(57)【要約】      （修正有）【課題】大口径や厚みの薄いウェーハであってもウェーハの裏面を非接触状態で測定ステージに載置することが可能なウェーハ測定装置を提供する。【解決手段】ウェーハの外周エッジを支持することでウェーハ裏面とステージ面２２とを非接触にして該ウェーハが載置される測定ステージ２０と、ウェーハを測定ステージ上方に移動させるとともに上方からウェーハを測定ステージに載置するウェーハ搬送手段３０と、測定ステージの中央に形成されて上方に向かってガスを供給する噴出孔２６とを備えたウェーハ測定装置１００において、ウェーハ搬送手段に、圧力ガスが供給されることでウェーハ表面を非接触で吸着保持し、ウェーハを上に凸状に撓ませるベルヌーイチャック４０を設ける。【選択図】図１
2010212666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハの表面にレーザービームを照射してウェーハ表面の測定を行うウェーハ表面測定装置であって、
前記ウェーハの外周エッジを支持することで前記ウェーハの裏面とステージ面とを非接触にして該ウェーハを載置する測定ステージと、
前記ウェーハを前記測定ステージ上方に移動させるとともに該上方から前記ウェーハを前記測定ステージに載置させるウェーハ搬送手段と、
前記測定ステージを回転させる回転駆動部と、
前記ステージ面の中央に形成されて前記測定ステージに載置された前記ウェーハの裏面に向かってガスを供給する噴出孔とを備え、
前記ウェーハ搬送手段が、前記ウェーハの表面を非接触で吸引保持して、該ウェーハを上方に凸状に撓ませるチャックを備えているウェーハ表面測定装置。
【請求項２】
前記ウェーハ搬送手段によって前記ウェーハが前記測定ステージに載置される際に、前記噴出孔よりガスが供給される請求項１に記載のウェーハ表面測定装置。
【請求項３】
前記ウェーハが前記測定ステージに載置される際に前記噴出孔から供給されるガスの圧力が、前記ウェーハの測定時に前記噴出孔から供給されるガスの圧力に比べて大きく設定されている請求項２に記載のウェーハ表面測定装置。
【請求項４】
前記ウェーハ搬送手段が、
前記ウェーハの回転位置を変位させる回転位置調整手段と、
前記ウェーハのノッチの位置を検出するノッチセンサとを有する請求項１に記載のウェーハ表面測定装置。
【請求項５】
前記チャックが静電チャックである請求項１に記載のウェーハ表面測定装置。
【請求項６】
前記チャックがベルヌーイチャックである請求項１に記載のウェーハ表面測定装置。
【請求項７】
前記ベルヌーイチャックに供給される圧力ガスが、エアーフィルタを通った清浄度を有するクリーンガスである請求項６に記載のウェーハ表面測定装置。
【請求項８】
前記ウェーハ搬送手段が、ウェーハ主面が水平位置となるように上側から保持した際に、平面視して前記ウェーハの表面全域を覆うことができるようなウェーハよりも大きな径寸法を有し、ウェーハとほぼ平行に対向状態として設けられたカバーを有する請求項１に記載のウェーハ表面測定装置。
【請求項９】
前記ウェーハ搬送手段が、ガスを供給することで前記カバーと前記ウェーハ表面との間への外気の侵入を妨げるガス供給手段を有する請求項８に記載のウェーハ表面測定装置。
【請求項１０】
前記ウェーハが複数収納されたカセットから前記ウェーハを取り出すウェーハ取出手段をさらに有し、
該ウェーハ取出手段が前記カセットから取り出した前記ウェーハを、前記ウェーハ搬送手段が吸引保持して搬送する請求項１に記載のウェーハ表面測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光散乱を用いて、半導体ウェーハの表面に存在するパーティクル等の異物や微細な欠陥を検出するウェーハ表面測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェーハ（以下、単にウェーハと称する。）の表面に存在するパーティクル等の異物や微細な欠陥を検出する装置として、レーザー散乱式のウェーハ表面測定装置が知られている。このウェーハ表面測定装置は、測定ステージ上に載置されて高速回転されるウェーハに対してレーザービームを照射し、その散乱光を検出することでパーティクル及び欠陥の検出を行うことができる。上記のような先行技術は、例えば特許文献１などに記載されている。
【０００３】
このようなウェーハ表面測定装置においては、測定ステージ上へのウェーハの搬送を人手作業とすると作業効率が低く、人手作業が介在することでパーティクル付着等のウェーハの汚染の可能性が高くなる。そこで、このようなウェーハ表面測定装置は通常ボックス状のクリーンルーム内に配置される。該ウェーハ表面測定装置は、クリーンルームに搬送されたカセットからアームによってウェーハを取り出して測定ステージに搬送するように構成されている。
【０００４】
