(57)【要約】      （修正有）【課題】正反射を抑制し、正確な薄いディスク状物体のエッジ形状の非接触決定装置を提供する。【解決手段】半導体ウエハにおけるエッジ形状を決定するため、それぞれがライン状の光束３３を放射するレーザ放射源３１、３２の形態の複数の光源を、物体２の基面４１に直交する方位の測定平面４３を表す１つの共通平面内にて共面になるように配置すると共に、異なる方向から、物体２のエッジ領域におけるレーザ放射源の共通の交点に向ける。測定平面４３内に光のシートが形成され、その光のシートは少なくとも１つのベースカメラ３５によって捕捉される。ベースカメラ３５は、光のシートによって生成される光のラインから発する散乱光を捕捉するため、基面４１内において、測定平面４３に対して横方向に向けられる。【選択図】図１
2013171042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄いディスク状物体のエッジ形状を非接触で決定するための装置であり、前記ディスク状物体を回転軸の回りに回転させるターンテーブルと、前記ディスク状物体のエッジ領域を照明する少なくとも１つの光源をその回転軸に対してほぼ半径方向にて半径方向位置決めする測定装置と、照明された前記エッジ領域を記録する少なくとも１つのカメラとを備えて構成され、前記カメラが、前記ディスク状物体の平坦な複数の表面に平行にかつそれら表面の間の中心に広がる基面内に配置される、決定装置において、
ライン状のビーム形状を有するレーザ放射源（３１、３２）の形態をした複数の光源であって、それぞれがライン状の光束（３３）を放射する複数の光源が設けられること、
前記レーザ放射源（３１、３２）のライン状の光束（３３）が、前記基面（４１）に直交する方位の測定平面（４３）を表す共通平面内にて共面になるように配置されると共に、異なる方向から、前記物体（２）のエッジ領域（２２）における前記レーザ放射源（３１、３２）の共通の交点（４２）に向けられ、前記レーザ放射源（３１、３２）のライン状の光束（３３）から構成される光のシート（４）が前記測定平面（４３）内に形成されること、および、
ベースカメラ（３５）としての前記少なくとも１つのカメラが、前記物体（２）のエッジ領域（２２）にて前記光のシート（４）によって照明される光のライン（４４）から発する散乱光を記録するように、前記基面（４１）内にて、前記測定平面（４３）に対して横方向に向けられること、
を特徴とする装置。
【請求項２】
前記レーザ放射源（３１、３２）が、そのライン状の光束（３３）が前記ディスク状物体（２）のエッジ領域（２２）を照明し、それをＵ字形状に取り囲むように、配置されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記レーザ放射源（３１、３２）が３つあって、そのうちのベースレーザ放射源（３１）が前記基面（４１）内に配置され、他の２つのレーザ放射源（３２）は、前記測定平面（４３）内にて、同じ大きさの照射角度（４５）であるが数学的符号が異なる照射角度（４５）で前記ベースレーザ放射源（３１）の両側に対称に配置され、かつ前記共通の交点（４２）に向けられることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記基面（４１）内における前記ベースカメラ（３５）と前記ベースレーザ放射源（３１）との間の観察角度（４６）が、３０°〜９０°の範囲で調整可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ベースカメラ（３５）に加えて、２つの他のカメラ（３７）が、それぞれ、前記基面（４１）に垂直で、かつ前記基面（４１）の上または下にて等しい傾斜角度（４７）で、横方向から、前記測定平面（４３）と前記レーザ放射源（３１、３２）の光軸（３４）の交点（４２）とに向けられることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ベースカメラ（３５）に加えて、ノッチカメラ（３８）が設けられ、前記ノッチカメラ（３８）の光軸（３６）は、前記ベースレーザ放射源（３１）に対して、前記ベースカメラ（３５）の前記ベースレーザ放射源（３１）に対する観察角度（４６）より実質的に小さい側方角度（４８）で、前記基面（４１）内に配置されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記測定装置（３）を前記ディスク状物体（２）の異なる直径に対して調整するため、前記ターンテーブル（１１）の回転軸（１２）に直交して前記測定装置（３）を動かすための線形ガイド（５１）が設けられることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記ターンテーブル（１１）の回転軸（１２）に対する前記ディスク状物体（２）のエッジ領域（２２）の偏心位置を捕捉するために、前記基面（４１）に垂直な方位の中心位置決めカメラ（１３）が設けられ、前記レーザ放射源（３１、３２）によって画定される測定平面（４３）の外側に配置され、前記中心位置決めカメラ（１３）の半径方向位置は、前以て知られる前記物体（２）の直径に適合させることが可能であり、前記中心位置決めカメラ（１３）が拡散照明ユニット（１４）の向かい側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記中心位置決めカメラ（１３）の前記測定平面（４３）に対する角度位置であって、前記基面（４１）内にて調整される角度位置が、偏心量を補償する前記測定装置（３）の追尾の動きを計算するためにもたらされることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
振動から切り離された測定を行うため、堅固なベースプレート（５）が、前記ターンテーブル（１１）を備えたテーブルシステム（１）用、前記測定装置（３）の線形ガイド（５１）および支持システム（５３）用、および前記装置の追加的な要素（１３〜１５）用の構成要素支持体として用いられることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄いディスク状物体のエッジ形状を非接触で決定するための装置であって、そのディスク状物体を回転軸の回りに回転させるターンテーブルと、そのディスク状物体のエッジ領域を照明する少なくとも１つの光源をその回転軸に対してほぼ半径方向において半径方向に位置決めする測定装置と、照明されたエッジ領域を記録する少なくとも１つのカメラとを備えた決定装置に関する。本発明は、ウエハのエッジ形状を確実にかつ高度に正確に特性化するのに特に適している。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造においては、製造プロセスの間に、ウエハが複数のプロセスステップにおいて順次に機械加工される。半導体構造の集積密度が高まるにつれ、ウエハの品質に関する要件も増大している。ウエハの製造においては、価値連鎖の最後に、結果的に材料および技術に関する巨額の費用が時に発生する可能性がある。従って、ウエハを最も高い信頼性と材料表面の最も完全な利用の可能性とに基づいて選定し得るように、ウエハを、処理前に、すなわち価値連鎖の始まりに広範な試験にかけることは、有意義であり、かつ合理的である。この試験は、ウエハの円周エッジの適正な形状および完全性について確認するための外周エッジの検査をも含んでいる。
【０００３】
特許文献１は、ウエハのエッジ領域における欠陥を視覚的に評価するために３つのカメラを使用する装置を記述している。欠陥を記録するため、１つのカメラはエッジ領域に向かい合ってウエハの上部に配置され、１つのカメラはエッジ領域に向かい合ってウエハの下部に配置される。第３のカメラは、ウエハのエッジ領域に向かい合って半径方向に配置される。これらのカメラによって捕捉されるウエハのエッジ領域は、均質な拡散放射照明によって照明され、カメラによって撮像され、その画像が、装置の使用者に対して視覚評価用のモニター上に表示される。従って、ウエハ上の欠陥の正確な位置を捕捉しかつ用いる場合に、その欠陥が主観的に評価され得ることも生じる可能性がある。欠陥の客観的な品質的評価はこの装置では不可能である。
