JPH06174445A

JPH06174445A - 切り欠き部分を有する円板の欠陥検出装置

Info

Publication number: JPH06174445A
Application number: JP4351293A
Authority: JP
Inventors: Atsuo Ito; 厚生伊藤; Tomonari Masagaki; 友成正垣
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1992-12-07
Filing date: 1992-12-07
Publication date: 1994-06-24

Abstract

(57)【要約】【目的】平坦な切り欠き部（オリエンテーションフラ
ット）を有する半導体ウェーハの周縁に存在する欠陥を
正確に検出可能な検出装置を提供する。【構成】半導体ウェーハ１の近傍に変位センサ２が配
設されている。変位センサ２は変位センサ２と半導体ウ
ェーハ１の周縁との距離を検出する。欠陥検出装置３の
変位センサ２はを入力装置３１を介して変位センサ２の
読みを入力し、記憶装置３４に記憶する。判別装置３２
は記憶装置３４に記憶されたデータから変曲点を検出し
て半導体ウェーハ１の円形の周縁部とオリエンテーショ
ンフラット１２との境界部を検出し、さらに、該境界の
欠陥および上記周縁部の欠陥をそれぞれ記憶装置３４に
記憶されたデータの変化から検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体ウェーハなどのよ
うに、一部に正常な切り欠きを有する円板の周縁に割
れ、欠落などの欠陥が存在するか否かを検出する切り欠
きを有する円板の欠陥検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェーハの検査には種々の検査対
象があるが、これらの検査対象の１つとして半導体ウェ
ーハの周縁の発生した欠陥を検出する検査がある。従来
の半導体ウェーハの周縁の欠陥検査としては、検査対象
の半導体ウェーハの周縁に近接させて配置した変位セン
サと、アナログ方式の検査装置とを用いる。検査装置
は、変位センサの検出信号を入力し、検出信号を比較回
路を用いて不連続点を監視し、不連続点が検出されたと
き、半導体ウェーハに欠陥があるとして判断する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】半導体ウェーハにはチ
ャンファと呼ぶ、半導体ウェーハの方向を示す偏平な切
り欠き部分が設けられている。半導体ウェーハのチャン
ファ部分と円形な周縁部分の境界は不連続であるから、
単に、変位センサの検出信号の連続性を監視するだけで
は、半導体ウェーハの周縁の欠陥を検出できない。その
ため、チャンファ部分を除いた分の欠陥検出を行う。

【０００４】従来、チャンファ部分を検出するには、
（１）半導体ウェーハを変位センサに対して回転させる
場合に、回転初期位置をチャンファを基準にして正確に
位置決めして所定の角度範囲をチャンファ部分して検出
する、または、（２）変位センサの他にチャンファ部分
を検出する特別のセンサを設け検査装置においてそのセ
ンサからの信号を監視してチャンファ部分を検出する方
法などが試みられている。前者の検出方法によれば、常
に基準位置に位置決めした後でないと半導体ウェーハの
欠陥検査が行えないという煩雑さがある。後者の場合
は、チャンファ部分の検出に特別のセンサが必要になる
他、チャンファ部分の検出が面倒であるという問題があ
る。

【０００５】また、いずれの場合においても、チャンフ
ァ部分を周縁の欠陥検査の対象外としているので、チャ
ンファ部分およびチャンファと円形な周縁部分との境界
部分の欠陥を検出できないという問題に遭遇している。

【０００６】また従来の半導体ウェーハの欠陥を検出す
る装置は、半導体ウェーハの大きさが異なると、そのま
までは適用出来ず、たとえば、８インチ半導体ウェーハ
用検査装置、６インチ用検査装置などど、半導体ウェー
ハの大きさに応じて検査装置を設ける、または、欠陥検
出のための条件変更を行う必要があった。

【０００７】以上、半導体ウェーハの周縁欠陥検査を例
示したが、上述した問題は半導体ウェーハに限らず、切
り欠き部分を有する円板の欠陥検出において、上記同様
に問題となっている。したがって、本発明は、正常な切
り欠き部分を有する円板の全周囲の周縁に存在する欠陥
を漏れなく、正確に、簡単な構成で検出可能を切り欠き
部分を有する円板の欠陥検出装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明の切り欠き部分を有する円板の欠陥検出装置
は、切り欠き部分を有する円板と相対的に回転し該円板
の周縁の形状を測定する形状測定手段と、該測定手段の
測定信号を入力し、該入力信号から前記円板の切り欠き
部分を検出し、該切り欠き部分を参照して前記円板の全
周縁の欠陥を検出する欠陥判別手段とを有する。

【０００９】好適には、前記欠陥判別手段は、前記検出
した欠陥が予め定められた前記円板の位置において許容
可能な欠陥か，許容できない欠陥とを識別する。

【００１０】

【作用】形状測定手段、たとえば、変位センサ、あるい
は、ビーム光源と協働する一次元撮像手段は、検査対象
となる円板の周縁の形状を測定する。欠陥判別手段は、
形状測定手段からの測定データを入力し、測定データの
変換から切り欠き部分を検出し、切り欠き部分と、円形
縁部分とを区分けして、これらの部分に存在する欠陥
を、測定データの変化から検出する。

【００１１】欠陥判別手段は、検出した欠陥が実質的に
問題となる欠陥か否かを識別する。

【００１２】

【実施例】本発明の切り欠き有する円板の欠陥検出にお
ける検査対象を半導体ウェーハとした場合に実施例につ
いて、図１を参照して述べる。偏平な切り欠きであるチ
ャンファ１２と円形縁部分１１とを有する半導体ウェー
ハ１は、図示しない回転機構に軸支され、所定回転数で
回転させられる。変位センサ２が半導体ウェーハ１の回
転周辺近傍に配設され、変位センサ２は半導体ウェーハ
１の周縁と変位センサ２との間隔に応じた信号を出力す
る。変位センサ２の検出信号は欠陥検出装置３に印加さ
れ、半導体ウェーハ１の周縁の欠陥を検査するのに使用
される。