一方、アームによるウェーハの搬送の際には、ウェーハの表裏面の仕上げが鏡面であることから、該裏面への傷の発生やパーティクルの付着を防止すべく、ウェーハはその外周エッジのみがアームによって支持される。ウェーハが測定ステージ上に載置された状態においても、その外周エッジのみが支持され、ウェーハの裏面とステージ面とが非接触状態となる。
【０００５】
このようにウェーハを測定ステージに載置した場合、ウェーハの中央が自重により下方に向かって撓んでしまう。そこで、ウェーハを載置しているステージ面の中央部より上方のウェーハに向かってガスを噴出し、該ガスの圧力によってウェーハの撓みを補正している。（例えば、特許文献２を参照）  これにより、ウェーハの裏面と測定ステージのステージ面との非接触状態が維持されるとともにウェーハ表面の平坦度が保たれて精度の高い測定を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２６７８２７号公報
【特許文献２】特開２００３−３０３８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のようなウェーハ表面測定装置は、現在では口径３００ｍｍ以下のウェーハに対応可能とされているが、将来的には口径４５０ｍｍのウェーハに対応させる必要がある。しかしながら、このような大口径ウェーハの場合、測定ステージに載置する際に自重によるウェーハ中央部の撓みが大きくなることから、ウェーハの外周エッジが支持される前にウェーハ中央部がステージ面に接触してしまうという問題が生ずる可能性がある。ウェーハ口径が従前と同じ３００ｍｍのものであっても、その厚みを薄くした場合、同様に撓み量が大きくなるため、ウェーハがステージに接触してしまう。
【０００８】
ウェーハ裏面とステージ面との間隔を大きくすれば両者の接触を回避することができるとも考えられる。ところが、この場合、ステージ中央から噴出されるガスがウェーハ裏面とステージ面との隙間を通過する際に乱流を引き起こし、ウェーハの振動やパーティクルの発生を誘起させるという問題が生じる。
【０００９】
この発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、大口径や厚さの薄いウェーハであっても、ウェーハの裏面側を非接触状態で測定ステージに支持することが可能なウェーハ表面測定装置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】
【００１０】
上記課題に鑑みて、本発明は以下の手段を提案している。
【００１１】
即ち、本発明に係るウェーハ表面測定装置は、ウェーハの表面にレーザービームを照射してウェーハ表面の測定を行うウェーハ表面測定装置であって、前記ウェーハの外周エッジを支持することで前記ウェーハ裏面とステージ面とを非接触にして該ウェーハを載置する測定ステージと、前記ウェーハを前記測定ステージ上方に移動させるとともに該上方から前記ウェーハを前記測定ステージに載置させるウェーハ搬送手段と、前記測定ステージを回転させる回転駆動部と、前記ステージ面の中央に形成されて前記測定ステージに載置された前記ウェーハの裏面に向かってガスを供給する噴出孔とを備え、前記ウェーハ搬送手段が、前記ウェーハの表面を非接触で吸引保持して、該ウェーハを上方に凸状に撓ませるチャックを備え、該チャックは前記ウェーハを保持する際に該ウェーハを上方に凸状に撓ませた状態で支持できる。
【００１２】
ここで、ウェーハ裏面とは、ウェーハの主面となる平坦面部分のうちデバイス製造領域となる面の反対面を意味し、ウェーハの外周エッジとは、ウェーハの主面の周りに位置する面取り部および厚さ方向の面を有する部分を意味している。ウェーハを上方に凸状に撓ませた状態で支持するとは、ウェーハの中央部分がウェーハの周縁部に比べて高さ位置が高くなる状態、あるいは、ウェーハの中央部分がウェーハの周縁部よりもチャック側に突出している状態でウェーハを支持することを意味する。特に、主面が水平方向に位置するウェーハ表面中央部を上側からチャックで吸引することで、自重によりウェーハの周縁部が撓んで下がった状態でウェーハを支持することを意味する。
【００１３】
チャックは、ウェーハを上方に凸状に撓ませて支持可能な位置で、ウェーハを非接触で保持可能な状態に配置されていれば良く、たとえば、ウェーハの半径の３分の２となるウェーハの中央部分の領域内に配設されることができ、より好ましくは、ウェーハの半径の２分の１となるウェーハ中央領域内に配設されるか、またはウェーハの半径の３分の１となるウェーハ中央領域内に配設されることができる。
【００１４】
このようなウェーハ表面測定装置によれば、ウェーハ搬送手段によってその表面が非接触で保持されたウェーハが上方に凸状に撓むため、該ウェーハの中央部分と測定ステージとの距離が、ウェーハの周縁部と測定ステージとの距離に比べて大きい状態を維持したままウェーハを測定ステージに接近させてステージに載置することができる。したがって、ウェーハを測定ステージに載置する際にウェーハの中央部がウェーハの周縁部よりも先にステージ面に接触することを防止できる。この際、ウェーハ表面はチャックによって非接触状態で保持されている。よって、ウェーハの表面及び裏面が非接触の状態を維持して該ウェーハの搬送、載置、測定を行うことできる。
