣＤカメラ１０を用いた場合、処理ユニット２０は、ＣＣＤカメラ１０からの画像信号から、外周端面１０１ａに対応した信号部分、第１外周ベベル面１０１ｂに対応した信号部分及び第２外周ベベル面１０１ｃに対応した信号部分を切り出して、各信号部分から外周端面１０１ａ、第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃを表す画像データＩ_AP（θ）、Ｉ_Ub（θ）、Ｉ_Lb（θ）を生成する。

前記画像表示処理（Ｓ５）により、半導体ウエーハ１００の一周分の第１外周ベベル面１０１ｂを表す画像データＩ_Ub（θ）に基づいて、例えば、図８の（ａ）に示すように、第２ＣＣＤカメラ１０ｂの視野範囲Ｅｂ内にある第１外周ベベル面１０１ｂの画像Ｉ（Ｕｂ）が表示ユニット４０に表示される。また、半導体ウエーハ１００の一周分の外周端面１０１ａを表す画像データＩ_AP（θ）に基づいて、例えば、図９の（ａ）に示すように、第１ＣＣＤカメラ１０ａの視野範囲Ｅａ内にある外周端面１０１ａの画像Ｉ（Ａｐ）が表示ユニット４０に表示され、更に、半導体ウエーハ１００の一周分の第２外周ベベル面１０１ｃを表す画像データＩ_Lb（θ）に基づいて、例えば、図１０の（ａ）に示すように、第３ＣＣＤカメラ１０ｃの視野範囲Ｅｃ内にある第２外周ベベル面の画像Ｉ（Ｌｂ）が表示ユニット４０に表示される。

なお、表示ユニット４０に、第１外周ベベル面１０１ｂ、外周端面１０１ａ及び第２外周ベベル面１０１ｃについての半導体ウエーハ１００一周分全ての画像を一括して表示できない場合、画面をスクロールさせることによって表示させることができる。

図８の（ａ）、図９の（ａ）及び図１０の（ａ）に示すように、表示ユニット４０に表示される第１外周ベベル面１０１ｂ、外周端面１０１ａ及び第２外周ベベル面１０１ｃの画像Ｉ（Ｕｂ）、Ｉ（ＡＰ）、Ｉ（Ｌｂ）には、クラックやパーティクル等の欠陥ｄ２、ｄ１、ｄ３が表れ得る。このような表示ユニット４０に表示された各画像を観察することにより、半導体ウエーハ１００の外周エッジ部分１０１（第１外周ベベル面１０１ｂ、外周端面１０１ａ、第２外周ベベル面１０１ｃ）のどの位置（ノッチ１０２からの角度位置θ）に欠陥があるかを検査することができる。

処理ユニット２０は、操作ユニット（図示略）での所定の操作に応答して、半導体ウエーハ１００の外周エッジ部分１０１についての形状検査に係る処理を図６に示す手順に従って実行する。

図６において、処理ユニット２０は、角度位置θを初期値（例えば、θ＝０°）に設定し（Ｓ１１）、この角度位置θに対応して前述したようにメモリに格納されている３種類の画像データＩ_AP（θ）、Ｉ_Ub（θ）、Ｉ_Lb（θ）を読み出す（Ｓ１２）。そして、処理ユニット２０は、第１外周ベベル面１０１ｂを表す画像データＩ_Ub（θ）に基づいて、角度位置θにおける第１外周ベベル面１０１ｂの形状を表すエッジ形状情報を生成する（Ｓ１３）。具体的には、図８に示すように、角度位置θにおける画像データＩ_Ub（θ）の変化（濃淡変化）状態（図８の（ｂ）参照）に基づいて、第１外周ベベル面１０１ｂの画像Ｉ（Ｕｂ）の境界が検出され、その画像境界間の画素数（または、ＣＣＤラインセンサ１１ｂの画素ピッチにて距離に換算してもよい）で表される第１外周ベベル面長データＵｂ（θ）がエッジ形状情報として生成される。この第１外周ベベル面長データＵｂ（θ）は、第１外周ベベル面１０１ｂの角度位置θでの周方向（Ｄｓ）を略直角に横切る方向の長さを表す（図８の（ａ）参照）。

処理ユニット２０は、同様にして、外周端面１０１ａの形状を表すエッジ形状情報及び第２外周ベベル面１０１ｃの形状を表すエッジ形状情報を生成する（Ｓ１３）。具体的には、図９に示すように、角度位置θにおける画像データＩ_AP（θ）の変化（濃淡変化）状態（図９の（ｂ）参照）に基づいて、外周端面１０１ａの画像Ｉ（Ａｐ）の境界が検出され、その画像境界間の画素数で表される外周端面長データＡｐ（θ）がエッジ形状情報として生成される。この外周端面長データＡｐ（θ）は、外周端面１０１ａの角度位置θでの周方向（Ｄｓ）を略直角に横切る方向の長さを表す（図９の（ａ）参照）。また、第２外周ベベル面１０１ｃの形状については、図１０に示すように、角度位置θにおける画像データＩ_Lb（θ）の変化（濃淡変化）状態（図１０の（ｂ）参照）に基づいて、第２外周ベベル面１０１ｃの画像Ｉ（Ｌｂ）の境界が検出され、その画像境界間の画素数で表される第２外周ベベル面長データＬｂ（θ）がエッジ形状情報として生成される。この第２外周ベベル面長データＬｂ（θ）は、第２外周ベベル面１０１ｃの角度位置θでの周方向（Ｄｓ）を略直角に横切る方向の長さを表す（図１０の（ａ）参照）。