【００１３】欠陥検出装置３は、変位センサ２から検出
信号を入力する入力装置３１、判別装置３２、出力装置
３３および記憶装置３４を有する。好適には、判別装置
３２はマイクロコンピータで実現され、入力装置３１は
マイクロコンピータで駆動されるアナログ／ディジタル
変換器（Ａ／ＤＣ）を有し、記憶装置３４はＤＲＡＭで
あり、出力装置３３はＣＲＴ表示装置およびプリンタで
構成されている。以下、欠陥検出装置３をマイクロコン
ピータで構成した場合について例示する。

【００１４】図２は、半導体ウェーハ１と変位センサ２
との相対関係位置を図解する図である。図１において
は、変位センサ２は固定され、回転機構により回転させ
られる場合を図解するが、図解の関係で、図２において
は、半導体ウェーハ１を固定した状態として示し半導体
ウェーハ１の周囲に変位センサ２が回転すると仮定した
示した。なお、半導体ウェーハ１と変位センサ２とは相
対的に回転していればよく、図１に示した状態とは逆
に、半導体ウェーハ１が固定し、変位センサ２が半導体
ウェーハ１の周囲に回転機構（図示せず）によって回転
させられてもよい。

【００１５】図３は、図２に示したそれぞれの回転位置
Ｒ１〜Ｒ６における変位センサ２の検出信号をプロット
した曲線を示す。正確に言えば、変位センサ２の検出信
号は、変位センサ２と半導体ウェーハ１との間隔に正比
例した値は示さないが、以下の記述においては、変位セ
ンサ２自体の飽和特性をも考慮して、円形縁部１１とチ
ャンファ１２との検出という観点から、変位センサ２か
らは間隔に応じて直線的に変化する信号が出力されるも
のとして述べる。半導体ウェーハ１の周縁に全く欠陥が
存在しない場合には、回転位置Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ
６、Ｒ１に至る経路において、変位センサ２と半導体ウ
ェーハ１の周縁との間隔（距離）ｄ１は一定であるか
ら、変位センサ２の検出信号は切りｄ１に応じた一定の
値Ｌ１を示す。円形縁部分１１とチャンファ１２との遷
移位置である位置１２１において、半導体ウェーハ１の
周縁と変位センサ２との平均間隔は距離ｄ１より大きく
なり、変位センサ２の検出信号の値は上記値Ｌ１より幾
分低下する。変位センサ２の検出信号は、半導体ウェー
ハ１が回転し位置１２１からチャンファ１２の中央部
分、たとえば、回転位置Ｒ１２に移行するに従い、一層
低下する。ただし、位置１２１と回転位置Ｒ１２との間
の半導体ウェーハ１の周縁と変位センサ２との平均距離
はほぼ直線的に大きくなるから、変位センサ２の検出信
号の値はほぼ直線的に低下していく。変位センサ２と半
導体ウェーハ１のチャンファ１２部分とが平行な位置に
到達すると、変位センサ２の検出信号の値は、その時の
変位センサ２とチャンファ１２との間隔（距離）ｄ２に
依存した一定の値Ｌ２になる。遷移部分１２２の近傍に
おいては、遷移部分１２１と逆に、変位センサ２の検出
信号が値Ｌ２から値Ｌ１に向かって、ほぼ直線的に上昇
する。つまり、半導体ウェーハ１の周縁に欠陥がないと
き、変位センサ２の検出信号をプロットすると、図３に
示したように、チャンファ１２は、第１の遷移位置１２
１を第１の変曲点、回転位置Ｒ２近傍を第２の変曲点、
回転位置Ｒ３の近傍を第３の変曲点、第２の遷移位置１
２２を第４の変曲点とする４つの変曲点の組合せとして
検出できる。

【００１６】円形縁部分１１上の回転位置Ｒ１１に欠陥
が存在した場合、変位センサ２の検出信号はその欠陥の
深さと幅に応じて、図３に示したように、低下する。同
様に、チャンファ１２における回転位置Ｒ１２に欠陥が
存在した場合も、図３に示すように、その欠陥の大きさ
に応じて変位センサ２の検出信号が低下する。

【００１７】図４は、第１の遷移位置１２１、第２の遷
移位置１２２のそれぞれの近傍に、欠陥１３１、１３２
が存在したとき、変位センサ２の検出信号の変化を示
す。第１の遷移位置１２１において、なだらかな切り欠
き（欠陥）１３１が存在した場合、その検出信号の変化
は急激ではないが、破線で示した欠陥の存在しない場合
の変化より緩慢な変化となる。第２の遷移位置１２２に
おける割れなどの欠陥１３２が存在したときは、変位セ
ンサ２の検出信号の変化は、円形縁部分１１における欠
陥などと同に、急激な変化（落ち込み）をもたらす。

【００１８】欠陥検出装置３は、上記分析結果に基づい
て、半導体ウェーハ１の周縁の欠陥の有無を検出する。
欠陥検出装置３における欠陥検出の第１例を、図５に示
すフローチャートを参照して述べる。この検出処理例
は、まず、入力装置３１において、半導体ウェーハ１の
１周の周縁と変位センサ２との距離を示す変位センサ２
の検出信号を記憶装置３４に記憶し、記憶装置３４に記
憶されたデータを解析（分析）して、半導体ウェーハ１
の周縁の欠陥を検出する方法である。なお、半導体ウェ
ーハ１は変位センサ２に対して、図１に示す矢印方向Ｒ
に回転させられるものとする。