【００１５】
本発明に係るウェーハ表面測定装置は、前記ウェーハ搬送手段によって前記ウェーハが前記測定ステージに載置される際に、前記噴出孔よりガスが供給されていてもよい。
【００１６】
ウェーハが測定ステージに載置される際、チャックによる保持を解除する時に、ウェーハの中央部を保持する状態に比べてウェーハの自重でウェーハ中央部が周縁部に対して高さが低くなるが、この際、噴出孔から供給されるガスの圧力によってウェーハの裏面中央部が上方に押圧されることにより、ウェーハ中央部の高さ位置が下がることを低減できる。よって、ウェーハ裏面がステージ面に接触するのを確実に防止できる。さらに、この際、噴出孔からのガス噴出量を、ウェーハの口径・重量・厚さ寸法に基づいて適切に制御することによって、ウェーハをより一層上方に向かって凸状に撓ませることが可能となり、ウェーハ裏面とステージとの接触を防止できる。
【００１７】
チャックによるウェーハの吸引保持が解除されてウェーハが測定ステージに載置された状態においても、噴出孔より供給されるガスの圧力によってウェーハの裏面中央部が上方に押圧される。したがって、ウェーハ裏面が自重によって撓み、ステージに接触してしまうのを防止できる。
【００１８】
さらに、本発明に係るウェーハ表面測定装置は、前記ウェーハが前記測定ステージに載置される際に前記噴出孔から供給されるガスの圧力が、前記ウェーハの測定時に前記噴出孔から供給されるガスの圧力に比べて大きく設定されている。前記ウェーハの測定時には、撓みがなくなり、ウェーハ表面が平面となるようにガス噴出量が設定される。
【００１９】
チャックによる吸引保持が解除された際には、それまでチャックにより上方に凸状に撓まされていたウェーハが復元力及び自重によってその中央部が下方に変位するため、ステージ面に接触し易くなる。チャックによる吸引保持の解除時より前に噴出口からのガス噴出を開始するとともに、吸引保持の解除時に噴出孔から供給されるガスの圧力を大きくしてウェーハ裏面中央部を上方に向かって強く押圧することで、ウェーハ裏面がステージ面に接触するのを確実に防止することができる。チャックによる吸引保持の解除は、ウェーハ周縁部が測定ステージに接触した後であり、噴出口からのガス噴出開始は、ウェーハ周縁部が測定ステージに接触する前から開始し、ガス噴出状態を持続することもできる。ウェーハ表面の測定終了後は、チャックによる再保持が開始されウェーハ周縁部が測定ステージから離間するまでガス噴出を行うことが望ましい。さらに、測定終了後でチャックによる再保持を開始する前には、ガス噴出量を、前記吸引保持の解除時と同程度に大きくすることが好ましい。
【００２０】
本発明に係るウェーハ表面測定装置においては、前記ウェーハ搬送手段は、前記ウェーハの回転位置を変位させる回転位置調整手段と、前記ウェーハのノッチの位置を検出するノッチセンサを有していてもよい。ここで、ウェーハの回転位置を変位させるとは、ウェーハ搬送手段で保持したウェーハを、ウェーハ主面の中心軸線を回転軸として、回転可能な状態にすることを意味する。
【００２１】
これにより、ウェーハ搬送手段によるウェーハの搬送時でウェーハを載置する直前に、ウェーハのノッチの位置を合わせこの状態でウェーハを測定ステージに載置することができるため、別途ノッチの位置合わせ作業を行う必要がなく、作業の効率化を図ることが可能となる。
【００２２】
前記チャックは、静電チャックあるいはベルヌーイチャックが採用できる。
【００２３】
さらに、本発明に係るウェーハ表面測定装置においては、前記ベルヌーイチャックに供給される圧力ガスが、エアーフィルタを通った清浄度を有するクリーンガスであってもよい。これによって、ウェーハの表面の清浄度を高く維持することができる。
エアーフィルタを通ったクリーンガスの清浄度は測定装置による測定に影響を及ぼさない範囲の清浄度を有しており、例えば、測定ステージにおける雰囲気ガスの清浄度と同程度に設定される。測定ステージの中央付近から噴出されるガスと同じ供給源から供給されたガスを、ベルヌーイチャックの圧力ガスとして使用してもよい。
【００２４】
本発明に係るウェーハ表面測定装置において、前記ウェーハ搬送手段は、ウェーハ主面が水平位置となるように上側から保持した際に、平面視して前記ウェーハの表面全域を覆うことができるようなウェーハよりも大きな径寸法を有し、ウェーハとほぼ平行に対向状態として設けられたカバーを有していてもよい。これによって、ウェーハ搬送中にウェーハ上方から落下してくるようなパーティクル・異物等がウェーハ表面に付着するのを防止することができ、ウェーハ表面の測定の前後でウェーハ表面の清浄度を高く維持することができる。
【００２５】
さらに、本発明に係るウェーハ表面測定装置においては、前記ウェーハ搬送手段は、ガスを供給することで前記カバーと前記ウェーハの表面との間への外気の侵入を妨げるガス供給手段を有していてもよい。
