(57)【要約】【課題】ウェハ１０の回転精度を向上させた表面検査装置を提供する。【解決手段】表面検査装置１は、ウェハ１０を保持して回転可能なウェハホルダ２８と、ウェハホルダ２８に保持されて回転するウェハ１０のアペックス部１３を連続的に撮像する撮像部３５と、ウェハホルダ２８の回転軸と垂直な方向へ２次元的にウェハホルダ２８を相対移動させるＸＹステージ２１と、ウェハ１０の中心Ｃ１とウェハホルダ２８の回転中心Ｃ２との間のオフセットＤを測定するためのステージアライメント用センサ３０と、ステージアライメント用センサ３０を用いて測定したオフセットＤに応じて、撮像部３５がウェハ１０のアペックス部１３を連続的に撮像できるようにＸＹステージ２１の作動を制御する制御部４５とを備え、制御部４５は、ウェハホルダ２８の回転中心Ｃ２の移動軌跡Ｔが円弧状となるようにＸＹステージ２１の作動を制御する。【選択図】図１
2011122933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状の被検基板を保持するとともに前記被検基板の中心を回転中心として回転可能な保持部と、
前記保持部に保持されて回転する前記被検基板の端部または端部近傍を連続的に撮像する撮像部と、
前記保持部の回転軸と垂直な方向へ２次元的に前記保持部を前記撮像部に対して相対移動させるＸＹ駆動部と、
前記保持部に保持された前記被検基板の中心と前記保持部の回転中心との間のオフセットを測定する測定部と、
前記測定部に測定された前記オフセットに応じて、前記回転中の前記被検基板の端部と前記撮像部とが所定の間隔となるように前記ＸＹ駆動部の作動を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記保持部の回転中心の移動軌跡が円弧状となるように前記ＸＹ駆動部の作動を制御することを特徴とする表面検査装置。
【請求項２】
前記撮像部は、前記保持部に保持された前記被検基板の径方向または前記被検基板の表面に対する法線方向から、前記被検基板の端部または端部近傍を連続的に撮像することを特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記保持部の回転速度が一定のときに、前記保持部の回転中心の移動軌跡が円弧状となるように前記ＸＹ駆動部の作動を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の表面検査装置。
【請求項４】
前記測定部は、前記保持部に保持された前記被検基板の端部を検出するラインセンサと、前記保持部により前記被検基板を回転させながら前記ラインセンサが検出した前記被検基板の端部の変位量に基づいて前記オフセットを求める演算部とを有し、
前記ラインセンサが前記被検基板の端部を検出するときに、前記保持部により前記被検基板が１／２回転以上回転することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の表面検査装置。
【請求項５】
外部から搬送された前記被検基板が載置されるとともに前記被検基板の中心を回転中心として回転可能な待機ステージと、
前記待機ステージに載置された前記被検基板を前記保持部に搬送して載置する搬送部と、
前記待機ステージに載置された前記被検基板の中心と前記待機ステージの回転中心との間のオフセットを測定するプレ測定部とをさらに備え、
前記制御部は、前記搬送部が前記被検基板を前記保持部に載置する際、前記プレ測定部に測定された前記オフセットに応じて、前記被検基板の中心と前記保持部の回転中心とが一致するように前記ＸＹ駆動部の作動を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の表面検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検基板の端部を検査する表面検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体ウェハに形成される回路素子パターンの集積度が高くなるとともに、半導体製造工程でウェハの表面処理に用いられる薄膜の種類が増加している。これに伴い、薄膜の境界部分が露出するウェハの端部付近の欠陥検査が重要となってきている。ウェハの端部付近に異物等の欠陥があると、後の工程で異物等がウェハの表面側に回り込んで悪影響を及ぼし、ウェハから作り出される回路素子の歩留まりに影響する。
