(57)【要約】【課題】専有面積が小さく且つ高精度の表面形状測定が可能な、小型の半導体ウェハ用表面形状測定装置を安価に提供する。【解決手段】測定部１１１において、ウェハ保持機構４１０は、装置前室から水平方向に搬送された半導体ウェハ１３１を略水平に保持する。上側光学系２２０は、ウェハ保持機構４１０の上方に配置され、半導体ウェハ１３１の上面に測定光を略垂直に照射して、その反射光を受光する。下側光学系２３０は、ウェハ保持機構４１０の下方に配置され、半導体ウェハ１３１の下面に測定光を略垂直に照射して、その反射光を受光する。演算処理部は、上側光学系２２０で受光された上面干渉縞と、下側光学系２３０で受光された下面干渉縞とを用いて、半導体ウェハ１３１上面及び下面の平面度や平坦度をそれぞれ算出する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から略水平方向に搬送された処理基板を略水平に保持する処理基板保持機構と、
該処理基板保持機構の上方に配置され、該処理基板の上面に測定光を略垂直に照射して、その反射光を受光する上側光学系と、
該処理基板保持機構の下方に配置され、該処理基板の下面に測定光を略垂直に照射して、その反射光を受光する下側光学系と、
前記上側光学系で受光された上面干渉縞と、前記下側光学系で受光された下面干渉縞とを用い、前記処理基板の前記上面及び前記下面について、平面度及び平坦度の少なくとも一方を含む表面形状測定値を算出する演算処理部と、
を備えることを特徴とする処理基板の表面形状測定装置。
【請求項２】
前記処理基板保持機構は、テーブル設置部と、該テーブル設置部の上に設置されたワークテーブル部とを備え、
該テーブル設置部は、前記下側光学系の測定光及び反射光を通過させる第１開口と、該第１開口の周囲に配置されて、処理基板を載置するための爪部が先端に設けられた、昇降可能な複数の処理基板受渡部とを有し、
前記ワークテーブル部は、前記下側光学系の測定光及び反射光を通過させる第２開口と、該第２開口の周囲に設けられて、前記テーブル設置部の前記処理基板受渡部がそれぞれ挿通される複数の挿通孔と、該処理基板受渡部が下降したときに前記処理基板を受け取って保持する処理基板保持部とを有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の処理基板の表面形状測定装置。
【請求項３】
前記テーブル設置部は、前記ワークテーブル部の傾きを調整することによって、前記処理基板の傾きを調整する、傾き調整機構を備えることを特徴とする請求項２に記載の処理基板の表面形状測定装置。
【請求項４】
前記ワークテーブル部の前記処理基板保持部は、前記処理基板を、その周縁部を３個所以上から内側に挟み込むことによって固定・保持することを特徴とする請求項２又は３に記載の処理基板の表面形状測定装置。
【請求項５】
前記ワークテーブル部は、該ワークテーブル部上に載置された前記処理基板の厚さを測定する厚さ測定部を備えることを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の処理基板の表面形状測定装置。
【請求項６】
前記処理基板は、径が２０ｍｍ以下の半導体ウェハであることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の処理基板の表面形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば半導体ウェハ等の処理基板の平面度や平坦度を測定する、表面形状測定装置に関する。この本発明の表面形状測定装置は、例えば、直径が２０ｍｍ以下の小口径半導体ウェハに適用して好適である。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程で使用する表面形状測定装置としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
下記特許文献１の表面形状測定装置では、半導体ウェハの平面度（半導体ウェハの上面及び下面それぞれについて測定した「反り」を意味する。本願において同じ。）と、平坦度（半導体ウェハの上面及び下面それぞれの平面度から算出される「厚さ偏差」を意味する。本願において同じ。）を測定する。このためには、一対の光学測定系を用いて、半導体ウェハの主面と裏面とを同時に測定することが望ましい。従って、半導体ウェハをテーブル上に載置して保持するのではなく、半導体ウェハの周縁部分を保持した状態で、光学測定を行っている。
【０００４】
ここで、半導体ウェハの径が大きい場合には、半導体ウェハを水平にした状態で周縁部分を保持すると、その半導体ウェハの自重によって撓みが生じるため、平面度を正確に測定することは困難である。このため、特許文献１の表面形状測定装置では、半導体ウェハを垂直に保持した状態で光学測定を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の半導体製造技術では、半導体ウェハの大口径化によって、チップ製造単価の低減が図られてきた。しかし、このような大規模製造システムは、少品種大量生産ではチップの製造単価低減に寄与するが、少量多品種生産の要請に応え難く、市場の状況に応じた生産量の調整を困難にすると共に、中小企業の参入を困難にする。これらの課題を解決するためには、小口径半導体ウェハ（例えば直径１２．５ｍｍ、すなわち約０．５インチ）を用いて低コストで半導体チップを製造できる、小型で安価な半導体製造装置が望まれる。
【０００７】
しかしながら、上述したような従来の表面形状測定装置には、半導体ウェハを垂直に保持して測定するため、一対の光学測定系を水平方向に配置する必要があり、このために表面形状測定装置の専有面積が大きくなるという欠点があった。
【０００８】
また、半導体ウェハを垂直に保持して測定する場合には、振動の影響によって測定精度が悪化しやすいという欠点も生じる。
【０００９】
この発明は、このような従来技術の欠点に鑑みて成されたものであり、専有面積が小さく、且つ、高精度の表面形状測定が可能な、処理基板の表面形状測定装置を、安価に提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる課題を解決するために、請求項１に係る処理基板の表面形状測定装置は、外部から略水平方向に搬送された処理基板を略水平に保持する処理基板保持機構と、該処理基板保持機構の上方に配置され、該処理基板の上面に測定光を略垂直に照射して、その反射光を受光する上側光学系と、該処理基板保持機構の下方に配置され、該処理基板の下面に測定光を略垂直に照射して、その反射光を受光する下側光学系と、前記上側光学系で受光された上面干渉縞と、前記下側光学系で受光された下面干渉縞とを用い、前記処理基板の前記上面及び前記下面について、平面度及び平坦度の少なくとも一方を含む表面形状測定値を算出する演算処理部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に係る処理基板の表面形状測定装置は、請求項１の構成に加え、前記処理基板保持機構は、テーブル設置部と、該テーブル設置部の上に設置されたワークテーブル部とを備え、該テーブル設置部は、前記下側光学系の測定光及び反射光を通過させる第１開口と、該第１開口の周囲に配置されて、処理基板を載置するための爪部が先端に設けられた、昇降可能な複数の処理基板受渡部とを有し、前記ワークテーブル部は、前記下側光学系の測定光及び反射光を通過させる第２開口と、該第２開口の周囲に設けられて、前記テーブル設置部の前記処理基板受渡部がそれぞれ挿通される複数の挿通孔と、該処理基板受渡部が下降したときに前記処理基板を受け取って保持する処理基板保持部とを有することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に係る処理基板の表面形状測定装置は、請求項２の構成に加え、前記テーブル設置部は、前記ワークテーブル部の傾きを調整することによって、前記処理基板の傾きを調整する、傾き調整機構を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４に係る処理基板の表面形状測定装置は、請求項２又は３の構成に加え、前記ワークテーブル部の前記処理基板保持部が、前記処理基板を、その周縁部を３個所以上から内側に挟み込むことによって固定・保持することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５に係る処理基板の表面形状測定装置は、請求項２乃至４の何れかの構成に加え、前記ワークテーブル部は、該ワークテーブル部上に載置された前記処理基板の厚さを測定する厚さ測定部を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６に係る処理基板の表面形状測定装置は、請求項１乃至５の何れかの構成に加え、処理基板は、径が２０ｍｍ以下の半導体ウェハであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、処理基板保持機構が処理基板を略水平に