【００２６】
これによって、ウェーハ表面に異物等が付着するのをより確実に防止して、ウェーハ表面の清浄度を高く維持することができる。この際、保持されたウェーハとカバーとの間の空間にウェーハ中央部付近に向けてガスを噴出するガス噴出口を、カバーのウェーハ対向面に設ける構成とすることが可能である。この場合のガス噴出量は、パーティクル・異物等がウェーハ表面に付着するのを防止する程度のガス流がウェーハとカバーとの間の空間に発生する程度か、この空間内に外部から異物または異物を含んだ空気が進入しない程度に設定することができる。
【００２７】
さらに、本発明に係るウェーハ表面測定装置においては、前記ウェーハが複数収納されたカセットから前記ウェーハを取り出すウェーハ取出手段をさらに有し、該ウェーハ取出手段が前記カセットから取り出した前記ウェーハを、前記ウェーハ搬送手段が吸引保持して搬送するものであってもよい。
【００２８】
このような特徴のウェーハ表面測定装置によれば、ベルヌーイチャック等のチャックを備えたウェーハ搬送手段がカセット内で平行状態に複数収納されたウェーハの間に入り込むことのできない大きさの場合であっても、該ウェーハをカセットから測定ステージに容易に搬送することが可能となる。これは、別途ウェーハ取出手段を用いてウェーハを取り出すとともに、カセットから取り出したウェーハを取り出し手段からウェーハ搬送手段によって保持して測定ステージに搬送することによって可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明のウェーハ表面測定装置によれば、ウェーハ搬送手段のチャックがウェーハを上に凸状に撓ませた状態で吸引保持することにより、大口径や厚さの薄いウェーハであっても該ウェーハの裏面がステージ面に接触することなく、該ウェーハを測定ステージに載置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は本発明のウェーハ表面測定装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】図２は測定ステージの側断面図である。
【図３】図３はウェーハ搬送手段におけるベルヌーイチャックの側断面図である。
【図４】図４はウェーハ表面測定装置によるウェーハの測定が行われるまでの過程のフローチャートである。
【図５】図５はウェーハ表面測定装置に搬送されたカセットからウェーハ搬送手段がウェーハを搬出する状態を示す図である。
【図６】図６はウェーハ搬送手段によってウェーハが測定ステージ上方に移動した状態を示す図である。
【図７】図７はウェーハが測定ステージに載置される際の状態を示す図である。
【図８】図８はウェーハが測定ステージに載置された状態を示す図である。
【図９】図９はウェーハ搬送手段の第１変形例の平面図である。
【図１０】図１０はウェーハ搬送手段の第２変形例の平面図である。
【図１１】図１１はウェーハ搬送手段の第３変形例の側断面図である。
【図１２】図１２はウェーハ取出装置を備えたウェーハ表面測定装置の一例を示す概略構成図である。
【図１３】図１３は、静電チャックの側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明のウェーハ表面測定装置の一例を示す概略構成図である。ウェーハ表面測定装置１００は、半導体ウェーハＷの表面に存在するパーティクル等の異物や微細な欠陥、傷等をレーザービームによって検出することができる。本実施形態では、ＬＳＩの製造プロセスが行われる前の口径３００ｍｍ、あるいは口径４５０ｍｍの大口径ウェーハＷの測定を行うものとする。
【００３２】
このウェーハ表面測定装置１００は、クリーンルーム１０と、該クリーンルーム１０内に設置された測定ステージ２０及びウェーハ搬送装置（ウェーハ搬送手段）３０とを備えている。ウェーハ表面測定装置１００にはレーザー光源、光検出器等からなる測定部が設けられているが、図１においては図示を省略している。
【００３３】
クリーンルーム１０は、矩形箱状をなしており、その内部には基台１５が設置されている。基台１５の内部には、ウェーハＷを載置した状態で測定ステージ２０を回転させる回転駆動部１６が設置されている。クリーンルーム１０の側壁には、該クリーンルーム１０内外を連通させるウェーハ受取口１１が開口されており、該ウェーハ受取口１１はシャッター１２によって開閉可能とされている。通常このシャッター１２は閉じられてウェーハ受取口１１が閉塞状態とされており、これによってクリーンルーム１０内が密閉状態とされて高清浄に維持されている。クリーンルーム１０内部の清浄度を高めるために、該クリーンルーム１０内部をクリーンエアによって清浄雰囲気に維持するクリーンユニット（図示省略）が設けられていてもよい。
【００３４】