【００１９】ステップ０１（Ｓ０１）（図５）：１周デ
ータ入力判別装置３２は入力装置３１を介して、変位センサ２の
検出信号を連続的に読み取り、読み取ったデータを一
旦、記憶装置３４に記憶する。入力装置３１はＡ／ＤＣ
を有しているから、変位センサ２の検出信号は、所定の
サンプリング周期で読み込まれる。サンプリング周期
は、半導体ウェーハ１の回転速度にも依存するが、微小
な欠陥を充分検出可能な短い時間間隔に設定されるもの
とする。

【００２０】ステップ０２：判別装置３２は記憶装置３
４に記憶されたデータを順次、連続的に読み出し、前回
のサンプリング値と今回のサンプリング値との変化を検
出する。なお、この変化の有無判定には「有為さ」を適
用する。入力装置３１内のＡ／ＤＣにはスキャン誤差が
あり、変位センサ２自体にも検出誤差がある。前回のサ
ンプリング値と今回のサンプリング値をそのままディジ
タル的に比較すると、実質的に変位センサ２と半導体ウ
ェーハ１との周縁との距離に変化がなく欠陥が存在しな
い場合でも、上記誤差により変化があり半導体ウェーハ
１の周縁に欠陥が存在すると判定される可能性が高い。
そこで、たとえば、スキャン誤差と検出誤差とを加算し
所定の裕度を加算した値であって欠陥を検出するに充分
小さな値を有為さとして規定し、前回のサンプリング値
と今回のサンプリング値との相違が上記有為さ以内なら
ば、実質的に変化がないとして扱う。以下、変化の有無
にはこの有為さを適用するものとする。前回のサンプリ
ング値と今回のサンプリング値とに変化がないときは、
判別装置３２は次のデータについて変化の有無判定を行
う。なお、記憶装置３４に記憶されたデータの全てにつ
いて変化の有無判定が終了したら、判別装置３２の判定
処理は終了する。

【００２１】ステップ０３：変化が検出されたら、その
変化をすぐに欠陥とは決定せずに、第１の遷移位置１２
１に相当する仮の第１変曲点と決定する。なお、記憶装
置３４には第１の遷移位置１２１の近傍の変位センサ２
の検出信号が記憶されているから、第１の遷移位置１２
１の相当する位置を中心とする前後の複数のデータを検
索してその変化動向を分析すれば、第１の遷移位置１２
１に相当する第１の変曲点か否かを決定することができ
る。

【００２２】ステップ０４：仮第１変曲点が決定された
ら、判別装置３２は記憶装置３４に記憶されたデータ
が、一定範囲にわたって連続的に変化するデータである
か否かを判別する。つまり、第１の遷移位置１２１から
回転位置Ｒ２に向かって変位センサ２の検出信号はほぼ
直線的に変化するから、記憶装置３４に記憶されたデー
タがその特性を示す否かを判別装置３２が判断する。も
し、記憶装置３４に記憶されたデータについて所定数ほ
ぼ直線的に変化していないときは、なんらかの欠陥とし
て判別装置３２はステップ１６に示す警報出力処理に移
行する。警報出力処理については後述する。

【００２３】ステップ０５、０６：所定数のデータにつ
いてほぼ直線的な変化があり、その後大きな変化が検出
されたときは、判別装置３２は、その位置を仮の第２変
曲点と決定する。

【００２４】ステップ０７：チャンファ１２の中央部と
変位センサ２との間隔ｄ２は一定であるから、正常なら
ば前回のサンプリング値と今回のサンプリング値には変
化がないはずである。もし、この位置において変化が検
出されたら、チャンファ１２に欠陥があると判断し、判
別装置３２は警報出力を行う。

【００２５】ステップ０８：前回のサンプリング値と今
回のサンプリング値に所定数だけ変化がない場合は、以
上の判断から正規のチャンファ１２であると考えて判別
装置３２は上記仮の第１および第２の変曲点を正式の第
１おび第２の変曲点とする。

【００２６】ステップ０９、１０：その後、記憶装置３
４に記憶されたデータに大きな変化があれば、チャンフ
ァ１２の平坦部から第２の遷移位置１２２に至る第３の
変曲点であると考え判別装置３２は第３の変曲点と決定
する。

【００２７】ステップ１１：判別装置３２は記憶装置３
４に記憶されたデータがほぼ直線的に変化するか否かを
判断する。なお、この判断において好適には、ほぼ直線
的に増加する変化か否かを判断する。すでに、第１変曲
点〜第３変曲点が検出されているから、この時点におい
てはほぼ直線的に増加する変化であるからである。もし
一定範囲について、ほぼ直線的に増加する変化が継続し
なければ、チャンファ１２部分に欠陥か存在すると考え
判別装置３２は警報出力を行う。

【００２８】ステップ１２、１３：判別装置３２は記憶
装置３４に記憶されたデータに大きな変化がある場合、
第２の遷移位置１２２に相当する第４変曲点と決定す
る。このように順序だって第１〜第４変曲点が検出され
た場合、半導体ウェーハ１のチャンファ１２が正確に検
出されたことになる。

【００２９】ステップ１４、１５：このようにチャンフ
ァ１２が検出されたら、判別装置３２はチャンファ１２
以外のまだ欠陥検査を行っていない円形縁部分１１につ
いての変位センサ２の検出信号について変化の有無を判
断して、欠陥の有無を検出する。