【０００３】
そこで、半導体ウェハ等の円盤状に形成された被検基板の端部周辺（例えば、アペックスや上下のベベル）を複数の方向から撮像して、異物や膜の剥離、膜内の気泡、膜の回り込み等といった欠陥の有無を検査する検査装置が考案されている（例えば、特許文献１を参照）。このような検査装置では、例えば、被検基板を回転させながら撮像装置により被検基板の端部周辺の画像を連続的に複数撮像取得して、画像処理により繋いで得られた帯状の画像のデータから異物等を検出するようになっている。
【０００４】
このような検査装置において、撮像装置の対物レンズと被検基板の端部との距離を常に一定に保つため、被検基板の回転角度に連動してＸＹステージを作動させる方法が従来から知られている。しかしこの方法では、ＸＹステージによる被検基板の１回あたりの直線移動中において被検基板の回転角度幅に比例した誤差が生じてしまうことを原理的に避けることができない。このような誤差を減らすためには、被検基板の回転角度幅（回転速度）を少なくしてＸＹステージの制御間隔を短縮することが考えられるが、この場合、ＸＹステージの位置決め性能の制約を受ける。結局、誤差が許容範囲内になることを担保するためには、被検基板の偏芯量（被検基板の中心とホルダの回転中心との間のオフセット）や回転速度の制約を受けることになる。ここで、上述した従来の方法を用いた場合の誤差変動モデルを図７に示す。このモデルでは、２００μｍの偏芯量（オフセット）を持つウェハを等速で１回転させながら、３０°回転する毎に３０°先の座標へＸＹステージによる直線移動を行う過程でのＸ軸誤差成分の変動を示す。
【０００５】
なお、誤差成分が大きいと、例えば、ウェハのベベル部を撮像して繋いだ場合に、ウェハの端面でずれが生じてしまう（図８を参照）。また、ウェハのアペックス部を撮像した場合、被写界深度から外れ合焦状態でない画像が得られ、検査精度が低下してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−５２９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
検査装置に対する高スループット化の要請を背景に、高速撮像技術の向上に伴って必然的に撮像速度に対応した被検基板の回転速度の高速化が求められる。しかしながら、被検基板の反り等の影響により、被検基板の回転精度の向上すなわち偏芯量（オフセット）の低減を図ることは困難な状況にある。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、被検基板の回転精度を向上させた表面検査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】
【０００９】
このような目的達成のため、本発明に係る表面検査装置は、円盤状の被検基板を保持するとともに前記被検基板の中心を回転中心として回転可能な保持部と、前記保持部に保持されて回転する前記被検基板の端部または端部近傍を連続的に撮像する撮像部と、前記保持部の回転軸と垂直な方向へ２次元的に前記保持部を前記撮像部に対して相対移動させるＸＹ駆動部と、前記保持部に保持された前記被検基板の中心と前記保持部の回転中心との間のオフセットを測定する測定部と、前記測定部に測定された前記オフセットに応じて、前記回転中の前記被検基板の端部と前記撮像部とが所定の間隔となるように前記ＸＹ駆動部の作動を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記保持部の回転中心の移動軌跡が円弧状となるように前記ＸＹ駆動部の作動を制御する。
【００１０】
なお、上述の表面検査装置において、前記撮像部は、前記保持部に保持された前記被検基板の径方向または前記被検基板の表面に対する法線方向から、前記被検基板の端部または端部近傍を連続的に撮像することが好ましい。
【００１１】
また、上述の表面検査装置において、前記制御部は、前記保持部の回転速度が一定のときに、前記保持部の回転中心の移動軌跡が円弧状となるように前記ＸＹ駆動部の作動を制御することが好ましい。
【００１２】