図６に戻って、処理ユニット２０は、前述したように生成した角度位置θでのエッジ形状情報としての第１外周ベベル面長データＵｂ（θ）、外周端面長データＡｐ（θ）及び第２外周ベベル面長データＬｂ（θ）をその角度位置θに対応付けて所定のメモリに保存する（Ｓ１４）。その後、処理ユニット２０は、角度位置θが３６０°に達したか（θ＝３６０°）否かを判定し（Ｓ１５）、角度位置θが３６０°に達していなければ（Ｓ１５でＮＯ）、半導体ウエーハ１００に対する一周分の処理が終了していないとして、角度位置θを所定角度Δθ分だけ増加させる（θ＝θ＋Δθ：Ｓ１６）。そして、処理ユニット２０は、その新たな角度位置θについて前述した処理（Ｓ１２〜Ｓ１６）と同様の処理を再度実行する。これにより、新たな角度位置θでの第１外周ベベル面長データＵｂ（θ）、外周端面長データＡｐ（θ）及び第２外周ベベル面長データＬｂ（θ）がその角度位置θに対応付けて所定のメモリに保存される（Ｓ１４）。

角度位置θが３６０°に達したとの判定がなされると（Ｓ１５でＹＥＳ）、半導体ウエーハ１００に対する一周分の処理が終了したとして、処理ユニット２０は、出力処理を実行し（Ｓ１７）、一連の処理を終了する。

前記出力処理では、例えば、前述したように生成された第１外周ベベル面長データＵｂ（θ）、外周端面長データＡｐ（θ）及び第２外周ベベル面長データＬｂ（θ）が複数の角度位置θそれぞれに対応するようにプロットされたグラフが検査結果として表示ユニット４０に表示される。ある半導体ウエーハ１００については、第１外周ベベル面長データＵｂ（θ）が各角度位置θに対応するようにプロットされたグラフが図１１の折れ線Ｑ１１（実線）または折れ線Ｑ２１（破線）のように表示され、外周端面長データＡｐ（θ）が各角度位置θに対応するようにプロットされたグラフが図１２の折れ線Ｑ１２（実線）または折れ線Ｑ２２（破線）のように表示され、また、第２外周ベベル面長データＬｂ（θ）が各角度位置θに対応するようにプロットされたグラフが図１３の折れ線Ｑ１３（実線）または折れ線Ｑ２３（破線）のように表示される。例えば、折れ線Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３から、検査対象となる半導体ウエーハ１００では、外周端面長Ａｐ（折れ線Ｑ１２参照）は全周にわたって安定しているが、第１外周ベベル面長Ｕｂ（折れ線Ｑ１１参照）及び第２外周ベベル面長Ｌｂ（折れ線Ｑ１３）は、角度位置範囲θ＝９０°〜１８０°において比較的変動が大きいことが分る。このことから、この検査対象となる半導体ウエーハ１００は、第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃが角度位置範囲９０°〜１８０°において他の角度位置範囲に比べて比較的大きい形状変化しているものと評価することができる。この評価結果は、半導体ウエーハ１００の成膜処理等の次の処理工程において有用な情報として利用することができる。また、半導体ウエーハ１００の外周エッジ部分１０１（外周端面１０１ａ、第１外周ベベル面１０１ｂ、第２外周ベベル面１０１ｃ）を形成するための前の処理工程においても、前記評価結果を有用な情報として利用することができる。

なお、各角度位置θでの外周端面長データＡｐ（θ）、第１外周ベベル面長データＵｂ（θ）及び第２外周ベベル面長データＬｂ（θ）を、図１４Ａに示すように、一括的にグラフ化して検査結果として出力することができる。また、各全角度位置範囲（０°〜３６０°）における前記Ａｐ、Ｕｂ、Ｌｂそれぞれの最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）、平均値（ＡＶＥ）及び標準偏差（ＳＴＤ）を、例えば、図１４Ｂに示すように、表形式にして検査結果として出力することもできる。

各角度位置θに対応した外周端面長データＡｐ（θ）、第１外周ベベル面長データＵｂ（θ）及び第２外周ベベル面長データＬｂ（θ）を一括的にグラフ化して検査結果として表示（出力）した場合、半導体ウエーハ１００の外周エッジ部分（外周端面１０１ａ、第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃ）の形状をグラフの形状に基づいて視覚的に判断することができるようになる。また、各全角度位置範囲（０°〜３６０°）における前記Ａｐ、Ｕｂ、Ｌｂそれぞれの最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）、平均値（ＡＶＥ）及び標準偏差（ＳＴＤ）を表形式にして検査結果として表示（出力）した場合には、半導体ウエーハ１００の製造工程において、それら統計的数値の推移に基づいて、半導体ウエーハ１００の外周エッジ部分の形状の経過管理を容易に行うことができるようになる。