【０００４】
特許文献２に開示されるエッジ検査装置においては、試験結果が、検査ウエハから得られたエッジ情報に応じて表示される。この目的のため、ウエハの円周表面が、３つの記録方向から、少なくとも１つのＣＣＤラインカメラによって捕捉される。３つの画像記録の軸は、１つの観察方向が外周表面に向けられ、他の２つの画像記録はそれぞれウエハの面取りされた円周エッジに向けられるように、ウエハの中心面において、ウエハの円周表面に近接した点で交差する。画像捕捉に必要な照明の形態は開示されなかった。捕捉画像は手動評価用として表示装置上に表示され、位置に応じて変化するエッジ情報が保存ユニットに保存される。さらに、エッジ情報は、捕捉された画像内容におけるシェーディングの変化に基づいて、位置に応じて保存ユニットに保存される。得られたデータは、それに基づいてエッジ情報の統計的評価が可能になるような形状曲線の形で視覚的に表示するのが望ましい。その結果、それから、全体的な形状における傾向を決定できる。この場合、ＣＣＤラインカメラによってウエハのエッジ領域の微小部分を写真記録する際に、例えば、不具合個所における反射光によって、あるいは、不適切な角度のエッジ領域によって惹起される画像欠陥が、実際のエッジ形状の誤った解釈をもたらして測定結果を毀損する可能性があり、場合によっては測定を不可能にするという点が欠点である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許第１０２００７０２４５２５Ｂ４号明細書
【特許文献２】独国特許出願翻訳版第１１２００８０００７２３Ｔ５号明細書（国際公開第２００８／１２３４５９号パンフレット）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、薄いディスク状の測定物体（例えば半導体ウエハ）におけるエッジ形状を決定するための新規の可能性であって、エッジ形状の画像記録の間に、エッジ形状の決定の障害となり、その品位を低下させる正反射を実質上抑制することを可能にするような新規の可能性を見出すことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
薄いディスク状の物体におけるエッジ形状を決定するための装置であり、そのディスク状物体を回転軸の回りに回転させるターンテーブルと、そのディスク状物体のエッジ領域を照明する少なくとも１つの光源をその回転軸に対してほぼ半径方向において半径方向に位置決めする測定装置と、照明されたエッジ領域を記録する少なくとも１つのカメラとを備えた決定装置であって、そのカメラはディスク状物体の平坦な表面に平行にかつその表面の間の中心に広がる基面内に配置される決定装置において、上記の目的は、ライン状のビーム形状を有するレーザ放射源の形態の複数の光源であって、それぞれがライン状の光束を放射する複数の光源が設けられること、そのレーザ放射源のライン状の光束が、基面に直交する方位の測定平面を表す１つの共通平面内において共面になるように配置されると共に、異なる方向から、物体のエッジ領域におけるレーザ放射源の共通の交点に向けられ、ここで、レーザ放射源のライン状の光束から構成される光のシートが測定平面内に形成されること、および、ベースカメラとしての少なくとも１つのカメラが、物体のエッジ領域において光のシートによって照明される光のラインから発する散乱光を記録するように、基面内において、測定平面に対して横方向に向けられること、において実現される。
【０００８】
レーザ放射源は、そのライン状の光束が、ディスク状物体のエッジ領域をＵ字形状に取り囲むようにディスク状物体のエッジ領域を照明するように配置することが有利である。この点に関して、３つのレーザ放射源を、３つのレーザ放射源の内、ベースレーザ放射源を基面内に配置し、残りの２つの放射源を、測定平面内において、同じ大きさの照射角度であるが数学的符号が異なる照射角度で（ベースレーザ放射源の両側に対称に）配置し、かつ共通の交点に向けることが有利である。