また、上述の表面検査装置において、前記測定部は、前記保持部に保持された前記被検基板の端部を検出するラインセンサと、前記保持部により前記被検基板を回転させながら前記ラインセンサが検出した前記被検基板の端部の変位量に基づいて前記オフセットを求める演算部とを有し、前記ラインセンサが前記被検基板の端部を検出するときに、前記保持部により前記被検基板が１／２回転以上回転することが好ましい。
【００１３】
また、上述の表面検査装置において、外部から搬送された前記被検基板が載置されるとともに前記被検基板の中心を回転中心として回転可能な待機ステージと、前記待機ステージに載置された前記被検基板を前記保持部に搬送して載置する搬送部と、前記待機ステージに載置された前記被検基板の中心と前記待機ステージの回転中心との間のオフセットを測定するプレ測定部とをさらに備え、前記制御部は、前記搬送部が前記被検基板を前記保持部に載置する際、前記プレ測定部に測定された前記オフセットに応じて、前記被検基板の中心と前記保持部の回転中心とが一致するように前記ＸＹ駆動部の作動を制御することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、被検基板の回転精度を向上させることができ、より高速で精度の高い検査を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は表面検査装置の平面図であり、（ｂ）は表面検査装置の側面図である。
【図２】ウェハの外周端部近傍を示す側面図である。
【図３】待機ステージに載置されたウェハをホルダへ搬送する様子を示す図である。
【図４】表面検査装置の制御ブロック図である。
【図５】表面検査装置を用いた検査の過程を示すフローチャートである。
【図６】ホルダの回転中心の移動軌跡を示す図である。
【図７】従来の検査装置を用いた場合の誤差変動モデルである。
【図８】ベベル部の画像の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明に係る表面検査装置の一例を図１に示しており、この表面検査装置１は、半導体ウェハ１０（以下、ウェハ１０と称する）の端部および端部近傍における欠陥（傷、異物の付着等）の有無を検査するためのものである。
【００１７】
被検基板であるウェハ１０は薄い円盤状に形成されており、その表面には、ウェハ１０から取り出される複数の半導体チップ（チップ領域）に対応した回路パターン（図示せず）を形成するために、絶縁膜、電極配線膜、半導体膜等の薄膜（図示せず）が多層にわたって形成される。図２に示すように、ウェハ１０の表面（上面）における外周端部内側には、上ベベル部１１がリング状に形成され、この上ベベル部１１の内側に回路パターンが形成されることになる。また、ウェハ１０の裏面（下面）における外周端部内側には、下ベベル部１２がウェハ１０を基準に上ベベル部１１と表裏対称に形成される。そして、上ベベル部１１と下ベベル部１２とに繋がるウェハ端面がアペックス部１３となる。
【００１８】
ところで、表面検査装置１は、図１に示すように、ウェハ１０を支持して回転させるウェハ支持部２０と、ステージアライメント用センサ３０と、ウェハ１０の外周端部および外周端部近傍を撮像する撮像部３５と、ステージアライメント用センサ３０や撮像部３５で撮像取得された画像データに対して所定の画像処理を行う画像処理部４０と、これらの作動制御を行う制御部４５とを主体に構成される。
【００１９】
ウェハ支持部２０は、ＸＹステージ２１と、ＸＹステージ２１上に配設されたθステージ２６と、θステージ２６から上方へ鉛直に延びて設けられた回転軸２７と、回転軸２７の上端部に略水平に取り付けられて上面側でウェハ１０を支持するウェハホルダ２８とを有して構成される。ウェハホルダ２８は、略円板状に形成されてその下面側が回転軸２７と連結されており、ウェハホルダ２８の内部に設けられた真空吸着機構（図示せず）により、ウェハホルダ２８上に載置されたウェハ１０の裏面（下面）を吸着保持する構成となっている。なお、ウェハ１０はウェハホルダ２８よりも大きな径を有しており、ウェハホルダ２８上にウェハ１０が吸着保持された状態で、上ベベル部１１、下ベベル部１２、およびアペックス部１３を含むウェハ１０の外周端部近傍がウェハホルダ２８からはみ出るようになっている。
【００２０】