なお、例えば、図１５Ａ及び図１５Ｂに示すように、外周エッジ部分１０１の断面形状が湾曲している場合でも、破線で示すような外周端面１０１ａ、第１外周ベベル面１０１ａ及び第２外周ベベル面１０１ｃに対応した画像データが得られる。従って、このように外周エッジ部分１０１の断面形状が湾曲している場合も、前述したのと同様に、複数の角度位置θにおける第１外周ベベル面長データＵｂ（θ）、外周端面長データＡｐ（θ）及び第２外周ベベル面長データＬｂ（θ）によって、その半導体ウエーハ１００の外周エッジ部分１０１の外形形状を評価することができる。

前述したようなエッジ検査装置は、各半導体ウエーハ１００（個体）についての外周エッジ部分１０１の全体的な形状の傾向を知るために特に有効なものである。

前述したように半導体ウエーハ１００の外周エッジ部分１０１を撮影する第１ＣＣＤカメラ１０ａ、第２ＣＣＤカメラ１０ｂ及び第３ＣＣＤカメラ１０ｃから出力される画像信号から生成された画像データＩ_ＡＰ（θ）、Ｉ_Ｕｂ（θ）、Ｉ_Ｌｂ（θ）は、外周エッジ部分１０１における外周端面１０１ａ、第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃのクラックやパーティクル等の欠陥ｄ１、ｄ２、ｄ３を表し得るものである。従って、前記エッジ検査装置では、そのような画像データＩ_ＡＰ（θ）、Ｉ_Ｕｂ（θ）、Ｉ_Ｌｂ（θ）から外周エッジ部分１０１の形状を表すエッジ形状情報として、外周端面１０１ａの形状を表す外周端面長データＡｐ（θ）、第１外周ベベル面１０１ｂの形状を表す第１外周ベベル面長データＵｂ（θ）及び第２外周ベベル面１０１ｃの形状を表す第２外周ベベル面長データＬｂ（θ）が生成されるので、前記画像データＩ_ＡＰ（θ）、Ｉ_Ｕｂ（θ）、Ｉ_Ｌｂ（θ）に基づいた外周エッジ部分１０１におけるクラックやパーティクル等の欠陥ｄ１、ｄ２、ｄ３の有無についての検査（図８、図９、図１０参照）と同じ工程あるいは同じ装置にて当該外周エッジ部分１０１の形状の検査を容易に行なうことができるようになる。

前述した例では、半導体ウエーハ１００の外周エッジ部分１０１の形状を表すエッジ形状情報として、外周端面１０１ａの複数の角度位置θそれぞれでの周方向を略直角に横切る方向の長さを表す外周端面長データＡｐ（θ）、第1外周ベベル面１０１ｂの複数の角度位置θそれぞれでの周方向を略直角に横切る方向の長さを表す第1外周ベベル面長データＵｂ（θ）、及び第２外周ベベル面１０１ｃの複数の角度位置θそれぞれでの周方向を略直角に横切る長さを表す第２外周ベベル面長データＬｂ（θ）を用いたが、そのエッジ形状情報は、それらのうちの一または複数であっても、他の情報であってもよい。例えば、図１６に示すように、第１外周ベベル面１０１ｂの複数の角度位置θそれぞれでの傾き角度を表す第１外周ベベル面角度データα１、第２外周ベベル面１０１ｃの複数の角度位置θそれぞれでの傾き角度を表す第２外周ベベル面角度データα２、第１外周ベベル面１０１ｂの複数の角度位置θそれぞれでの半導体ウエーハ１００の径方向における長さ成分を表す第１外周ベベル面径方向成分長データＡ１、第２外周ベベル面１０１ｃの複数の角度位置θそれぞれでの前記径方向における長さ成分を表す第２外周ベベル面径方向成分長データＡ２、第１外周ベベル面１０１ｂの複数の角度位置θそれぞれでの半導体ウエーハ１００に垂直な軸方向における長さ成分を表す第１外周ベベル面軸方向成分長データＢ１及び第２外周ベベル面１０１ｃの複数の角度位置θそれぞれでの前記軸方向における長さ成分を表す第２外周ベベル面軸方向成分長データＢ２のうちの少なくともいずれか1つを前記エッジ形状情報として生成することもできる。

前記した第１外周ベベル面角度データα１、第２外周ベベル面角度データα２、第１外周ベベル面径方向成分長データＡ１、第２外周ベベル面径方向成分長データＡ２、第１外周ベベル面軸方向成分長データＢ１及び第２外周ベベル面軸方向成分長データＢ２は、前述したように画像データＩ_AP（θ）、Ｉ_Ub（θ）、Ｉ_Lb（θ）から生成された前記外周面長データＡｐ（θ）、第１外周ベベル面長データＵｂ（θ）及び第２外周ベベル面長データＬｂ（θ）から種々の手法に従って算出することができる（図１６参照）。