【００３０】ステップ１６：判別装置３２は、なんらか
の欠陥が存在すると判断した場合、警報出力を行う。警
報出力としては、基本的には、欠陥の幅と深さが判るデ
ータを、ＣＲＴ表示器とプリンタまたはいずれか一方に
出力する。出力装置３３はＣＲＴ表示器とプリンタまた
はいずれか一方を意味する。欠陥の幅と深さは、記憶装
置３４に記憶されたデータをそのまま欠陥に相当する範
囲にわたってＣＲＴ表示装置、プリンタに出力すれば判
る。なお、半導体ウェーハに何らかの欠陥が発見された
らその半導体ウェーハを不合格品として扱う場合には、
ＣＲＴ表示器などに欠陥の存在のみを出力する。

【００３１】以上述べた処理により、円形縁部分１１に
おける欠陥はもとより、チャンファ１２の平坦部、第１
の遷移位置１２１、または、第２の遷移位置１２２にお
ける欠陥が検出できる。より具体的に述べる。図２に図
解した回転位置Ｒ１２における欠陥、または、回転位置
Ｒ１１における欠陥の検出は容易である。図４（Ａ）に
図解した第１の遷移位置１２１における欠陥１３１は、
図５に示したステップ０２、０３において第１の部分１
３１ａが仮の第１変曲点として決定される。しかしなが
ら、第２の部分１３１ｂの変化率が正常なときの変化率
よりも小さいから、ステップ０４において欠陥ありと判
断される。仮に第２の部分１３１ｂの変化率が正常のと
きの変化率に近いときには、そのデータ数が正常なとき
のデータ数だけないからやはり欠陥として検出される。
また、図４（Ａ）に図解した第２の遷移位置１２２にお
ける欠陥１３２の検出は、一旦、部分１３２ａが第４の
変曲点として決定されるが、その直後の位置の部分１３
２ｂが正常パターンとは異なるから、欠陥として検出さ
れる。

【００３２】このように本発明の第１実施例によれば、
半導体ウェーハ１のいずれかの部位の周縁に欠陥が存在
しても、正確にその欠陥を検出でき、出力装置３３など
を介して出力できる。また、本発明の第１実施例におい
ては、チャンファ１２を自動識別し、半導体ウェーハ１
の取りつけ状態に依存せず、欠陥を検出できる。また、
チャンファ１２の検出に、変位センサ２以外に、特別の
センサを必要としない。欠陥検出装置３は基本的に相対
的なデータの検査に基づいて半導体ウェーハの欠陥検査
を行うから、欠陥検出装置３は半導体ウェーハの大きさ
に依存せず、たとえば、直径８インチ、１０インチなど
の種々の大きさの半導体ウェーハの欠陥検査に適用でき
る。

【００３３】図５に示したフローチャートの処理は、主
として、変位センサ２で検出した検出信号の連続性を重
点的に検査して欠陥を検出する例を述べたが、変位セン
サ２の検出値の大きさを参照して欠陥検出を行い、その
検出の信頼性を高めることもできる。たとえば、円形縁
部分１１と変位センサ２との距離の正常性を監視する、
ステップ０２、ステップ１４などにおける監視に、変化
なしの連続性の監視に加えて、距離ｄ１の大きさも比較
して、正常な距離にあることを検出する。同様に、ステ
ップ０９において、チャンファ１２と変位センサ２との
距離ｄ２を参照して、この距離の範囲で変化がないとき
はチャンファ１２に欠陥なしと判断する。さらに同様
に、第１変曲点、〜第４変曲点を決定する際、その時の
検出信号の値Ｌ１、Ｌ２を参照する。

【００３４】なお、欠陥検出装置３の判別装置３２は、
標準となる欠陥のない半導体ウェーハについて、変位セ
ンサ２の読みの正常パターンを基準パターンとして記憶
装置３４に記憶しておき、上記判断に使用する。このよ
うな方法によれば、より実情に則した半導体ウェーハの
正確な欠陥検出が可能になる。上述したように、欠陥検
出装置３は基本的に相対的なデータの検査に基づいて半
導体ウェーハの欠陥検査を行うから、欠陥検出装置３は
半導体ウェーハの大きさに依存せず、種々の大きさの半
導体ウェーハの欠陥検査に適用できるが、より正確な欠
陥検査を行うには、その大きさで標準となる半導体ウェ
ーハについて正常パターンを記憶装置３４に記憶してそ
のデータを用いた欠陥検査を行うことができる。

【００３５】なお、欠陥の存在位置まで正確に、出力装
置３３から出力する場合には、判別装置３２は記憶装置
３４に記憶されたデータを調べて、まず、チャンファ１
２の位置を検出し、次いで、欠陥が検出された記憶装置
３４のデータ記憶アドレスをチャンファ１２を基準とし
て算出してその記憶アドレスから回転位置Ｒを決定し出
力装置３３に出力する。

【００３６】図６に欠陥検出装置３における欠陥検査の
他の処理例のフローチャートを示す。図５に図解したフ
ローチャートにおいては、半導体ウェーハ１を変位セン
サ２に対して１周させて半導体ウェーハ１の１周分のデ
ータを事前に記憶装置３４に記憶させた例を述べたが、
サンプリング周期が短くなると、記憶装置３４に記憶す
るデータ量が多くなり、記憶装置３４のメモリサイズが
大きくなる。図６に図解したフローチャートに示す処理
は、記憶装置３４の記憶容量を減少させる方法である。

【００３７】ステップ２１（図６）：判別装置３２は、
半導体ウェーハ１を変位センサ２に対して回転させる前
に初期状態の変位センサ２に対する半導体ウェーハ１の
周縁の距離とそのときのサンプリング時間を記憶装置３
４に記憶する。