このウェーハ受取口１１のクリーンルーム１０外部直下には、該クリーンルーム１０の外壁に固定されたカセット載置ステージ１３が設けられている。このカセット載置ステージ１３には、測定対象となるウェーハＷが複数枚積層収納されたカセット９０が載置される（例えば図５を参照）。
【００３５】
測定ステージ２０は、測定が行われるウェーハＷを載置するものであって、クリーンルーム１０内の基台１５上に設置され、詳しくは図２に示すように、略円盤状をなし、回転駆動部１６によって鉛直方向に沿った軸線Ｏを中心に回転するステージ本体２１を備えている。
ステージ本体２１の上面には平坦状をなす円形のステージ面２２が形成されており、該ステージ面２２の外周部には、ステージ本体２１の径方向外側に向かうに従って上方に傾斜するテーパ支持面２３が形成されている。
【００３６】
上記ステージ面２２の面積はウェーハＷの表面及び裏面よりも小さい。したがって、測定ステージ本体２１にウェーハＷを上方から載置するとウェーハＷの外周エッジ（即ち、円盤状をなすウェーハＷの縁部）の全域が上記テーパ支持面２３に接触する。
これによって、ウェーハＷの裏面とステージ面２２とが非接触状態となるようにウェーハＷがステージ本体２１に載置される。
【００３７】
このステージ本体２１の上面外周部には、ウェーハＷの位置決めをするための複数の突起２４が等間隔に突設されている。ウェーハＷはこの突起２４によってステージ本体２１上での水平方向の移動が規制される。
さらに、ステージ面２２の中央には、軸線Ｏに沿った噴出孔２６が形成されている。この噴出孔２６は、ガス供給装置２７から供給されるガスを上方に向かって供給するものである。ガスの圧力はガス供給装置２７によって適宜調整可能である。
【００３８】
ウェーハ搬送装置３０は、ウェーハＷを測定ステージ２０に搬送、載置するものであって、図１に示すように、基台１５上の測定ステージ２０よりもウェーハ受取口１１側に設置されており、可動支柱３１と、アーム３２と、ベルヌーイチャック４０とを備えている。
【００３９】
可動支柱３１は、基台１５上に鉛直方向に沿って立設されており、上下方向に伸縮可動に制御されている。
アーム３２は、基端部が可動支柱３１の上部先端に回動可能に取り付けられて水平方向に延びる第１アーム３２ａと、該第１アーム３２ａの先端に回動可能に接続されて同じく水平方向に延びる第２アーム３２ｂとから構成されている。これら第１アーム３２ａ及び第２アーム３２ｂそれぞれの回動量が制御されることによって、アーム３２は可動支柱３１上方を自由に旋回できる。
【００４０】
ベルヌーイチャック４０は、ウェーハＷの表面を吸引保持するものであって、詳しくは図３に示すように上記第２アーム３２ｂの先端の下方を向く面に固定されている。
このベルヌーイチャック４０は有底円筒状をなしており、下方を向く端面であるチャック面４０ａの中央には下方に向けて開口する凹部４１が形成されている。該凹部４１の内周壁面４１ａと外周円筒面４２とを連通する流体導入路４３が形成されており、該流体導入路４３の外周円筒面４２側には流体配管４４が接続されている。さらに、この流体配管４４は、圧力ガス供給源（図示省略）に接続されている。これによって、圧力ガス供給源から供給される圧力ガスは、流体配管４４、流体導入路４３内を流通して凹部４１内に吹き込まれる。
【００４１】
このように、ベルヌーイチャック４０の凹部４１内に圧力ガスが吹き込まれると、凹部４１の内周壁面４１ａに沿った旋回流が発生する。この際、チャック面４０ａに対向する位置にウェーハＷがあると、凹部４１内への外部からの大気圧供給が制限され、旋回流の遠心力により次第に単位面積当たりの空気の密度が小さくなるため、旋回流中心部の圧力が低下して負圧が発生する。この負圧によって、ウェーハＷは周囲の大気圧によって押圧されてチャック面４０ａ側に吸引される一方、チャック面４０ａとウェーハＷとの距離が近づくと凹部４１からの空気の排出が制限され、流体導入路４３から凹部４１内に吹き込まれる空気の速度が遅くなるため、凹部４１内の旋回流中心部の圧力は上昇し、ウェーハＷはチャック面４０ａに接触せず、チャック面４０ａとウェーハＷとの間の距離が保たれる。チャック面４０ａとウェーハＷとの間に介在する空気によりウェーハＷは安定して保持される。
【００４２】
ベルヌーイチャック４０に供給される圧力ガスは、エアーフィルタを通った清浄度を有するクリーンガスであることが望ましい。これによって、ウェーハＷの表面に異物等が付着するのを防止することができ、ウェーハＷの表面の清浄度を高く維持することができる。
【００４３】
次に、図４のフローチャート及び図５から図８を参照して、上記構成のウェーハ表面測定装置１００によるウェーハＷの測定が行われるまでの過程について説明する。
【００４４】
図４に示すウェーハ準備工程Ｓ１においては、ＣＺ（チョクラルスキー）法により、シリコン融液からシリコン単結晶を引き上げ、このシリコン単結晶をスライス加工、および、面取り、研削、研磨、洗浄等の表面処理をした後、研磨工程によりウェーハを準備する工程である。このようなウェーハＷが、図５に示すような、鉛直方向に間隔を空けて配置された複数の棚を備えるカセット９０の各棚に収納される。