例えば、図１６において、
Ｕｂ＝Ａ１／cosα１ ・・・・・（１）
Ｂ１＝Ｕｂ・sinα１ ・・・・・（２）
である。
ここで、
Ｂ１＝Ｂ２＝（Ｔ−Ａｐ）／２ ・・・（３）
と仮定する。なお、Ｔは、半導体ウエーハ１００の厚さ（例えば、Ｔ＝７５５μｍ）である。
前述したようにＡｐ（外周面長データ）、Ｕｂ（第１外周ベベル面長データ）、Ｌｂ（第２外周ベベル面長データ）が画像データから既に生成されている複数（例えば、１０枚）の半導体ウエーハ１００それぞれについて前記式（３）に従ってある角度位置θにおける第１外周ベベル面軸方向成分長データＢ１(i)が算出される（iは、半導体ウエーハ１００を特定する番号であって、ｉ=１、・・・・１０）。
そして、そのＢ１(1)、Ｂ１(2),・・・、Ｂ１(10)の平均値Ｂ１aveが
Ｂ１ave＝｛Ｂ１(1)＋Ｂ１(2)＋・・・＋Ｂ１(10)｝／１０ ・・・（４）
に従って算出される。
この平均値Ｂ１aveを前記式（２）に戻して
Ｂ１ave＝Ｕｂ・sinα１
から、
α１＝sin-1（Ｂ１ave／Ｕｂ） ・・・（５）
に従って、ある角度位置θにおける第１外周ベベル面角度データα１が算出される。
また、前記式（１）から、ある角度位置θにおける第１外周ベベル面径方向成分長データＡ１が、
Ａ１＝Ｕｂ・cosα１
に従って算出される。
なお、第２ベベル面軸方向成分長Ｂ２ave、第２外周ベベル面角度データα２及び第２外周ベベル面径方向成分長データＡ２も同様にして算出される。

例えば、第１外周ベベル面角度データα１及び第２外周ベベル面角度データα２をエッジ形状情報として用いた場合、その検査結果として、第１外周ベベル面角度データα１（θ）が各角度位置θに対応するようにプロットされたグラフが図１７の折れ線Ｑ１４（実線）または折れ線Ｑ２４（破線）のように表示され、第２外周ベベル面角度データα２（θ）が各角度位置θに対応するようにプロットされたグラフが図１８の折れ線Ｑ１５（実線）または折れ線Ｑ２５（破線）のように表示される。この場合、例えば、図１８の折れ線Ｑ１５から、第２外周ベベル面角度データα２が角度位置範囲９０°〜１８０°において比較的大きいことが分る。このことから、検査対象となる半導体ウエーハ１００は、第２外周ベベル面１０１ｃの傾斜角度が角度位置範囲９０°〜１８０°において他の角度位置範囲に比べて比較的大きい形状変化をしているものと評価することができる。

更に、例えば、第１外周ベベル面角度データα１（θ）（第２外周ベベル面データα２（θ）でも同様）が各角度位置θに対応するようにプロットされたグラフが図１９の折れ線Ｑ２６（破線）となる場合、角度位置０度〜３６０度の全周にわたって第１外周ベベル面角度α１が略一定となっているが、同グラフが図１９の折れ線Ｑ１６（実線）となる場合、角度位置９０度〜２７０度の範囲で第１外周ベベル面角度α１が大きく低下する。半導体ウエーハ１００の外周エッジ部分１０１に、折れ線Ｑ１６で示されるような第１外周ベベル面角度α１の変動箇所があると、レジスト膜のコーティング処理工程において、半導体ウエーハ１００の外周エッジ部分１０１の全周にわたって均一的にレジスト膜をコーティングさせることが難しくなる。そして、コーティングされるレジスト膜の膜厚が不均一になると、ゆくゆくは、そのレジスト膜が部分的に剥離して発塵の原因になったり、クラックが発生したりするおそれがある。従って、運用上は、例えば、第１外周ベベル面角度データα１が折れ線Ｑ１６のような特性となった場合、外周エッジ部分１０１を形成する前処理工程での処理条件を、第１外周ベベル面角度データα１が折れ線Ｑ２６のような特性となるように、調整することにより、後処理工程（成膜処理工程）での障害要因を低減させることができるようになる。

なお、半導体ウエーハ１００の製造工程において、他のエッジ形状情報（外周面長データＡｐ（θ）、第１外周ベベル面長データＵｂ（θ）、第２外周ベベル面長データＬｂ（θ）：図１１乃至図１３参照）に基づいて、前述したα１、α２に基づいた運用と同様の運用を行なうことができる。

次に、前記出力処理（Ｓ１７）の更に他の例について説明する。

前述したように、図１６において、
Ｂ１＝Ｕｂ・sinα１ ・・・・・（６）
α１＝sin^-1（Ｂ１／Ｕｂ） ・・・（７）
Ｂ２＝Ｌｂ・sinα２ ・・・・・（８）
α２＝sin^-1（Ｂ２／Ｌｂ） ・・・（９）
Ａ１＝Ｕｂ・cosα１ ・・・・・（１０）
α１＝cos^-1（Ａ１／Ｕｂ） ・・・・・（１１）
Ａ２＝Ｌｂ・cosα２ ・・・・・（１２）
α２＝cos^-1（Ａ２／Ｌｂ） ・・・・・（１３）
Ｔ＝Ａｐ＋Ｂ１＋Ｂ２ （Ｔは半導体ウエーハ１００の厚さ） ・・・・（１４）
の関係が成立する。
上記の関係から帰納回帰の手法に従って、各パラメータα１（第１外周ベベル面角度データ）、α２（第２外周ベベル面角度データ）、Ａ１（第１外周ベベル面径方向成分長データ）、Ａ２（第２外周ベベル面径方向成分長データ）、Ｂ１（第１外周ベベル面軸方向成分長データ）及びＢ２（第２外周ベベル面軸方向成分長データ）の値を求めることができる。