θステージ２６の内部には、回転軸２７を回転駆動させるθ駆動機構（図示せず）が設けられており、θ駆動機構により回転軸２７を回転させることで、回転軸２７に取り付けられたウェハホルダ２８とともに、ウェハホルダ２８上に吸着保持されたウェハ１０がθ駆動機構の回転軸を回転中心として回転駆動される。ＸＹステージ２１は、その内部にＸＹ駆動機構（図示せず）を有しており、ＸＹ駆動機構によりθステージ２６をＸＹ方向に駆動することで、θステージ２６および回転軸２７を介してウェハホルダ２８とともに、ウェハホルダ２８上に吸着保持されたウェハ１０がＸＹ方向に（すなわち、ウェハホルダ２８の回転軸と垂直な方向へ２次元的に）移動する。なお、本実施形態におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向をそれぞれ、図１のように定義する。
【００２１】
ステージアライメント用センサ３０は、受光素子が直線状に配列されたラインセンサであり、ウェハホルダ２８の上方にウェハホルダ２８の径方向に沿って配設されて、ウェハホルダ２８の上方からウェハ１０の端部および端部近傍（主に上ベベル部１１）の１次元の像を検出するようになっている。これにより、ウェハホルダ２８に吸着保持されたウェハ１０を回転させると、ステージアライメント用センサ３０に対してウェハ１０の外周端部がウェハ１０の周方向へ相対回転するため、上ベベル部１１と対向するように配置されたステージアライメント用センサ３０は、ウェハ１０の回転角度に応じた範囲での上ベベル部１１の明視野像を得ることができる。例えば、ウェハ１０を３６０度回転（１回転）させれば、ウェハ１０の全周にわたる上ベベル部１１の明視野像を得ることができる。なお、ステージアライメント用センサ３０で得られた画像データは、画像処理部４０へ出力される。
【００２２】
なお、ウェハ支持部２０の近傍には、図３に示すように、外部から搬送されてきたウェハ１０が一時的に載置される待機ステージ５０が設けられている。この待機ステージ５０は、ウェハホルダ２８と同様に略円板状に形成されて回転可能に構成されており、待機ステージ５０上に載置されたウェハ１０がθ駆動機構の回転軸を回転中心として回転可能となっている。なお、待機ステージ５０上に載置されたウェハ１０は、ウェハホルダ２８上にウェハ１０が無いと、図３（ａ）〜図３（ｂ）に示すように、回転アーム５３によって待機ステージ５０からウェハホルダ２８へ搬送されてウェハホルダ２８上に載置される。
【００２３】
また、待機ステージ５０の上方には、ラインセンサであるプリアライメント用センサ５１が待機ステージ５０の径方向に沿って配設されており、図３（ａ）に示すように、待機ステージ５０の上方からウェハ１０の端部および端部近傍（主に上ベベル部１１）の１次元の像を検出するようになっている。これにより、待機ステージ５０上に載置されたウェハ１０を回転させると、ステージアライメント用センサ３０と同様に、上ベベル部１１と対向するように配置されたプリアライメント用センサ５１は、ウェハ１０の回転角度に応じた範囲での上ベベル部１１の明視野像を得ることができる。なお、プリアライメント用センサ５１で得られた画像データは、画像処理部４０へ出力される。
【００２４】
図１に示す撮像部３５は、いわゆる２次元カメラであり、ウェハ１０のアペックス部１３と対向するように配置されて、ウェハ１０の径方向からアペックス部１３を部分的に撮像するようになっている。これにより、ウェハホルダ２８に吸着保持されたウェハ１０を回転させると、撮像部３５の撮像領域に対して、ウェハ１０の外周端部、すなわちアペックス部１３がウェハ１０の周方向へ相対回転するため、アペックス部１３と対向するように配置された撮像部３５は、アペックス部１３を周方向（すなわち相対回転方向）へ連続的に複数撮像することができ、ウェハ１０の回転角度に応じた範囲でのアペックス部１３の明視野像を得ることが可能になる。例えば、ウェハ１０を３６０度回転（１回転）させれば、ウェハ１０の全周にわたるアペックス部１３の明視野像を得ることができる。なお、撮像部３５で撮像された画像データは、画像処理部４０へ出力される。
【００２５】