【０００９】
ベースカメラの配設に関しては、基面内におけるベースカメラとベースレーザ放射源との間の観察角度が３０°〜≦９０°の範囲に調整可能であることが有利である。
【００１０】
画像記録の解像度を改善するため、ベースカメラに加えて、２つの別のカメラを、好ましくはそれぞれ、基面に垂直にかつ基面の上または下において等しい傾斜角度で、横方向から、測定平面とレーザ放射源の光軸の交点とに向けることが推奨される。
【００１１】
さらに、ベースカメラに加えて、ノッチカメラを設けることが有利であると判明している。このノッチカメラの光軸は、ベースレーザ放射源に対する側方角度（横角度）として、ベースカメラのベースレーザ放射源に対する観察角度より実質的に小さい側方角度で、基面内に配置される。
【００１２】
測定装置をディスク状物体の異なる直径に対して調整し、かつ回転するエッジ形状における偏心量を補正するため、測定装置をターンテーブルの回転軸に直交して動かす線形ガイドを設けることが推奨される。
【００１３】
ディスク状物体のエッジ領域のターンテーブルの回転軸に対する偏心位置を検出するため、基面に垂直な方位の中心位置決めカメラを設けることが有利であり、それは、レーザ放射源によって画定される測定平面の外側に配置される。この中心位置決めカメラの半径方向位置は、前以て知られる物体の直径に適合させることが可能であり、中心位置決めカメラは拡散照明ユニットの向かい側に配置される。このため、中心位置決めカメラの測定平面に対する角度位置であって、基面内において調整される角度位置を、偏心量を補正する測定装置の追尾の動きを計算するために用意することが推奨される。
【００１４】
振動から切り離された測定を行うため、ターンテーブルを備えたテーブルシステム用、測定装置の線形ガイドおよび支持システム用、および、装置の追加的な要素用の構成要素支持体として、堅固な重量ベースプレートを用いることが有利である。
【００１５】
本発明は、エッジ形状の画像を純粋に光学的に生成および観察する場合、障害となる反射のために、ウエハのエッジ形状を少なくとも部分的に誤って捉える結果になる、という基礎的な考察に基づいている。本発明は、この問題を、物体のエッジからの散乱光を専用に記録するカメラ配置を選択することによって解決する。この場合、散乱光は、ライン状の照明によって生成される照明平面に対して横方向に捕捉される。照明は、異なる方向から、薄い平面状の光のシート（光のカーテン）を生成するように入射するラインレーザによって実施することが望ましく、その光のシートの中に、物体の被測定形状が進入して、それを直角に貫通するように動く。ラインレーザは、測定物体上に均質なレーザラインを生成するが、このレーザラインは、被測定エッジ形状上に直交的に共面状態で入射するラインレーザによって照明される。この光のカーテンが「すべての側面上に」入射する結果として、測定物体のエッジ領域のほぼあらゆる点が直交的に照明され、空間的に狭く規定される強力な光の縞が、カメラ装置による横方向の画像記録の間に、エッジ形状の回りに生成され、その結果、エッジ形状が光のカーテンを通って直交的に動くために、エッジ形状が平面状に進行的に画像形成される。
【００１６】
カメラ装置によって連続的に記録される画像が、複数の光源にも拘らず、重ね合わせの誤差または変形を有しないために、これまでに知られる解決策に比べて、より精密なエッジの測定が可能になる。これは、エッジ形状が光のシートの中に貫入する際に、一様な強さのレーザラインがエッジ形状に沿って生成され、散乱光によって生成されるその光の縞が、光のシートに対して横方向のカメラ装置によって記録され、ソフトウェアによって客観的に評価され得るが故に生起するものである。本明細書においては、測定物体の形状の画像記録の記述を簡略化するため、「すべての側面上において」測定物体に入射する光のシートの光の縞を、「光のライン」とも交換可能に呼称する点に留意されたい。