具体的には、まず、各角度位置θにおいてＢ１＝Ｂ２であると仮定すると、前記式（１４）から、
Ｂ１＝Ｂ２＝（Ｔ−Ａｐ）／２ ・・・（１５）
の関係が成り立つ。そして、半導体ウエーハ１００の厚さＴの規格値（例えば、７５５μｍ）と、前述したように得られた各角度位置θでのＡｐ（外周端面長データ）の値とを前記式（１５）に代入することにより、各角度位置θでのＢ１及びＢ２（＝Ｂ１）の値が初期近似値として求められる。なお、上記仮定に基づくＢ１、Ｂ２の初期近似値は、例えば、図２０に示すように、各角度位置θに対してＡｐ（外周端面長データ）の値の変化に応じて変化する。

この各角度位置θでのＢ１の初期近似値と前述したように得られた対応する角度位置θでのＵｂ（第１外周ベベル面長データ）とを式（７）に代入して各角度位置θでのα１の値が求められ、各角度位置θでのＢ２（＝Ｂ１）の初期近似値と前述したように得られた対応する角度位置θでのＬｂ（第２外周ベベル面長データ）とを式（９）に代入して各角度位置θでのα２の値が求められる。そして、この各角度位置θでのα１の値と前述したように得られた対応する角度位置θでのＵｂ（第１外周ベベル面長データ）とを式（１０）に代入して各角度位置θでのＡ１の値が求められ、各角度位置θでのα２の値と前述したように得られた対応する角度位置θでのＬｂ（第２外周ベベル面長データ）とを式（１２）に代入して各角度位置θでのＡ２の値が求められる。

このようにして、各角度位置θでのＢ１及びＢ２（＝Ｂ２）それぞれの値が前記初期近似値と仮定した場合における、α１、α２、Ａ１、Ａ２それぞれの各角度位置θでの近似値が第１近似値として求められる。その後、検査対象の半導体ウエーハ１００の全角度位置範囲（０°〜３６０°）におけるα１、α２、Ａ１、Ａ２それぞれの第１近似値の最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）、平均値（ＡＶＥ）及び標準偏差（ＳＴＤ）が求められる。なお、上記仮定のもとに算出された各角度位置θに対するＡ１、Ａ２それぞれの第１近似値は、例えば、図２１Ａに示すようになり、全角度位置範囲（０°〜３６０°）におけるＡ１、Ａ２それぞれの最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）、平均値（ＡＶＥ）及び標準偏差（ＳＴＤ）は、例えば、図２１Ｂに示すようになる。また、上記仮定のもとに算出された各角度位置θに対するα１、α２それぞれの第１近似値は、例えば、図２２Ａに示すようになり、全角度位置範囲（０°〜３６０°）におけるα１、α２それぞれの最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）、平均値（ＡＶＥ）及び標準偏差（ＳＴＤ）は、例えば、図２２Ｂに示すようになる。

次に、各角度位置θでのα１の値が前記第１近似値の平均値α１ave（固定値）であると仮定し、この平均値α１aveと各角度位置θでのＵｂ（第１外周ベベル面長データ）とを式（６）に代入して各角度位置θでのＢ１の値が求められ、各角度位置θでのα２の値が前記第１近似値の平均値α２aveであると仮定し、この平均値α２aveと各角度位置θでのＬｂ（第２外周ベベル面長データ）とを式（８）に代入して各角度位置θでのＢ２の値が求められる。また、前記平均値α１aveと各角度位置θでのＵｂ（第１外周ベベル面長データ）とを式（１０）に代入して各角度位置θでのＡ１の値が求められ、前記α２の平均値α２aveと各角度位置θでのＬｂ（第２外周ベベル面長データ）とを式（１２）に代入して各角度位置θでのＡ２の値が求められる。

このようにして、各角度位置θにおいてα１＝α１ave、α２＝α２aveと仮定した場合における、Ｂ１及びＢ２それぞれの各角度位置θでの値が第１近似値として求められ、Ａ１及びＡ２それぞれの各角度位置θでの値が第２近似値として求められる。その後、検査対象の半導体ウエーハ１００の全角度位置（０°〜３６０°）におけるＢ１及びＢ２それぞれの第１近似値、Ａ１及びＡ２それぞれの第２近似値の最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）、平均値（ＡＶＥ）及び標準偏差値（ＳＴＤ）が求められる。なお、上記仮定では、各角度位置θにおけるα１、α２の第１近似値の平均値α１ave、α２aveは、例えば、図２３に示すように、一定であり、その仮定のもとに算出された各角度位置θに対するＢ１、Ｂ２それぞれの第１近似値は、例えば、図２４Ａに示すようになり、全角度位置範囲（０°〜３６０°）におけるＢ１、Ｂ２それぞれの最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）、平均値（ＡＶＥ）及び標準偏差（ＳＴＤ）は、例えば、図２４Ｂに示すようになる。また、上記仮定のもとに算出された各角度位置θに対するＡ１、Ａ２それぞれの第２近似値は、例えば、図２５Ａに示すようになり、全角度位置範囲（０°〜３６０°）におけるＡ１、Ａ２それぞれの最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）、平均値（ＡＶＥ）及び標準偏差（ＳＴＤ）は、例えば、図２５Ｂに示すようになる。