【００３８】ステップ２２〜２５：判別装置３２は、変
位センサ２からの検出信号を所定のサンプリング周期で
入力装置３１を介して入力し、前回のサンプリング値に
対して今回のサンプリング値が有為さを持って変化して
いるときのみそのサンプリング値、サンプリング時間を
記憶装置３４に保存する。この処理を半導体ウェーハ１
の１周回転について行う。このサンプリング方法によれ
ば、変化がある時のみ記憶装置３４にデータが記憶され
るから、記憶装置３４の記憶容量は非常に低減できる。

【００３９】ステップ２６：記憶装置３４にはサンプリ
ング時間とその時のデータが記憶されている。判別装置
３２はサンプリング時間は初期時間を基準として相対時
間に変換する。判別装置３２は記憶装置３４に記憶され
た相対的な変化データを参照して、第１〜第４変曲点を
検出してチャンファ１２の位置を同定する。

【００４０】ステップ２７：判別装置３２はチャンファ
１２を基準として、円形縁部分１１の周縁、第１の遷移
位置１２１、チャンファ１２の平坦部、第２の遷移位置
１２２における欠陥を検出する。この欠陥検出方法は図
５を図解した述べた方法と同様である。

【００４１】ステップ２８、２９：判別装置３２は欠陥
が検出されたとき、その位置と欠陥の状態、つまり、欠
陥の幅と深さを示すデータを出力装置３３から警報出力
として出力する。

【００４２】図７は半導体ウェーハ１に実際に半導体集
積回路が形成される部分１５を図解する。半導体ウェー
ハ１に欠陥が検出されたとしても、半導体集積回路が形
成される部分１５以外の周縁部分の欠陥は事実上、半導
体集積回路が形成される部分１５の形成には支障がない
場合がある。したがって、半導体集積回路が形成される
部分１５以外の部分に欠陥が存在した場合、実質的な欠
陥とは扱わないようにすることができる。そのように取
り扱うと、半導体ウェーハの歩留りが著しく向上する。

【００４３】図８は、上述した対応を行う欠陥検出装置
３の部分処理を示すフローチャートである。記憶装置３
４には半導体集積回路が形成される部分１５に応じた半
導体ウェーハ１の周縁回転位置の欠陥許容箇所とその許
容大きさを事前に記憶しておく。ステップ３１、３２：判別装置３２が上述したいずれか
の方法で欠陥を検出したとき、判別装置３２は記憶装置
３４に記憶された許容位置、許容大きさ以内であるか否
かを判断する。ステップ３３：許容範囲外のときはその半導体ウェーハ
１が不良である旨の警報を出力装置３３から出力する。ステップ３４：欠陥が存在しても、許容可能な欠陥であ
れば、判別装置３２は出力装置３３からその旨、つま
り、「欠陥は存在するが、許容可能なものであることを
示すメッセージ」を出力する。

【００４４】本発明の実施に際しては、上述した構成、
上述した方法に限らず、他にも種々の実施例をとること
ができる。半導体ウェーハ１の周縁の欠陥を検出するセ
ンサとしては、上述した変位センサ２に限らず、ＣＣＤ
などの撮像装置を用いることができる。たとえば、半導
体ウェーハ１の一方の側からレーザーまたは発光ダイオ
ードなどからある広がりを持ったビーム光を半導体ウェ
ーハ１に周縁部に照射し、半導体ウェーハの他方の側か
ら半導体ウェーハ１の周縁を通過する光を一次元リニア
ＣＣＤ撮像デバイスで撮像する。つまりビーム光光源と
リニアＣＣＤ撮像デバイスとを半導体ウェーハを挟んで
対向させて半導体ウェーハの周縁形状を測定する。この
場合も、一次元リニアＣＣＤ撮像手段は、図３に図解し
たと同様にＣＣＤ撮像デバイスで撮像した信号を欠陥検
出装置３に出力する。欠陥検出装置３における信号処理
は上述した方法と同様に行う。

【００４５】欠陥検出装置３は図１に図解した構成に限
らず、上述したと同様の処理機能を有すれば、他の構成
をとることもできる。判別装置３２としては、図５、図
６、図８に図解したような判断処理を行うから、マイク
ロコンピータまたはマイクロプロセッサで構成すること
が好適であるが、上述した処理はさほど複雑な処理では
ないから、マイクロコンピータまたはマイクロプロセッ
サに代えて、たとえば、上記処理機能を組み込んだＡＳ
ＩＣ回路、あるいは、シーケンスコントローラ（順序制
御装置）を用いて実現することもできる。

【００４６】以上、本発明の好適実施例として、平坦な
（偏平な）切り欠きを有する半導体ウェーハの欠陥検出
を例示したが、本発明は半導体ウェーハの欠陥検出に適
用できるだけでなく、半導体ウェーハと同様、偏平な部
分を有する円板の欠陥検出に好適に使用できる。また切
り欠きは平坦（偏平）である場合に限らず、さらに複雑
な切り欠きであってもよい。切り欠きの形状が複雑な場
合は、変曲点が増加するだけであり、その場合も上述し
たと同様の処理を行う。その切り欠きが円形であっても
よい。当然、本発明は切り欠きのない円板における欠陥
検出にも適用できる。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば簡単な構成で正確な切り
欠きを有する円板の欠陥検出を行うことができる。本発
明においては切り欠き位置の事前決定など特別の操作
（手続き）を必要としない。また本発明の切り欠き有す
る円板の欠陥検出装置は、検査対象の円板の大きさに依
存されず、種々の大きさの円板の欠陥検出に適用でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の切り欠きを有する円板の欠陥検出装置
の第１実施例の構成を示す図である。