【００１７】
この装置によって、薄いディスク状の測定物体におけるエッジ形状の速やかなかつ確実な決定と、不具合個所または不適切に角度付けされた物体のエッジがエッジ形状に発見された場合においても、反射のない高度に正確なエッジ形状の記録とが可能になる。
【００１８】
以下、実施態様例を参照して、本発明をさらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による装置の概略構造図である。
【図２】本発明による装置の１つの特定の実施形態の全体図（右側図）および背面側の部分図（左側図）である。
【図３】エッジ記録用の４つのカメラと、偏心量検出用の１つの追加ユニットとを備える、本発明による装置の好ましい実施態様における概略構造図である。
【図４】ウエハのエッジ形状領域における光のシートの発生に関する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１によれば、この装置は測定装置３を有し、この測定装置３は、ベースレーザ放射源３１と、少なくとも２つの別のレーザ放射源３２と、少なくとも１つのベースカメラ３５とを含む。ベースレーザ放射源３１の光軸３４とベースカメラ３５の光軸３６とは、好ましくは水平方位の共通の基面４１内に互いにほぼ直交するように配置され、かつ交点４２において交差する。他のレーザ放射源３２は、その光軸３４が測定平面４３内においてベースレーザ放射源３１の両側に対称になるように配置され、すなわち、ベースレーザ放射源３１に対して同じ大きさであるが符号が異なる照射角度４５で配置され、かつ同様に交点４２に向けられる。レーザ放射源３１および３２は、同一構造のラインレーザであって、その光束３３が測定平面４３内部に光のシート４を集合的に形成するライン状のビーム形状を有することが望ましい。この光のシート４は基面４１に直交する方位を有する。
【００２１】
測定物体における被測定形状は、この場合、ウエハ２のエッジ形状２１−一般化を制限するわけではない−であるが、この被測定形状を、相互に正確に配設される測定装置３の構成要素（レーザ放射源３１および３２並びに少なくともベースカメラ３５）と配設整合させることができるように、テーブルシステム１が測定装置３から所定の距離に配置される。ウエハは、テーブルシステム１によって可動に支持され、被測定エッジ形状２１に沿って、光のシート４を貫通して動くことができる。
【００２２】
図２によるテーブルシステム１は、この例において測定物体として用意されるウエハ２用のターンテーブル１１を備えている。ターンテーブル１１は、ウエハ２を支持する水平の支持表面を有する。ターンテーブル１１の回転軸１２は基面４１に直交している。
【００２３】
図２によれば、測定装置３を装着するためのベースプレート５の上に直線ガイド５１が設けられる。この直線ガイド５１は、レーザ放射源３１、３２およびベースカメラ３５の光軸３４および３６の交点４２が、それぞれ基面４１内においてターンテーブル１１の回転軸１２に対して直交する方向に変位可能になるように、測定装置３が配置されるような方位に向けられる。この場合、ベースレーザ放射源３１の光軸３４は、ベースレーザ放射源３１のライン状の光束３３が、実質的に半径方向の平面内においてターンテーブル１１の回転軸１２に向くように、直線ガイド５１の動作方向に平行に配置される。
【００２４】
この装置によって可能な最高度の精度を実現するため、ターンテーブル１１と直線ガイド５１とテーブルシステム１との最大加速力に相当する慣性モーメントを有する堅固な重量花崗岩ブロックが、ベースプレート５として用いられる。ベースプレート５は、設置場所における基質に対して、振動から切り離すように支持される。
【００２５】
図２に示すように、被検査エッジ形状２１を含むウエハ２は、その片方の平面を、ターンテーブル１１の支持表面上に可能な限り中心位置を合わせて載置される。支持表面の直径は、ウエハ２の全エッジ領域２２がターンテーブル１１の端部から完全に突き出るように、被測定ウエハ２より小さい。種々のウエハサイズを最適に受け入れるため、ターンテーブル１１の支持表面は商業流通しているウエハサイズに適合させることができる。