次に、各角度位置θでのＡ１の値が前記第２近似値の平均値Ａ１ave（固定値）であると仮定し、この平均値Ａ１aveと各角度位置θでのＵｂ（第１外周ベベル面長データ）とを式（１１）に代入して各角度位置θでのα１の値が求められ、各角度位置θでのＡ２の値が前記第２近似値の平均値Ａ２ave（固定値）であると仮定し、この平均値Ａ２aveと各角度位置θでのＬｂ（第２外周ベベル面長データ）とを式（１３）に代入して各角度位置θでのα２の値が求められる。そして、この各角度位置θでのα１の値と対応する角度位置θでのＵｂ（第１外周ベベル面長データ）とを式（６）に代入して各角度位置θでのＢ１の値が求められ、各角度位置θでのα２の値と対応する角度位置θでのＬｂ（第２外周ベベル面長データ）とを式（８）に代入して各角度位置θでのＢ２の値が求められる。

このようにして、各角度位置θにおいてＡ１＝Ａ１ave、Ａ２＝Ａ２aveと仮定した場合における、α１及びα２それぞれの各角度位置θでの値が第２近似値として求められ、Ｂ１及びＢ２それぞれの各角度位置θでの値が第２近似値として求められる。その後、検査対象の半導体ウエーハ１００の全角度位置（０°〜３６０°）におけるＢ１及びＢ２それぞれの第２近似値、α１及びα２それぞれの第２近似値の最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）、平均値（ＡＶＥ）及び標準偏差値（ＳＴＤ）が求められる。なお、上記仮定では、各角度位置θにおけるＡ１、Ａ２の第２近似値の平均値Ａ１ave、Ａ２aveは、例えば、図２６に示すように、一定であり、その仮定のもとに算出された各角度位置θに対するＢ１、Ｂ２それぞれの第２近似値は、例えば、図２７Ａに示すようになり、全角度位置（０°〜３６０°）におけるＢ１、Ｂ２それぞれの最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）、平均値（ＡＶＥ）及び標準偏差（ＳＴＤ）は、例えば、図２７Ｂに示すようになる。また、上記仮定のもとに算出された各角度位置θに対するα１、α２それぞれの第２近似値は、例えば、図２８Ａに示すようになり、全角度位置範囲（０°〜３６０°）におけるα１、α２それぞれの最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）、平均値（ＡＶＥ）及び標準偏差（ＳＴＤ）は、例えば、図２８Ｂに示すようになる。

以後、パラメータＢ１、Ｂ２の組、パラメータＡ１、Ａ２の組、パラメータα１、α２の組のうちのいずれかの組を循環的に選択し、その選択された組のパラメータの各角度位置θでの値が前に求められた近似値の平均値であるとの仮定のもとに、他の組それぞれの各パラメータを演算することを、前述したのと同様に順次繰り返して、各パラメータＢ１、Ｂ２、Ａ１、Ａ２、α１、α２それぞれの各角度位置θでのｎ次近似値が求められる（帰納回帰の手法）。そして、当該演算が所定回数繰り返されたて得られた各パラメータＢ１、Ｂ２、Ａ１、のｎ次近似値がエッジ形状情報として出力される。

各角度位置θに対応するエッジ形状情報の値（近似値）を、例えば、図２１Ａ、図２２Ａ、図２４Ａ、図２５Ａ、図２７Ａ、図２８Ａに示すように、グラフ化して検査結果として表示（出力）させることができる。また、各角度位置θでの前記エッジ形状情報の値から求められた、全角度範囲（０°〜３６０°）における最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）、平均値（ＡＶＥ）及び標準偏差（ＳＴＤ）の統計的数値を、図２１Ｂ、図２２Ｂ、図２４Ｂ、図２５Ｂ、図２７Ｂ、図２８Ｂに示すように、表形式にして検査結果として表示（出力）させることもできる。なお、検査結果の出力形式は、前記グラフ形式及び前記表形式に限られず、他の形式であってもよい。

検査対象となる半導体ウエーハ１００の各角度位置θに対応したエッジ形状情報の値（近似値）をグラフ化して検査結果として表示（出力）した場合、半導体ウエーハ１００の外周エッジ部分の形状をグラフの形状に基づいて視覚的に判断することができるようになる。また、検査対象となる半導体ウエーハ１００のエッジ形状情報の値から求められた全角度範囲（０°〜３６０°）における最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）、平均値（ＡＶＥ）及び標準偏差（ＳＴＤ）の統計的数値を表形式にして検査結果として表示（出力）した場合には、半導体ウエーハ１００の製造工程において、それら統計的数値の推移に基づいて、半導体ウエーハ１００の外周エッジ部分の形状の経過管理を容易に行うことができる。