【００４５】
カセット搬送工程Ｓ２は、カセット９０をウェーハ表面測定装置１００のカセット載置ステージ１３に搬送・載置させることができる。その後、ウェーハ表面測定装置１００のシャッター１２が開放されて、ウェーハ受取口１１を通してクリーンルーム１０内部とカセット９０内とが連通状態となる。
【００４６】
その後、図５に示すように、クリーンルーム１０内のウェーハ搬送装置３０のアーム３２がウェーハ受取口１１を介してカセット９０内に入り込み、ウェーハＷの表面中央がベルヌーイチャック４０によって非接触で吸引保持される（ステップＳ３）。ウェーハ搬送装置３０は可動支柱３１の伸縮によって、任意の棚のウェーハＷを吸引保持することができる。ベルヌーイチャック４０が固定されたアーム３２の大きさは、カセット９０内に入り込むことができる大きさである。
【００４７】
アーム３２が旋回、移動するとともに可動支柱３１が伸縮することによって、ウェーハＷが測定ステージ２０の上方まで搬送される（ステップＳ４）。この際、ベルヌーイチャック４０で吸引保持されているウェーハＷは、図６に示すように、その表面中央が吸引されていることにより、中央から径方向に離れた縁側が自重によって下方に撓むことになる。即ち、本実施形態においては、ベルヌーイチャック４０によってウェーハＷ中央が吸引保持されることで、ウェーハＷが上に凸状となるように撓ませることができる。
【００４８】
このように、ウェーハＷが測定ステージ２０上方に移動された際には、ステージ面２２の中央に形成された噴出孔２６より上方に向かってガスが供給される（ステップＳ５）。ウェーハＷの測定時においても噴出孔２６よりガスが噴出されるが、ガス供給装置は、ステップＳ５におけるガスの圧力がウェーハＷの測定時のガスの圧力に比べて大きくなるように、供給するガスの圧力を制御している。
【００４９】
図７に示すように、噴出孔２６からガスが上方に向かって供給された状態でウェーハ搬送装置３０の可動支柱３１が下降して、ウェーハＷが測定ステージ２０に載置される（ステップＳ６）。これにより、ウェーハＷの縁部である外周エッジがステージ本体２１のテーパ支持面２３に支持され、ウェーハＷの裏面とステージ面２２とが非接触状態となるように、ウェーハＷが測定ステージ２０に載置される。ウェーハＷは突起２４によってステージ本体２１上での水平方向の移動が規制され、ウェーハＷの位置決めがなされる。  
【００５０】
本実施形態のウェーハ表面測定装置１００においては、ウェーハＷが上方から測定ステージ２０に載置される際に噴出孔２６よりガスが供給されている。このため、ウェーハＷは噴出孔２６から供給されるガスの圧力によってウェーハＷの裏面中央部が上方に押圧される。したがって、ウェーハＷの自重および噴出孔２６から供給されるガスの圧力により、ウェーハＷをより一層上方に向かって凸状に撓ませることができる。
【００５１】
ここで、ウェーハ搬送装置３０が例えばウェーハＷの外周部を保持する構成の場合、該ウェーハＷはその中央部が下方に凸状となることから、ウェーハＷの載置の際に、ウェーハＷの外周エッジがテーパ支持面２３に支持される前にウェーハＷの裏面中央がステージ面２２に接触する事態が生じ得る。
この点、本実施形態のウェーハ表面測定装置１００においては、上記のようにウェーハＷが上方に向かって凸状に撓むため、ウェーハＷの載置動作の際には、必ずウェーハＷの外周エッジが最初にテーパ支持面２３に接触する。したがって、ウェーハＷを載置する際にウェーハＷの裏面がステージ面２２に接触するのを防止することができる。
【００５２】
上記のようにウェーハＷがステージ本体２１に載置されると、ウェーハ搬送装置３０のベルヌーイチャック４０への圧力ガスの供給が停止し、これにより該ベルヌーイチャック４０によるウェーハＷの吸引保持が解除される。
この際、それまでベルヌーイチャック４０により上方に凸状に撓まされていたウェーハＷが、復元力及び自重によってその中央部が下方に偏り、何ら対策を施さなければ、ウェーハＷの中央部が下方に向かって変位してステージ面２２に接触する事態を招く。この点、本実施形態においては、ウェーハＷの測定時に比べてウェーハＷ載置時に噴出孔２６から供給されるガスの圧力が大きくなるように制御されていることから、ウェーハＷの裏面中央部を上方に向かって強く押圧することができる。これにより、ベルヌーイチャック４０によるウェーハＷの吸引保持が解除された際にウェーハＷの裏面がステージ面に接触するのを確実に防止して、図８に示すようにウェーハＷを水平に支持することができる。
【００５３】
その後、ウェーハＷは、ステージ本体２１上にて例えばウェーハＷ表面の縁部がツメ（図示省略）により把持されることで固定される（ステップＳ７）。
噴出孔２６からのガスの供給が維持された状態で、回転駆動部１６によってステージ本体２１が回転し（ステップＳ８）、該ステージ本体２１上に載置されたウェーハＷは表面にレーザービームを照射され、その散乱光を検出することでパーティクル及び欠陥の検出が行われる（ステップＳ９）。  