【図２】図１における半導体ウェーハと変位センサとの
位置関係を図解する図である。

【図３】図２に示した変位センサの読みをプロットした
グラフである。

【図４】半導体ウェーハの円形縁部分とチャンファとの
遷移部分に欠陥が存在するときの変位センサの読みをプ
ロットしたグラフである。

【図５】図１に示した欠陥検出装置の第１の処理方法を
示すフローチャートである。

【図６】図１に示した欠陥検出装置の第２の処理方法を
示すフローチャートである。

【図７】半導体ウェーハにおける半導体集積回路が形成
される部分を図解する図である。

【図８】図７に示した半導体ウェーハにおける実質的な
欠陥を検出する部分処理方法を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１・・半導体ウェーハ１１・・円形縁部分１２・・チャンファ１２１・・第１の遷移位置１２２・・第２の遷移位置１３１・・第１の欠陥１３２・・第２の欠陥１５・・半導体集積回路が形成される部分２・・変位センサ３・・欠陥検出装置３１・・入力装置３２・・判別装置３３・・出力装置３４・・記憶装置

【手続補正書】

【提出日】平成５年３月１９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】切り欠き部分を有する円板の欠陥検出
装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体ウェーハなどのよ
うに、一部にオリエンテーションフラットと呼ばれる正
常な切り欠きを有する円板の周縁に割れ、欠落などの欠
陥が存在するか否かを検出する切り欠きを有する円板の
欠陥検出装置に関する。

【０００２】

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】半導体ウェーハにはオ
リエンテーションフラットと呼ぶ、半導体ウェーハの方
向を示す偏平な切り欠き部分が設けられている。半導体
ウェーハのオリエンテーションフラット部分と円形な周
縁部分の境界は不連続であるから、単に、変位センサの
検出信号の連続性を監視するだけでは、半導体ウェーハ
の周縁の欠陥を検出できない。そのため、オリエンテー
ションフラット部分を除いた分の欠陥検出を行う。

【０００４】従来、オリエンテーションフラット部分を
検出するには、（１）半導体ウェーハを変位センサに対
して回転させる場合に、回転初期位置をオリエンテーシ
ョンフラットを基準にして正確に位置決めして所定の角
度範囲をオリエンテーションフラット部分として検出す
る、または、（２）変位センサの他にオリエンテーショ
ンフラット部分を検出する特別のセンサを設け検査装置
においてそのセンサからの信号を監視してオリエンテー
ションフラット部分を検出する方法などが試みられてい
る。前者の検出方法によれば、常に基準位置に位置決め
した後でないと半導体ウェーハの欠陥検査が行えないと
いう煩雑さがある。後者の場合は、オリエンテーション
フラット部分の検出に特別のセンサが必要になる他、オ
リエンテーションフラット部分の検出が面倒であるとい
う問題がある。

【０００５】また、上記いずれの場合においても、オリ
エンテーションフラット部分を周縁の欠陥検査の対象外
としているので、オリエンテーションフラットと円形な
円板の周縁部分との境界部分の欠陥を検出できないとい
う問題に遭遇している。

【０００６】また従来の半導体ウェーハの欠陥を検出す
る装置は、半導体ウェーハの大きさが異なると、そのま
までは適用出来ず、たとえば、８インチ半導体ウェーハ
用検査装置、６インチ用検査装置などど、半導体ウェー
ハの大きさに応じて検査装置を設けるか、または、欠陥
検出のための条件変更を行う必要があった。

【０００７】以上、半導体ウェーハの周縁欠陥検査を例
示したが、上述した問題は半導体ウェーハに限らず、オ
リエンテーションフラットなどのような切り欠き部分を
有する円板の欠陥検出において、上記同様に問題となっ
ている。したがって、本発明は、正常な切り欠き部分を
有する円板の全周囲の周縁に存在する欠陥を漏れなく、
正確に、簡単な構成で検出可能な欠陥検出装置を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明の切り欠き部分を有する円板の欠陥検出装置
は、切り欠き部分を有する円板と相対的に回転し該円板
の周縁の形状を測定する形状測定手段と、該測定手段の
測定信号を入力し、該入力信号から前記円板の切り欠き
部分と円形な円板の周縁部との境界部を検出する判別手
段とを有する。

【０００９】また、前記判別手段は、前記測定手段の測
定信号に基づいて、前記円板の円形の周縁部の欠陥、お
よび、該周縁部と切り欠き部分との境界の欠陥を検出す
る。好適には、前記判別手段は、前記検出した欠陥が予
め定められた前記円板の位置において許容可能な欠陥
か、許容できない欠陥とを識別する。

【００１０】

【作用】形状測定手段、たとえば、変位センサ、あるい
は、ビーム光源と協働する一次元撮像手段は、検査対象
となる円板の周縁の形状を測定する。判別手段は、形状
測定手段からの測定データを入力し、測定データの変換
から切り欠き部分を検出し、切り欠き部分と、円形縁部
分とを区分けして、これらの境界を検出する。

【００１１】さらに判別手段は、測定データの変化か
ら、円板の周縁部の欠陥、および、周縁部と切り欠き部
との境界の欠陥を検出する。好適には、判別手段は、検
出した欠陥が実質的に問題となる欠陥か否かを識別す
る。

【００１２】

【実施例】本発明の切り欠き有する円板の欠陥検出にお
ける検査対象をオリエンテーションフラットを有する半
導体ウェーハとした場合に実施例について、図１を参照
して述べる。偏平な切り欠きであるオリエンテーション
フラット１２と円形縁部分１１とを有する半導体ウェー
ハ１は、図示しない回転機構に軸支され、所定回転数で
回転させられる。変位センサ２が半導体ウェーハ１の回
転周辺近傍に配設され、変位センサ２は半導体ウェーハ
１の周縁と変位センサ２との間隔に応じた信号を出力す
る。変位センサ２の検出信号は欠陥検出装置３に印加さ
れ、半導体ウェーハ１の周縁の欠陥を検査するのに使用
される。