前述した例では、半導体ウエーハ１００の一枚一枚毎に各パラメータＢ１、Ｂ２、Ａ１、Ａ２、α１、α２それぞれの統計的数値（全角度範囲（０°〜３６０°）における最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）、平均値（ＡＶＥ）及び標準偏差（ＳＴＤ））を得るようにしたが、この統計的数値は、半導体ウエーハ１００が複数枚収納されるカセット毎、あるいは、半導体ウエーハ１００のロット毎等、他の単位ごとに得るようにしてもよい。また、統計的数値は、最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）、平均値（ＡＶＥ）及び標準偏差（ＳＴＤ）の全てでなくても、それらのうちの一または複数であればよい。

なお、前述したような帰納回帰の手法に基づいて得られた各角度位置θでの第１外周ベベル面軸方向成分長データＢ１及び第２外周ベベル面軸方向成分長Ｂ２それぞれの値と、計測して得られた対応する角度位置θでの外周端面長データＡｐの値を前述した式（１４）に代入して、各角度位置θでの半導体ウエーハ１００の厚さＴを求めることができる。各角度範囲θでの半導体ウエーハ１００の厚さＴは、例えば、図２９Ａに示すように求まり、また、そのＴの最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）、平均値（ＡＶＥ）及び標準偏差（ＳＴＤ）は、例えば、図２９Ｂに示すように求まる。

本発明に係る半導体ウエーハのエッジ検査装置及びエッジ検査方法は、半導体ウエーハの外周エッジ部分におけるクラックやパーティクル等の欠陥有無についての検査と同じ工程あるいは同じ装置にて当該外周エッジ部分の形状の検査を容易に行なうことのできるという効果を有し、半導体ウエーハの外周エッジ部分を検査する半導体ウエーハのエッジ検査装置及びエッジ検査方法として有用である。

Claims (10)