【００５４】
測定が終了したウェーハＷは、ツメによる固定が解除された後、ベルヌーイチャック４０により吸引保持されてカセット９０内へと移送される。その後、新たなウェーハＷが上記と同じ過程で測定ステージ２０に載置され測定が行われる。
【００５５】
このようにして、本実施形態のウェーハ表面測定装置１００においては、ウェーハＷの裏面とステージ面２２との非接触状態を確実に維持しながら、該ウェーハを測定ステージに載置することができる。
【００５６】
以上、本発明の実施の形態であるウェーハ表面測定装置１００について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００５７】
例えば、ウェーハ搬送装置３０の変形例として、図９又は図１０に示すような構成であってもよい。これらの変形例は、ベルヌーイチャック４０を複数有し、さらに、回転位置調整手段６０及びノッチセンサ７０を有する。
【００５８】
図９に示すウェーハ搬送装置３０Ａは、正三角形の各角部に配置された３つのベルヌーイチャック４０を備えており、これら３つのベルヌーイチャック４０の中心がウェーハＷの中央に位置するようにしてウェーハＷを吸引保持するように構成されている。
図１０に示すウェーハ搬送装置３０Ｂは、正六角形の各角部に配置された６つのベルヌーイチャック４０を備えており、上記同様、これらのベルヌーイチャック４０の中心がウェーハＷの中央付近に位置するようにウェーハＷを吸引保持するように構成されている。
これらの複数のベルヌーイチャック４０は例えば、ウェーハＷの半径の２分の１の領域内に配設されており、これにより、複数のベルヌーイチャック４０は、ウェーハＷを吸引保持した際に、ウェーハＷを上に凸状に撓ませることができる。
【００５９】
このようなウェーハ搬送装置３０Ａ、３０Ｂにおいては、ベルヌーイチャック４０が１つである場合に比べて、容易かつ確実にウェーハＷを吸引保持することができる。ベルヌーイチャック４０の個数は、３つ又は６つに限られず、その他の数であってもよい。複数のベルヌーイチャック４０は、正三角形又は正六角形の各角部に限られず、その他の位置に配置されていてもよく、また、ウェーハＷの半径の２分の１の領域内に限られず、ウェーハWを支持可能な位置に配設されていればよい。
【００６０】
図９、図１０に示すウェーハ搬送装置３０Ａ、３０Ｂにおいて、回転位置調整手段６０は、ベルヌーイチャック４０でウェーハＷを吸引保持した際に、ウェーハＷの外周エッジに当接する一対のローラ６１を備えている。例えば図示しないサーボモータによってローラ６１が回転させられることにより、該ローラ６１に当接するウェーハＷが回転させられるように構成されている。さらに、ノッチセンサ７０は、ウェーハＷのノッチＮを検出するセンサであって、例えば図９及び図１０に示すように、ローラ６１の近傍に配設されている。
【００６１】
このような構成のウェーハ搬送装置３０Ａ、３０Ｂによれば、ベルヌーイチャック４０がカセット９０内のウェーハＷを吸引保持して測定ステージ２０に搬送する際に、ノッチセンサ７０がノッチＮを検出する状態まで回転位置調整手段６０にてウェーハＷを回転することで、容易にノッチＮの位置合わせを行うことが可能となる。これにより、従来は別途必要だったノッチ合わせ工程を、ウェーハＷの搬送工程と同時に行うことができ、作業の効率化を図ることが可能となる。
このような回転位置調整手段６０及びノッチセンサ７０は、単一のベルヌーイチャック４０を備えたウェーハ搬送装置３０に設けられていてもよい。
【００６２】
さらに、例えば図１１に示すような構成のウェーハ搬送装置３０Ｃであってもよい。このウェーハ搬送装置３０Ｃは、実施形態のウェーハ搬送装置３０と同様に単一のベルヌーイチャック４０を備え、ウェーハＷを吸引保持した際に該ウェーハＷの表面全域を覆うカバー３６が設けられている。このカバー３６によって、ウェーハＷの表面に異物等が付着するのを防止することができ、ウェーハＷの表面の清浄度を高く維持することができる。カバー３６は、図９及び図１０に示した複数のベルヌーイチャック４０を備えたウェーハ搬送装置３０Ａ、３０Ｂに設けられていてもよい。カバー３６の形状は円錐台形であるものに限られず、その他の形状のものでもよい。
【００６３】
このようなカバー３６が設けられた場合には、図１１に示すように、ウェーハＷを吸引保持した際にガスを供給することで、カバー３６とウェーハＷの表面との間への外気の侵入を妨げるガス供給手段３７が設けられていてもよい。これによって、ウェーハＷの表面に異物等が付着するのをより確実に防止して、ウェーハＷの表面の清浄度を高く維持することができる。ガス供給手段３７は、カバー３６の外側に設けられているものに限られず、内側に設けられていてもよい。
【００６４】