【００１４】図２は、半導体ウェーハ１と変位センサ２
との相対関係位置を図解する図である。図１において
は、変位センサ２は固定され、回転機構により半導体ウ
ェーハ１が回転させられる場合を図解するが、図解の関
係で、図２においては、半導体ウェーハ１を固定した状
態として示し半導体ウェーハ１の周囲に変位センサ２が
回転すると仮定した場合を示した。なお、半導体ウェー
ハ１と変位センサ２とは相対的に回転していればよく、
図１に示した状態とは逆に、半導体ウェーハ１が固定
し、変位センサ２が半導体ウェーハ１の周囲に回転機構
（図示せず）によって回転させられてもよい。

【００１５】図３は、図２に示したそれぞれの回転位置
Ｒ１〜Ｒ６における変位センサ２の検出信号をプロット
したグラフである。正確に言えば、変位センサ２の検出
信号は、変位センサ２と半導体ウェーハ１との間隔に正
比例した値は示さないが、以下の記述においては、変位
センサ２の出力は円形な半導体ウェーハ１の周縁部とオ
リエンテーションフラット１２部分との境界部付近を通
過した後のオリエンテーションフラット１２では変位セ
ンサ２と周縁部との間隔が大きくなることにより変位セ
ンサ２の出力が飽和した一定値の信号が出力されるもの
として述べる。半導体ウェーハ１の周縁に全く欠陥が存
在しない場合には、回転位置Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、
Ｒ１に至る経路において、変位センサ２と半導体ウェー
ハ１の周縁との間隔（距離）ｄ１は一定であるから、変
位センサ２の検出信号は距離ｄ１に応じた一定の値Ｌ１
を示す。円形縁部分１１とオリエンテーションフラット
１２との遷移位置である位置１２１において、半導体ウ
ェーハ１の周縁と変位センサ２との平均間隔は距離ｄ１
より大きくなり、変位センサ２の検出信号の値は上記値
Ｌ１より幾分低下する。変位センサ２の検出信号は、半
導体ウェーハ１が回転し位置１２１からオリエンテーシ
ョンフラット１２の中央部分、たとえば、回転位置Ｒ２
に移行するに従い、一層低下する。ただし、位置１２１
と回転位置Ｒ２との間の半導体ウェーハ１の周縁と変位
センサ２との平均距離はほぼ直線的に大きくなるから、
変位センサ２の検出信号の値はほぼ直線的に低下してい
く。変位センサ２と半導体ウェーハ１のオリエンテーシ
ョンフラット１２部分との間隔（距離）ｄ２が変位セン
サ２の検出飽和距離以上となり、変位センサ２の検出信
号の値は変位センサ２の飽和出力値に依存した一定の値
Ｌ２になる。遷移部分１２２の近傍においては、遷移部
分１２１と逆に、変位センサ２の検出信号が値Ｌ２から
値Ｌ１に向かって、ほぼ直線的に上昇する。つまり、半
導体ウェーハ１の周縁に欠陥がないとき、変位センサ２
の検出信号をプロットすると、図３に示したように、オ
リエンテーションフラット１２は、第１の遷移位置１２
１を第１の変曲点、回転位置Ｒ２近傍を第２の変曲点、
回転位置Ｒ３の近傍を第３の変曲点、第２の遷移位置１
２２を第４の変曲点とする４つの変曲点の組合せとして
検出できる。

【００１６】円形縁部分１１上の回転位置Ｒ１１に欠陥
が存在した場合、変位センサ２の検出信号はその欠陥の
深さと幅に応じて、図３に示したように、低下する。

【００２２】ステップ０４：仮の第１変曲点が決定され
たら、判別装置３２は記憶装置３４に記憶されたデータ
が、一定範囲にわたって連続的に変化するデータである
か否かを判別する。つまり、第１の遷移位置１２１から
回転位置Ｒ２に向かって変位センサ２の検出信号はほぼ
直線的に変化するから、記憶装置３４に記憶されたデー
タがその特性を示す否かを判別装置３２が判断する。も
し、記憶装置３４に記憶されたデータについて所定数ほ
ぼ直線的に変化していないときは、なんらかの欠陥とし
て判別装置３２はステップ１６に示す警報出力処理に移
行する。警報出力処理については後述する。

【００２４】ステップ０７：オリエンテーションフラッ
ト１２の中央部付近において、変位センサ２の検出信号
は飽和した値Ｌ２として一定であるから、正常ならば前
回のサンプリング値と今回のサンプリング値には変化が
ないはずである。もし、この位置において変化が検出さ
れたら、オリエンテーションフラット１２に欠陥がある
と判断し、判別装置３２は警報出力を行う。

【００２５】ステップ０８：前回のサンプリング値と今
回のサンプリング値に所定数だけ変化がない場合は、以
上の判断から正規のオリエンテーションフラット１２で
あると考えて判別装置３２は上記仮の第１および第２の
変曲点を正式の第１および第２の変曲点とする。

【００２６】ステップ０９、１０：その後、記憶装置３
４に記憶されたデータに大きな変化があれば、オリエン
テーションフラット１２の平坦部から第２の遷移位置１
２２に至る第３の変曲点であると考え判別装置３２は第
３の変曲点と決定する。

【００２７】ステップ１１：判別装置３２は記憶装置３
４に記憶されたデータがほぼ直線的に変化するか否かを
判断する。なお、この判断において好適には、ほぼ直線
的に増加する変化か否かを判断する。すでに、第１変曲
点〜第３変曲点が検出されているから、この時点におい
てはほぼ直線的に増加する変化であるからである。もし
一定範囲について、ほぼ直線的に増加する変化が継続し
なければ、オリエンテーションフラット１２部分に欠陥
が存在すると考え判別装置３２は警報出力を行う。