【００２６】
ウエハ２はターンテーブル１１と共に回転させることができる。ウエハ２の位置決めにおける不正確さは、ウエハ軸とターンテーブル１１の回転軸１２との間の偏心量として表れるが、この偏心量は中心位置決めカメラ１３によって捕捉される。このため、図３に示すように、中心位置決めカメラ１３が、ウエハのエッジ領域２１の上部の、ターンテーブル１１の支持表面の上部に配置される。ターンテーブル１１の支持表面の下部に配置されるテレセントリックな放射照明ユニット１４が、中心位置決めカメラ１３の方向に拡散光を放射する。その間に配置されるウエハのエッジ領域２２によって、ウエハ２の外側エッジ２３のシルエットが中心位置決めカメラ１３の向かい側に生成される。このシルエットに基づいて、偏心載置されたウエハ２の回転の間に生起するウエハの外側エッジ２３の循環的な動きを、中心位置決めカメラ１３によって回転角度に応じて捕捉して、それを保存することが可能になる。これによって得られた値は、エッジ形状の決定プロセスにおいて、ウエハ２の偏心位置を測定装置３の光軸３４および３６の交点４２に対して補正するように、直線ガイド５１を制御するために用いられ、その結果、ウエハ２の偏心位置をターンテーブル１１上で修正することは不要になる。ウエハ２の外側エッジ２３の回転角度に応じた位置変化を測定装置３の交点４２に対して関係付けるためには、交点４２と中心位置決めカメラ１３の光軸３６との間において回転軸１２の回りに形成される角度を知ることが必要なだけである。
【００２７】
図２に示すホルダ１５が、照明ユニット１４の光軸３４上に置かれる中心位置決めカメラ１３の固定用として設けられる。商業流通しているウエハサイズの異なる直径に対する中心位置決めカメラ１３の位置の調整は、ホルダ１５を、ターンテーブル１１に対して、回転軸１２に対して半径方向に変位可能にすることによって確実に行われる。
【００２８】
ウエハ２の偏心量、従って、エッジ形状２１の回転角度依存位置を確認した後、測定装置３を、ターンテーブル１１から最も離れたアイドル位置から、ウエハサイズに基づいて決定される作動待機位置に、ターンテーブル１１の方向に直線ガイド５１によって動かすことができる。先に測定された支持ウエハ２の偏心量に従って、回転角度依存の符号付きオフセット量がこの作動待機位置に適用される。作動待機位置およびオフセット量を合算することによって、測定装置３は、測定装置３の光軸３４および３６の交点４２がウエハ２の外側エッジ２３に対して常に一定の位置に保持される検査位置に到達する。
【００２９】
図４に示すように、光のシート４は、レーザ放射源３１および３２から発する光束３３のビーム形状がライン状であるために、基面４１に直交する方位において、測定平面４３として形成される。別のレーザ放射源３２の照射角度４５は、要件に応じて、ベースレーザ放射源３１に対して１０°〜９０°の範囲内の値を有することができる。従って、別のレーザ放射源３２の光束３３は、常に、ウエハ２の平面の下部および上部の位置から、ウエハ２のエッジ領域２２の上に入射するが、その場合、ウエハ２が光のシート４を突き抜ける際に、エッジ形状２１をＵ字形に包囲する光のライン４４がウエハ２のエッジ領域２２上に照明される状況になる。レーザ放射源３２の照射角度４５が４５°以下の範囲である場合には、ベースレーザ放射源３１を省略することが可能である。
【００３０】
光のライン４４から発する散乱光は、基面４１に配置されかつテレセントリックに作動するベースカメラ３５によって、光の縞の形態で捕捉することが可能である。ベースカメラ３５によって「見られる」光の縞は、図４の拡大部分（右上）において、ベースカメラ３５の定型画像記録４９として示されている。
【００３１】