1. 半導体ウエーハの外周エッジ部分に対向して配置され、該外周エッジ部分を周方向に順次撮影して画像信号を出力する撮影ユニットと、
   該撮影ユニットから順次出力される画像信号を処理する画像処理ユニットと、
   表示ユニットを有し、
   前記画像処理ユニットは、
   前記画像信号から前記半導体ウエーハの１周分の前記外周エッジ部分を表す画像情報を生成する画像情報生成手段と、
   前記画像情報から前記半導体ウエーハの１周分の前記外周エッジ部分の複数位置それぞれでの形状を表すエッジ形状情報を生成する形状情報生成手段と、
   前記エッジ形状情報に基づいて前記半導体ウエーハの１周分の前記外周エッジ部分の形状状態を表示可能な検査結果情報を生成する検査結果情報生成手段と、
   前記画像情報に基づいて前記半導体ウエーハの前記外周エッジ部分の画像を前記表示ユニットに表示させる第１手段と、
   前記検査結果情報に基づいて検査結果を前記表示ユニットに表示させる第２手段とを有する半導体ウエーハのエッジ検査装置。
2. 前記撮影ユニットは、前記半導体ウエーハの外周端面、前記半導体ウエーハの第１面の外周縁において傾斜した第１外周ベベル面、及び前記第1面と逆側の第２面の外周縁において傾斜した第２外周ベベル面の少なくともいずれかを前記半導体ウエーハの外周エッジ部分として撮影し、
   前記形状情報生成手段は、前記半導体ウエーハの外周端面を表す画像情報から当該外周端面の複数位置それぞれでの形状を表す情報、前記半導体ウエーハの第１外周ベベル面を表す画像情報から当該第１外周ベベル面の複数位置それぞれでの形状を表す情報、及び前記半導体ウエーハの第２外周ベベル面を表す画像情報から当該第２外周ベベル面の複数位置それぞれでの形状を表す情報のうちの少なくともいずれかを前記エッジ形状情報として生成する請求項１記載の半導体ウエーハのエッジ検査装置。
3. 前記形状情報生成手段は、前記外周端面を表す画像情報から当該外周端面の複数位置それぞれでの周方向を横切る方向の長さを表す外周端面長情報、前記第１外周ベベル面を表す画像情報から当該第１外周ベベル面の複数位置それぞれでの周方向を横切る方向の長さを表す第１外周ベベル面長情報、及び前記第２外周ベベル面を表す画像情報から当該第２外周ベベル面の複数位置それぞれでの周方向を横切る方向の長さを表す第２外周ベベル面長情報のうちの少なくともいずれかを前記エッジ形状情報として生成する請求項２記載の半導体ウエーハのエッジ検査装置。
4. 前記形状情報生成手段は、前記外周端面を表す画像情報から当該外周端面の複数位置それぞれでの周方向を横切る方向の長さを表す外周端面長情報、前記第１外周ベベル面を表す画像情報から当該第１外周ベベル面の複数位置それぞれでの周方向を横切る方向の長さを表す第１外周ベベル面長情報、及び前記第２外周ベベル面を表す画像情報から当該第２外周ベベル面の複数位置それぞれでの周方向を横切る方向の長さを表す第２外周ベベル面長情報を生成し、前記外周端面長情報、前記第１外周ベベル面長情報及び前記第２外周ベベル面長情報に基づいて、前記第１外周ベベル面の前記複数位置それぞれでの傾き角度を表す第１外周ベベル面角度情報、前記第２外周ベベル面の前記複数位置それぞれでの傾き角度を表す第２外周ベベル面角度情報、前記第１外周ベベル面の前記複数位置それぞれでの前記半導体ウエーハの径方向における長さ成分を表す第１外周ベベル面径方向成分長情報、前記第２外周ベベル面の前記複数位置それぞれでの前記径方向における長さ成分を表す第２外周ベベル面径方向成分長情報、前記第１外周ベベル面の前記複数位置それぞれでの前記半導体ウエーハに垂直な軸方向における長さ成分を表す第１外周ベベル面軸方向成分長情報及び前記第２外周ベベル面の前記複数位置それぞれでの前記軸方向における長さ成分を表す第２外周ベベル面軸方向成分長情報のうちの少なくともいずれかを前記エッジ形状情報として生成することを特徴とする請求項２記載の半導体ウエーハのエッジ検査装置。
5. 前記検査結果情報生成手段は、前記半導体ウエーハの１周分の前記外周エッジ部分の複数位置それぞれでの形状を表す前記エッジ形状情報に基づいて、前記複数位置における前記エッジ形状情報の値の最大値、最小値、平均値及び標準偏差の少なくともいずれか１つを生成する請求項１記載の半導体ウエーハのエッジ検査装置。
6. 前記検査結果情報生成手段は、前記半導体ウエーハの１周分の前記外周エッジ部分の複数位置それぞれでの前記外周端面長情報、前記第１外周ベベル面長情報及び前記第２外周ベベル面長情報のうちの少なくともいずれか１つの値の最大値、最小値、平均値及び標準偏差の少なくともいずれか１つを生成する請求項３記載の半導体ウエーハのエッジ検査装置。
7. 前記検査結果情報生成手段は、前記半導体ウエーハの１周分の前記外周エッジ部分の複数位置それぞれでの前記第１外周ベベル面角度情報、前記第２外周ベベル面角度情報、前記第１外周ベベル面径方向成分長情報、前記第２外周ベベル面径方向成分長情報、前記第１外周ベベル面軸方向成分長情報及び前記第２外周ベベル面軸方向成分長情報のうちの少なくともいずれか１つの値の最大値、最小値、平均値及び標準偏差の少なくともいずれか１つを生成する請求項４記載の半導体ウエーハのエッジ検査装置。
8. 半導体ウエーハの外周エッジ部分に対向して配置された撮影ユニットによって前記外周エッジ部分を撮影するエッジ撮影ステップと、
   前記半導体ウエーハの外周エッジ部分を撮影する前記撮影ユニットから順次出力される画像信号を処理する画像処理ステップとを有し、
   前記画像処理ステップは、
   前記画像信号から前記半導体ウエーハの１周分の前記外周エッジ部分を表す画像情報を生成する画像情報生成ステップと、
   前記画像情報から前記半導体ウエーハの１周分の前記外周エッジ部分の複数位置それぞれでの形状を表すエッジ形状情報を生成する形状情報生成ステップと、
   前記エッジ形状情報に基づいて前記半導体ウエーハの１周分の前記外周エッジ部分の形状状態を表示可能な検査結果情報を生成する検査結果情報生成ステップと、
   前記画像情報に基づいて前記半導体ウエーハの前記外周エッジ部分の画像を表示ユニットに表示させるステップと、
   前記検査結果情報に基づいて検査結果を前記表示ユニットに表示させるステップとを有する半導体ウエーハのエッジ検査方法。
9. 前記エッジ撮影ステップは、前記撮影ユニットによって、前記半導体ウエーハの外周端面、前記半導体ウエーハの第１面の外周縁において傾斜した第１外周ベベル面、及び前記第１面と逆側の第２面の外周縁において傾斜した第２外周ベベル面の少なくともいずれかを前記半導体ウエーハの外周エッジ部分として撮影し、
   前記形状情報生成ステップは、前記半導体ウエーハの外周端面を表す画像情報から当該外周端面の複数位置それぞれでの形状を表す情報、前記半導体ウエーハの第１外周ベベル面を表す画像情報から当該第１外周ベベル面の複数位置それぞれでの形状を表す情報、及び前記半導体ウエーハの第２外周ベベル面を表す画像情報から当該第２外周ベベル面の複数位置それぞれでの形状を表す情報のうちの少なくともいずれかを前記エッジ形状情報として生成する請求項８記載の半導体ウエーハのエッジ検査方法。
10. 前記形状情報生成ステップは、前記外周端面を表す画像情報から当該外周端面の複数位置それぞれでの周方向を横切る方向の長さを表す外周端面長情報、前記第１外周ベベル面を表す画像情報から当該第１外周ベベル面の複数位置それぞれでの周方向を横切る方向の長さを表す第１外周ベベル面長情報、及び前記第２外周ベベル面を表す画像情報から当該第２外周ベベル面の複数位置それぞれでの周方向を横切る方向の長さを表す第２外周ベベル面長情報のうちの少なくともいずれかを前記エッジ形状情報として生成する請求項９記載の半導体ウエーハのエッジ検査方法。

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