画像処理部４０は、図示しない回路基板等から構成され、ステージアライメント用センサ３０やプリアライメント用センサ５１、撮像部３５等が電気的に接続されている。そして、画像処理部４０は、撮像部３５からアペックス部１３の画像データが入力されると、所定の画像処理を行って、例えば、アペックス部１３の複数の画像を連続的に（帯状に）繋げたアペックス部１３の合成画像を生成し、生成したアペックス部１３の合成画像を図示しない画像表示装置に表示させる。また、画像処理部４０は、アペックス部１３の合成画像から、アペックス部１３に生じた異常（異物や傷等）を自動的に検出することも可能である。
【００２６】
さらに、画像処理部４０は、ステージアライメント用センサ３０から上ベベル部１１の画像データが入力されると、所定の画像処理を行って、ウェハホルダ２８に保持されたウェハ１０の中心Ｃ１とウェハホルダ２８の回転中心Ｃ２との間のオフセット量とオフセット方向（以下、本実施形態においてホルダ偏芯量Ｄと称する）を求める。なお、ホルダ偏芯量Ｄを求めるには、例えば、ステージアライメント用センサ３０から入力された上ベベル部１１の画像データからウェハ１０の外周端部を検出して、ウェハ１０が回転する間におけるウェハ１０の外周端部の最大変位量を求めれば、求めた変位量からホルダ偏芯量Ｄを算出することができる。また、画像処理部４０は、プリアライメント用センサ５１から上ベベル部１１の画像データが入力されると、上述と同様にして、待機ステージ５０に載置されたウェハ１０の中心と待機ステージ５０の回転中心との間のオフセット量とオフセット方向（以下、本実施形態においてステージ偏芯量と称する）を求める。
【００２７】
制御部４５は、各種制御を行う制御基板等から構成され、制御部４５からの制御信号により、ウェハ支持部２０、各アライメント用センサ３０，５１、撮像部３５、および画像処理部４０等の作動制御を行う。また、制御部４５は、ウェハ１０の中心Ｃ１とウェハホルダ２８の回転中心Ｃ２との間のホルダ偏芯量Ｄに拘わらず、撮像部３５がウェハ１０のアペックス部１３を連続的に撮像できるようにＸＹステージ２１（ＸＹ駆動機構）の作動を制御するため、図４に示すように、ＸＹ軸駆動量計算部４６と、Ｘ軸速度計算部４９ａと、Ｙ軸速度計算部４９ｂとを有している。
【００２８】
ＸＹ軸駆動量計算部４６は、メモリ４７に記憶されたホルダ偏芯量Ｄを読み込んで、ウェハ１０の検査を行うときのＸＹステージ２１（ＸＹ駆動機構）によるウェハホルダ２８のＸ方向およびＹ方向への駆動量を算出する。なお、メモリ４７には、画像処理部４０で算出されたホルダ偏芯量Ｄが入力され記憶されている。このとき、撮像部３５とウェハ１０の外周端部（アペックス部１３）との間の距離Ｌを一定に保つため、ＸＹ軸駆動量計算部４６は、図１（ａ）の破線で示すように、円弧補間等によりウェハホルダ２８の回転中心Ｃ２の移動軌跡Ｔが円弧状となるように駆動量を算出する。これは、図６に示すように、ウェハホルダ２８上に吸着保持されたウェハ１０を回転させたときに、ウェハ１０の中心Ｃ１を基準としたウェハホルダ２８の回転中心Ｃ２の相対座標（ＸＹ座標）が、ホルダ偏芯量Ｄを半径とする円の軌道を描くことを利用するものである。そこで、ＸＹ軸駆動量計算部４６は、補間タイマ４８から所定の周期で（例えば、１ｍｓ周期で）信号が入力される毎に、ＸＹステージ２１（ＸＹ駆動機構）によるウェハホルダ２８のＸ方向およびＹ方向への駆動量（図６におけるＸ軸駆動量およびＹ軸駆動量）を算出し、算出した駆動量をそれぞれＸ軸速度計算部４９ａおよびＹ軸速度計算部４９ｂに出力する。
【００２９】
Ｘ軸速度計算部４９ａは、ＸＹ軸駆動量計算部４６から入力されたＸ方向の駆動量および、ＸＹステージ２１に設けられたエンコーダ２４からの検出信号から、ＸＹステージ２１（ＸＹ駆動機構）によるウェハホルダ２８のＸ方向への駆動速度を算出し、算出した駆動速度をＸＹ駆動機構のＸ軸駆動部２２に出力する。一方、Ｙ軸速度計算部４９ｂは、ＸＹ軸駆動量計算部４６から入力されたＹ方向の駆動量および、ＸＹステージ２１に設けられたエンコーダ２４からの検出信号から、ＸＹステージ２１（ＸＹ駆動機構）によるウェハホルダ２８のＹ方向への駆動速度を算出し、算出した駆動速度をＸＹ駆動機構のＹ軸駆動部２３に出力する。
【００３０】