エッジ形状２１において光のライン４４から生じる散乱光を捕捉することによって、かつ、光切断法（ｌｉｇｈｔ  ｓｅｃｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ）と呼称される技法からすでに知られる手順によって、ウエハ２のエッジ領域２２の表面と、特にウエハ２の外側エッジ２３とを検査することができ、いかなる異常も、例えば末広がり形状または機械的損傷をも記録できる。エッジ形状２１を高い空間的解像度で捕捉するため、光のシート４の厚さ、従って光のライン４４の幅は１μｍ〜最大２５μｍである。
【００３２】
光のライン４４の散乱光を捕捉するため、高解像度の対物レンズを備えたベースカメラ３５が測定装置３に固定される。その光軸３６は、ベースレーザ放射源３１の光軸３４に対する観察角度４６において基面４１内に配置される。ベースカメラ３５の作動距離は、光のシート４が、正確にベースカメラ３５の対物レンズの焦点深度範囲内に位置するように選択される。通例としては、ウエハ２のエッジ領域２２内には、基面４１における散乱光をマスクする別の要素は存在しないので、ベースカメラ３５とベースレーザ放射源３１との間の観察角度４６は、３０°〜≦９０°の非常に広い範囲内において選択的に調整できる。
【００３３】
測定装置３のさらにコンパクトな構造を実現するため、図２に示すように、ベースカメラ３５を垂直に配置することも可能である。この目的のため、ベースカメラ３５の対物レンズの前方に、偏向プリズム３９が配置される。この場合、光のライン４４の散乱光を捕捉するため、偏向プリズム３９は、ベースカメラ３５の折り曲げられた光軸３６を、交点４２において接線方向からウエハ２の外側エッジ２３に導くように、専ら基面４１内に配置される。
【００３４】
ターンテーブル１１によって回転するウエハ２のエッジ形状２１は、連続的に光のシート４を通過する。エッジ形状２１上に投射された光のライン４４の反射は、ベースカメラ３５によって、単に散乱光の分布の形態として捉えられる。同時に、ウエハ２の対応する回転角度が、ターンテーブル１１の位置に基づいて捕捉される。これによって、捕捉された散乱光の分布を、ウエハ２のエッジ領域２２上の明確な位置に関係付けることも可能になり、散乱光分布の固有の特徴を評価することによって局所のエッジ形状２１を捉えることができ、ウエハ２のエッジ形状２１上のあらゆる不具合個所を記録しかつ保存できる。
【００３５】
光のライン４４の散乱光が欠陥のないウエハのエッジ領域２２において観察される場合は、散乱光の記録される最高強度が、交点４２を通るウエハ２の半径方向平面であって測定平面４３を規定する半径方向平面内の透視的なエッジ形状２１に対応する。ウエハ２のエッジ領域２２に対するあらゆる形状の偏差または損傷は、散乱光の広がり、構造および強度を変化させ、従って、期待される標準形状から逸脱する特徴的な表面変化に関する情報を提供する。
【００３６】
ベースカメラ３５とベースレーザ放射源３１との間の既知の観察角度４６、および、ターンテーブル１１上のウエハ２の既知の回転角度によって、必要なエッジ形状２１に対する変化の位置と大きさとをきわめて精密に検出できる。このように決定される位置データは、デジタルの原形状に変換され、適切なアルゴリズムを適用することによって、エッジ形状２１を決定するのに用いられる。エッジ形状２１のデータは、品質保証の枠組みの中で評価することが可能であり、あるいは、引き続いてエッジを機械加工するために適切な機械に送られる。
【００３７】
研磨された金属または半導体基板に見られるような高度の反射表面の場合には、エッジ形状２１の検査中に反射が生じる可能性があり、これは、単独のベースカメラ３５による散乱光の確実な検出に支障をもたらす。このような反射性の表面状態の場合にも、ウエハ２のエッジ形状２１をそのエッジ領域２２において確実に検出するため、ベースカメラ３５に加えて、他のカメラ３７を用いることが可能である。
【００３８】