ウェーハ表面測定装置１００において、ウェーハ搬送装置３０がカセット９０内に入り込むことができない大きさの場合には、例えば図１２に示すように、ウェーハ搬送装置３０とは別のウェーハ取出装置（ウェーハ取出手段）８０が設けられていてもよい。該ウェーハ取出装置８０は、ウェーハ搬送装置３０と同様に可動支柱８１及びアーム８２を備えており、該アーム８２はカセット９０内に積層されたウェーハＷの間に入り込むことができる厚さに形成されている。
このウェーハ取出装置８０のアーム８２がカセット９０内に入り込んでウェーハＷを取り出した後、ウェーハ搬送装置３０のベルヌーイチャック４０がウェーハＷを吸引保持する。これによって、ウェーハ搬送装置３０のアーム３２及びベルヌーイチャック４０がカセット９０内に入り込むことができない場合であっても、ウェーハＷを測定ステージ２０に搬送することが可能となる。
【００６５】
また、本実施形態においては、ウェーハＷを吸引保持するチャックとしてベルヌーイチャック４０を採用したが、これ以外に、チャックとして、静電チャック１４０などウェーハＷの表面とチャックとが非接触の状態を維持したままウェーハＷを吸引保持することが可能な構成を採用することもできる。ここで、ウェーハＷの表面とチャックとが非接触の状態とは、ウェーハＷを支持する際に、デバイス領域となるウェーハＷ表面領域部分と接触しないことを意味し、ウェーハ側周面や、面取り部（ベベル部）などといったデバイス領域とはならない部分とチャックとが接触することを妨げないものとする。
【００６６】
図１３は、静電チャック１４０によって略水平状態のウェーハＷを吸引保持する例を示す模式図である。
【００６７】
図１３においては、静電チャック１４０は、耐腐食性の金属酸化膜系の絶縁膜が表面にコーティングされた厚さ０．１ｍｍ程度の円板状の内側電極１４１、上記ウェーハＷの外周部の輪郭と同形で、耐摩耗性と低発塵性を有するダイアモンド薄膜が表面にコーティングされた外側電極１４２、上記内側電極１４１に矯正変形を加えるためのバイモルフ型の圧電アクチュエータからなる電極矯正アクチュエータ１４６、上記内側電極１４１と外側電極１４２を互いに絶縁された状態で保持する電極保持リング１４５、および上記内側電極１４１と外側電極１４２に電圧を印加するための電気的手段１４７としての図示しない電源とスイッチ１４７ａ，１４７ｂおよび可変抵抗１４７ｃ、１４７ｄ、内側電極１４１を覆うカバー１４８を有している。外側電極１４２は、内側電極１４１と外側電極１４２に電圧を印加した際に、このウェーハＷを支持できる程度にウェーハＷが内側電極１４１に充分吸引可能な静電状態を形成できる形状であれば、ウェーハＷ全周に接触するあるいは部分的に接触する形状とすることができる。
【００６８】
上記内側電極１４１と外側電極１４２は、上記ウェーハＷの外周部に外側電極１４２を接触させた際に、内側電極１４１がウェーハＷに対し０．２〜０．３ｍｍの範囲の空隙を介して対向するように、電極保持リング１４５に保持されている。上記内側電極１４１と外側電極１４２の間に５００Ｖの電圧を印加してウェーハＷを静電吸着させる。つまり、ウェーハＷの外周部に外側電極１４２を接触させた状態で、ウェーハＷを内側電極１４１によって吸引保持する。この際、電極矯正アクチュエータ１４６を動作させ、シリコンウェーハＷが吸引によって彎曲する形状と同一形状に内側電極１４１を矯正変形させる。この方法によって、ウェーハＷを上方に凸状に撓ませた状態で、ウェーハＷの表面と静電チャック１４０とが非接触の状態を維持したまま静電気的にウェーハＷを吸引保持することが可能となる。
【００６９】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００７０】
２０ 測定ステージ
２１ ステージ本体
２２ ステージ面
２３ テーパ支持面
２４ 突起
２６ 噴出孔
２７ ガス供給装置
３０ ウェーハ搬送装置（ウェーハ搬送手段）
３０Ａ ウェーハ搬送装置（ウェーハ搬送手段）
３０Ｂ ウェーハ搬送装置（ウェーハ搬送手段）
３０Ｃ ウェーハ搬送装置（ウェーハ搬送手段）
３６ カバー
３７ ガス供給手段
４０ ベルヌーイチャック
４０ａ チャック面
４１ 凹部
４１ａ 内周壁面
４２ 外周円筒面
４３ 流体導入路
４４ 流体配管
６０ 回転位置調整手段
６１ ローラ
７０ ノッチセンサ
８０ ウェーハ取出装置（ウェーハ取出手段）
１００ ウェーハ測定装置
【図１】
2010212666.tif 000003
【図２】
2010212666.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010212666.tif 000006
【図５】
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【図６】
2010212666.tif 000008
【図７】
2010212666.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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