Ｘ軸駆動部２２は、Ｘ軸速度計算部４９ａから入力された駆動速度で、ＸＹ駆動機構のＸ軸（図示せず）を回転駆動する。これにより、ボールネジを利用してＸＹ駆動機構のＸ軸の回転運動が直線運動に変換され、ウェハホルダ２８がＸ方向に駆動される。一方、Ｙ軸駆動部２３は、Ｙ軸速度計算部４９ｂから入力された駆動速度で、ＸＹ駆動機構のＹ軸（図示せず）を回転駆動する。これにより、ボールネジを利用してＸＹ駆動機構のＹ軸の回転運動が直線運動に変換され、ウェハホルダ２８がＹ方向に駆動される。なお、Ｘ軸駆動部２２およびＹ軸駆動部２３には、エンコーダ２４で検出されたＸ軸およびＹ軸の回転角度が入力され、所定の制御周期で（例えば、２５０μｓ周期で）フィードバック制御（ＰＩＤ制御）が行われるようになっている。
【００３１】
エンコーダ２４は、Ｘ軸駆動部２２により回転駆動されるＸＹ駆動機構のＸ軸（図示せず）の回転角度を検出してその検出信号をＸ軸駆動部２２およびＸ軸速度計算部４９ａに出力する。さらに、エンコーダ２４は、Ｙ軸駆動部２３により回転駆動されるＸＹ駆動機構のＹ軸（図示せず）の回転角度を検出してその検出信号をＹ軸駆動部２３およびＹ軸速度計算部４９ｂに出力する。これにより、Ｘ軸およびＹ軸の回転角度からウェハホルダ２８のＸＹ座標を認識することができる。
【００３２】
なお、制御部４５は、ホルダ偏芯量Ｄを極力なくすため、回転アーム５３によってウェハ１０を待機ステージ５０からウェハホルダ２８へ搬送する際、画像処理部４０で求めたステージ偏芯量に基づいて、ホルダ偏芯量Ｄが零になるようにＸＹステージ２１（ＸＹ駆動機構）の作動を制御し、ウェハホルダ２８の位置を調整している。このときのＸＹステージ２１（ＸＹ駆動機構）の駆動量は、ステージ偏芯量および回転アーム５３の搬送位置から求めることができる。
【００３３】
以上のように構成される表面検査装置１を用いた、ウェハ１０（上ベベル部１１）の表面検査を行うフローについて、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、外部から搬送されて待機ステージ５０上に載置されたウェハ１０に対し、プリアライメント用センサ５１や待機ステージ５０等からなるプリアライメント機構（プレ測定部）により、待機ステージ５０に載置されたウェハ１０の中心と待機ステージ５０の回転中心との間のステージ偏芯量（オフセット）を測定する（ステップＳ１０１）。
【００３４】
このとき、プリアライメント用センサ５１は、待機ステージ５０によりウェハ１０を回転させながら、ウェハ１０の端部および端部近傍（主に上ベベル部１１）の１次元の像を検出し、ウェハ１０の全周にわたる上ベベル部１１の明視野像を得る。プリアライメント用センサ５１で得られた画像データは画像処理部４０へ出力され、画像処理部４０が上ベベル部１１の画像（明視野像）に対し所定の画像処理を行ってステージ偏芯量を求め、制御部４５に出力する。
【００３５】
次に、待機ステージ５０上に載置されたウェハ１０を回転アーム５３によって待機ステージ５０からウェハホルダ２８へ搬送しウェハホルダ２８上に載置する（ステップＳ１０２）。このとき、制御部４５は、ホルダ偏芯量Ｄを極力なくすため、回転アーム５３によってウェハ１０を待機ステージ５０からウェハホルダ２８へ搬送する際、画像処理部４０で求めたステージ偏芯量に基づいて、ウェハ１０の中心とウェハホルダ２８の回転中心とが一致するようにＸＹステージ２１（ＸＹ駆動機構）の作動を制御し、ウェハホルダ２８の位置を調整する。
【００３６】
次に、ウェハホルダ２８上に載置されたウェハ１０に対し、ステージアライメント用センサ３０やウェハホルダ２８等からなるステージアライメント機構（測定部）により、ウェハホルダ２８に保持されたウェハ１０の中心Ｃ１とウェハホルダ２８の回転中心Ｃ２との間のホルダ偏芯量Ｄ（オフセット）を測定する（ステップＳ１０３）。このとき、ステージアライメント用センサ３０は、ウェハホルダ２８およびθステージ２６によりウェハ１０を回転させながら、ウェハ１０の端部および端部近傍（主に上ベベル部１１）の１次元の像を検出し、ウェハ１０の全周にわたる上ベベル部１１の明視野像を得る。ステージアライメント用センサ３０で得られた画像データは画像処理部４０へ出力され、画像処理部４０が上ベベル部１１の画像（明視野像）に対し所定の画像処理を行ってホルダ偏芯量Ｄを求め、制御部４５（メモリ４７）に出力する。
【００３７】