このため、図３に示すように、２つの追加カメラ３７が基面４１の上部および下部に配置される。この２つの追加カメラ３７は、ベースカメラ３５の光軸３６を通って広がる接平面内において、基面４１に直交する方位に向けられ、かつ、交点４２に向けられる。この２つの追加カメラ３７は、同じ傾斜角度４７を有し、従って、基面４１に関して対称に配置される。傾斜角度４７は好ましくは４５°であるが、原理的には１０°〜９０°の範囲内で調整することも可能である。
【００３９】
シリコンウエハにおける結晶方位を特定するため、ウエハ２のエッジ領域２２には、通常、少なくとも１つのノッチ２４が設けられる。標準的なノッチ２４を設ける結果、光のシート４を横切る際に、ベースカメラ３５および追加カメラ３７のいずれもが、ノッチ２４のより深い点において光のライン４４の一部分を捕捉し得ない状況が生じる。これは、その光のラインの一部分が、ウエハ２のエッジ領域２２の正常なエッジ形状２１によって部分的に掩蔽されるからである。この領域においても、ウエハ２の外側エッジ２３のエッジ形状２１を完全に捕捉し得るように、追加のノッチカメラ３８を用いることが有用である。
【００４０】
このため、ノッチカメラ３８が配置される。このノッチカメラ３８は、その光軸３６が基面４１内に位置しかつベースレーザ放射源３１の光軸３４に対して好ましくは４５°の側方角度４８を有するように配置される。この側方角度４８は、ノッチカメラ３８がノッチ２４の全領域において光のライン４４の散乱光をまだ支障なく捕捉し得る限り、４５°から広がるように調整することも可能である。正確に捉えられたノッチ２４の位置は、ターンテーブル１１の回転角度と組み合わせて、回転角度を、ウエハ２のエッジ形状２１から連続的に得られる光のライン４４の画像記録と関連付けるための基準点としても用いることができる。
【００４１】
ベースカメラ３５と、すべての追加カメラ３７と、ノッチカメラ３８との対物レンズは共焦点に構成される。すなわち、それらの焦点は、光のシート４内において、正確に、ベースレーザ放射源３１およびベースカメラ３５の光軸３４および３６の交点４２に位置し、従って、ウエハ２の外側エッジ２３上へのベースレーザ放射源３１の所望の入射点に合致する。図２に示すように、カメラ３５、３７および３８とレーザ放射源３１および３２との配設は、測定装置３用の支持システム５３に配置される正確に調整可能な固定要素５２によって行われる。この場合、この支持システム５３は直線ガイド５１によって動かされ、測定装置３のカメラ３５、３７および３８とレーザ放射源３１および３２とは、これらの固定要素５２によって、相互に規定通り調整しかつ固定できる。この配置の結果として、かつまた、光のシート４と、基面４１と、測定平面４３を規定するカメラの位置との間の既知の角度の結果として、ウエハ２のエッジ形状２１に沿って個々のカメラ３５、３７および３８によって実行される光のライン４４の散乱光の記録が、歪められることなく重ね合わされ、それから、ウエハ２のエッジ領域２２の非常に正確なエッジ形状２１を計算できる。これによって、ウエハ２のエッジ形状２１の確実かつ正確な特性化が可能になる。
【符号の説明】
【００４２】
１  テーブルシステム
１１  ターンテーブル
１２  回転軸
１３  中心位置決めカメラ
１４  照明ユニット
１５  ホルダ
２  ウエハ
２１  エッジ形状
２２  ウエハのエッジ領域
２３  ウエハの外側エッジ
２４  ノッチ
３  測定装置
３１  ベースレーザ放射源
３２  追加のレーザ放射源
３３  光束
３４  （光源の）光軸
３５  ベースカメラ
３６  （ベースカメラの）光軸
３７  追加のカメラ
３８  ノッチカメラ
３９  偏向プリズム
４  光のシート
４１  基面
４２  交点
４３  測定平面
４４  光のライン
４５  照射角度
４６  観察角度
４７  傾斜角度
４８  側方角度
４９  （ベースカメラの）画像記録
５  ベースプレート
５１  直線ガイド
５２  固定要素
５３  （測定装置の）支持システム
【図１】
2013171042.tif 000003
【図２】
2013171042.tif 000004
【図３】
2013171042.tif 000005
【図４】
2013171042.tif 000006