【００２８】ステップ１２、１３：判別装置３２は記憶
装置３４に記憶されたデータに大きな変化がある場合、
第２の遷移位置１２２に相当する第４変曲点と決定す
る。このように順序だって第１〜第４変曲点が検出され
た場合、半導体ウェーハ１のオリエンテーションフラッ
ト１２が正確に検出されたことになる。

【００２９】ステップ１４、１５：このようにオリエン
テーションフラット１２が検出されたら、判別装置３２
はオリエンテーションフラット１２以外のまだ欠陥検査
を行っていない円形縁部分１１についての変位センサ２
の検出信号について変化の有無を判断して、欠陥の有無
を検出する。

【００３１】以上述べた処理により、円形縁部分１１に
おける欠陥はもとより、第１の遷移位置１２１、また
は、第２の遷移位置１２２における欠陥が検出できる。
これについてより具体的に述べる。図２に図解した回転
位置Ｒ１１における欠陥の検出は容易である。図４
（Ａ）に図解した第１の遷移位置１２１における欠陥１
３１は、図５に示したステップ０２、０３において第１
の部分１３１ａが仮の第１変曲点として決定される。し
かしながら、第２の部分１３１ｂの変化率が正常なとき
の変化率よりも小さいから、ステップ０４において欠陥
ありと判断される。仮に第２の部分１３１ｂの変化率が
正常のときの変化率に近いときには、そのデータ数が正
常なときのデータ数だけないからやはり欠陥として検出
される。また、図４（Ａ）に図解した第２の遷移位置１
２２における欠陥１３２の検出は、一旦、部分１３２ａ
が第４の変曲点として決定されるが、その直後の位置の
部分１３２ｂが正常パターンとは異なるから、欠陥とし
て検出される。

【００３２】このように本発明の第１実施例によれば、
半導体ウェーハ１の欠陥を正確に検出でき、出力装置３
３などを介して出力できる。また、本発明の第１実施例
においては、オリエンテーションフラット１２を自動識
別し、半導体ウェーハ１の取りつけ状態に依存せず、欠
陥を検出できる。また、オリエンテーションフラット１
２の検出に、変位センサ２以外に、特別のセンサを必要
としない。欠陥検出装置３は基本的に相対的なデータの
検査に基づいて半導体ウェーハの欠陥検査を行うから、
欠陥検出装置３は半導体ウェーハの大きさに依存せず、
たとえば、直径８インチ、１０インチなどの種々の大き
さの半導体ウェーハの欠陥検査に適用できる。

【００３３】図５に示したフローチャートの処理は、主
として、変位センサ２で検出した検出信号の連続性を重
点的に検査して欠陥を検出する例を述べたが、変位セン
サ２の検出値の大きさを参照して欠陥検出を行い、その
検出の信頼性を高めることもできる。たとえば、円形縁
部分１１と変位センサ２との距離の正常性を監視する、
ステップ０２、ステップ１４などにおける監視に、変化
なしの連続性の監視に加えて、距離ｄ１の大きさも比較
して、正常な距離にあることを検出する。

【００３５】なお、欠陥の存在位置まで正確に、出力装
置３３から出力する場合には、判別装置３２は記憶装置
３４に記憶されたデータを調べて、まず、オリエンテー
ションフラット１２の位置を検出し、次いで、欠陥が検
出された記憶装置３４のデータ記憶アドレスをオリエン
テーションフラット１２を基準として算出してその記憶
アドレスから回転位置Ｒを決定し出力装置３３に出力す
る。

【００３９】ステップ２６：記憶装置３４にはサンプリ
ング時間とその時のデータが記憶されている。判別装置
３２はサンプリング時間は初期時間を基準として相対時
間に変換する。判別装置３２は記憶装置３４に記憶され
た相対的な変化データを参照して、第１〜第４変曲点を
検出してオリエンテーションフラット１２の位置を同定
する。

【００４０】ステップ２７：判別装置３２はオリエンテ
ーションフラット１２を基準として、円形縁部分１１の
周縁、第１の遷移位置１２１、オリエンテーションフラ
ット１２の平坦部、第２の遷移位置１２２における欠陥
を検出する。この欠陥検出方法は図５を図解した述べた
方法と同様である。

【００４７】

【図面の簡単な説明】

【図４】半導体ウェーハの円形縁部分とオリエンテーシ
ョンフラットとの遷移部分に欠陥が存在するときの変位
センサの読みをプロットしたグラフである。

【符号の説明】１・・半導体ウェーハ１１・・円形縁部分１２・・オリエンテーションフラット１２１・・第１の遷移位置１２２・・第２の遷移位置１３１・・第１の欠陥１３２・・第２の欠陥１５・・半導体集積回路が形成される部分２・・変位センサ３・・欠陥検出装置３１・・入力装置３２・・判別装置３３・・出力装置３４・・記憶装置

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】切り欠き部分を有する円板と相対的に回転
し該円板の周縁の形状を測定する形状測定手段と、該測定手段の測定信号を入力し、該入力信号から前記円
板の切り欠き部分を検出し、該切り欠き部分を参照して
前記円板の全周縁の欠陥を検出する欠陥判別手段とを有
する切り欠き部分を有する円板の欠陥検出装置。
【請求項２】前記欠陥判別手段は、前記検出した欠陥が
予め定められた許容欠陥であるか否かを識別する、請求
項１記載の切り欠き部分を有する円板の欠陥検出装置。