ここで、制御部４５は、求めたホルダ偏芯量Ｄが２００μｍ以内であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。判定がＮｏである場合、ウェハホルダ２８上に載置されたウェハ１０を回転アーム５３によって置き直し（ステップＳ１０５）、再びステップＳ１０３〜Ｓ１０４の処理を繰り返す。なおこのとき、制御部４５は、回転アーム５３によってウェハ１０を置き直す際、画像処理部４０で求めたホルダ偏芯量Ｄに基づいて、ウェハ１０の中心とウェハホルダ２８の回転中心とが一致するように（すなわち、ホルダ偏芯量Ｄが零になるように）ＸＹステージ２１（ＸＹ駆動機構）の作動を制御し、ウェハホルダ２８の位置を再調整する。
【００３８】
一方、判定がＹｅｓである場合、ウェハ１０のアペックス部１３を全周にわたって撮像する（ステップＳ１０６）。このとき、制御部４５からの制御信号を受けて、ウェハ支持部２０がウェハ１０を回転させるとともに、撮像部３５がウェハ１０の周方向へ相対回転するアペックス部１３を（周方向へ）連続的に複数撮像し、アペックス部１３をウェハ１０の全周にわたって撮像する。撮像部３５がアペックス部１３を連続的に撮像するとき、ウェハ１０の回転により相対移動して設定される撮像部３５の撮像領域毎にアペックス部１３が部分的に撮像され、このようにして撮像されたアペックス部１３の画像データは画像処理部４０へ出力される。そして、画像処理部４０は、撮像部３５からアペックス部１３の画像データが入力されると、所定の画像処理を行って、例えば、アペックス部１３の複数の画像を連続的に（帯状に）繋げたアペックス部１３の合成画像を生成し、生成したアペックス部１３の合成画像を図示しない画像表示装置に表示させる。
【００３９】
またこのとき、制御部４５は、ホルダ偏芯量Ｄに拘わらず、撮像部３５がウェハ１０のアペックス部１３を連続的に撮像できるように、ＸＹステージ２１（ＸＹ駆動機構）の作動を制御する。本実施形態においては、撮像部３５とウェハ１０の外周端部（アペックス部１３）との間の距離Ｌを一定に保つため外周端部が常に焦点深度内に収まるとともに、制御部４５が、ウェハホルダ２８の回転中心Ｃ２の移動軌跡Ｔが円弧状となるように（図１を参照）ＸＹステージ２１（ＸＹ駆動機構）の作動を制御するようになっている。なお、このような制御は、ウェハホルダ２８の回転速度が一定になってから開始することが好ましい。
【００４０】
具体的には、ウェハホルダ２８の回転が開始して回転速度が一定になると、制御部４５のＸＹ軸駆動量計算部４６は、補間タイマ４８からの信号を受けて、ＸＹステージ２１（ＸＹ駆動機構）によるウェハホルダ２８のＸ方向およびＹ方向への駆動量を算出し、算出した駆動量をそれぞれＸ軸速度計算部４９ａおよびＹ軸速度計算部４９ｂに出力する。Ｘ軸速度計算部４９ａおよびＹ軸速度計算部４９ｂは、ＸＹ軸駆動量計算部４６から入力された駆動量およびエンコーダ２４からの検出信号から、ＸＹステージ２１（ＸＹ駆動機構）によるウェハホルダ２８のＸ方向およびＹ方向への駆動速度をそれぞれ算出し、算出した駆動速度をＸＹ駆動機構のＸ軸駆動部２２およびＹ軸駆動部２３に出力する。
【００４１】
そして、Ｘ軸駆動部２２およびＹ軸駆動部２３は、Ｘ軸速度計算部４９ａおよびＹ軸速度計算部４９ｂから入力された駆動速度で、ＸＹ駆動機構のＸ軸およびＹ軸（図示せず）をそれぞれ回転駆動する。これにより、ボールネジを利用してＸＹ駆動機構のＸ軸およびＹ軸の回転運動が直線運動に変換され、Ｘ方向およびＹ方向（２次元方向）への直線駆動の組み合わせによりウェハホルダ２８が円弧状に駆動される。
【００４２】
この結果、本実施形態に係る表面検査装置１によれば、制御部４５が、ウェハホルダ２８の回転中心Ｃ２の移動軌跡Ｔが円弧状となるようにＸＹステージ２１（ＸＹ駆動機構）の作動を制御するため、ウェハ１０の回転精度を向上させることができる。そのため、ウェハ１０を従来より高速で回転させても、撮像部３５とウェハ１０の外周端部（アペックス部１３）との間の距離Ｌを一定に保つとともに、撮像部３５の光軸上にウェハ１０の中心Ｃ１が位置する状態を保つことができることから、より高速で精度の高い検査を行うことが可能になる。
【００４３】
また、撮像部３５は、ウェハホルダ２８に保持されたウェハ１０の径方向から、ウェハ１０のアペックス部１３を連続的に撮像するため、ウェハ１０の偏芯に拘わらず、常に合焦状態の画像を得ることができ、検査精度が低下するのを防止することができる。
【００４４】
また、制御部４５は、ウェハホルダ２８の回転速度が一定のときに、ウェハホルダ２８の回転中心Ｃ２の移動軌跡Ｔが円弧状となるようにＸＹステージ２１（ＸＹ駆動機構）の作動を制御するため、ウェハ１０の回転精度をより向上させることができる。
【００４５】
また、ステージアライメント用センサ３０がウェハ１０の端部を検出するときに、ウェハホルダ２８によりウェハ１０が１／２回転以上（本実施形態では、１回転だけ）回転するため、ウェハ１０の端部の変位情報をより多く得ることができることから、ウェハ１０の中心Ｃ１とウェハホルダ２８の回転中心Ｃ２との間のホルダ偏芯量Ｄ（オフセット）をより正確に求めることができる。
【００４６】
また、制御部４５は、回転アーム５３によってウェハ１０を待機ステージ５０からウェハホルダ２８へ搬送する際、画像処理部４０で求めたステージ偏芯量に基づいて、ウェハ１０の中心とウェハホルダ２８の回転中心とが一致するようにＸＹステージ２１（ＸＹ駆動機構）の作動を制御するため、ウェハ１０の大きな偏芯が生じるのを防止することができる。
【００４７】
なお、上述の実施形態において、ウェハ１０の全周にわたってアペックス部１３を撮像しているが、これに限られるものではなく、制御部４５の作動制御により、アペックス部１３における所望の回転角度位置範囲についてのみ撮像するようにしてもよい。これにより、アペックス部１３における所望の回転角度位置範囲についてのみ検査することができる。
【００４８】
また、上述の実施形態において、ステージアライメント用センサ３０およびプリアライメント用センサ５１により、ウェハ１０の全周にわたる上ベベル部１１の明視野像を得ているが、これに限られるものではなく、ウェハ１０の１／２周以上にわたる上ベベル部１１の明視野像が得られれば、ホルダ偏芯量Ｄおよびステージ偏芯量を求めることは可能である。
【００４９】
また、上述の実施形態において、撮像部３５として２次元カメラを用いているが、これに限られるものではなく、ラインセンサカメラを用いるようにしてもよい。
【００５０】
また、上述の実施形態において、撮像部３５がウェハ１０のアペックス部１３を撮像しているが、これに限られるものではなく、例えば、図２における一点鎖線で示すように、ウェハ１０の上ベベル部１１を撮像するようにしてもよく、図２における二点鎖線で示すように、ウェハ１０の下ベベル部１２を撮像するようにしてもよい。このように、ウェハ１０のアペックス部１３に限らず、上ベベル部１１や下ベベル部１２における欠陥の有無を検査することが可能である。さらには、ウェハ１０の外周端部または外周端部近傍に限らず、例えば、ガラス基板等を検査することも可能である。
【００５１】
また、上述の実施形態において、ウェハホルダ２８の回転中心Ｃ２の移動軌跡Ｔが円弧状となるようにＸＹステージ２１（ＸＹ駆動機構）の作動を制御することにより、ウェハ１０の中心Ｃ１とウェハホルダ２８の回転中心Ｃ２との間のホルダ偏芯量Ｄ（オフセット）に加えて、ウェハ１０の真円度を補正することも可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１  表面検査装置
１０  半導体ウェハ                      １１  上ベベル部
１２  下ベベル部                        １３  アペックス部
２０  ウェハ支持部                      ２１  ＸＹステージ（ＸＹ駆動部）
２６  θステージ                        ２８  ウェハホルダ（保持部）
３０  ステージアライメント用センサ（測定部）
３５  撮像部
４０  画像処理部（演算部）              ４５  制御部
５０  待機ステージ
５１  プリアライメント用センサ（プレ測定部）
５３  回転アーム（搬送部）
Ｄ  偏芯量（オフセット）              Ｌ  距離
Ｔ  移動軌跡
Ｃ１  ウェハの中心                      Ｃ２  ウェハホルダの回転中心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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