保持した状態で、この処理基板の表裏両面に対して、上側光学系及び下側光学系から略垂直に測定光を照射する構成としたので、表面形状測定装置の省スペース化を図れると共に、処理基板の振動の影響を低減して高精度の表面形状測定を行うことが容易になる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、このテーブル設置部の処理基板受渡部は、ワークテーブル部の挿通孔に挿通した状態で処理基板を受け取り、該処理基板受渡部が下降して、ワークテーブル部の処理基板保持部に処理基板を受け取らせて保持させる構成としたので、該ワークテーブル部の上側に設けた機構で処理基板保持部まで処理基板を搬送して保持させるよりも、構造が簡単で省スペース化が容易である。
【００１８】
請求項３の発明によれば、ワークテーブル部の傾きを調整することによって、処理基板の傾きを調整するので、処理基板の傾きを直接調整する場合と比較して、高精度の傾き調整を容易に行うことができる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、処理基板保持部が、処理基板を、その処理基板の周縁部を３個所以上から内側に挟み込むことによって固定・保持するので、平坦度評価領域全域について、保持部の、処理基板に当接する部分に遮られること無しに、上下両方向から測定光を照射できる状態で、この処理基板を保持できる。
【００２０】
請求項５の発明によれば、ワークテーブル部に厚さ測定部を設けたので、処理基板の平坦度に加えて、厚さの絶対値を測定することができる。
【００２１】
請求項６の発明によれば、処理基板として、径が２０ｍｍ以下の半導体ウェハを使用するので、水平に保持した状態でも、処理基板の自重による撓みが殆ど無く、従って、正確な平坦度測定を容易に行うことができると共に、処理基板の主面（上面又は下面の一方）の平面度と裏面（上面又は下面の他方）の平面度との両方を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態１に係る表面形状測定装置の全体構成を示す概略斜視図である。
【図２】実施の形態１に係る装置前室の構成を概略的に示す外観斜視図である。
【図３】実施の形態１に係る表面形状測定装置の構成を示す横断面図である。
【図４】実施の形態１に係るウェハ保持機構の構成を示す斜視図である。
【図５】実施の形態１に係るウェハ保持機構の構成を示す横断面図である。
【図６】実施の形態１に係るテーブル設置部の構成を示す斜視図である。
【図７】実施の形態１に係るテーブル設置部の構成を示す平面図である。
【図８】実施の形態１に係るテーブル設置部の構成を示す図であり、図７のＡ−Ａ断面図である。
【図９】（ａ）は、実施の形態１に係るワークテーブル部の構成を示す斜視図、（ｂ）は、ウェハ保持部に設けられた爪部の垂直断面形状を示す拡大図である。
【図１０】実施の形態１に係るワークテーブル部の構成を示す平面図である。
【図１１】実施の形態１に係るワークテーブル部の構成を示す図であり、図１０のＡ−Ａ断面図である。
【図１２】実施の形態１に係るウェハ保持機構の全体構成を示す斜視図である。
【図１３】実施の形態１に係るウェハ保持機構の全体構成を示す斜視図である。
【図１４】実施の形態１に係る上側光学系及び下側光学系の構成を概念的に示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、この発明の実施の形態１について、この発明を半導体製造プロセス用の小型表面形状測定装置に適用する場合を例に採って説明する。
【００２４】
図１から解るように、この実施の形態１に係る小型表面形状測定装置１００は、測定室１１０と、装置前室１２０とを収容する。測定室１１０と装置前室１２０とは、分離可能に構成されている。これにより、半導体製造プロセスで使用する様々な種類の製造装置や検査装置について、装置前室１２０を共通化でき、従って、半導体製造システム全体としてのコストを低減できる。
【００２５】
測定室１１０は、装置前室１２０から半導体ウェハ（図１では示さず）を受け取る。そして、この半導体ウェハに対して、表面形状測定値としての、平面度及び平坦度を測定する。測定室１１０の内部構成については、後述する。この実施の形態１では、半導体ウェハとして、径が２０ｍｍ以下（例えば１２．５±０．２ｍｍ、すなわち、約０．５インチ）の小口径のものを使用する。
【００２６】
一方、装置前室１２０は、ウェハ搬送容器（図示せず）に収容された半導体ウェハを取り出して、測定室１１０に搬送するための部屋である。図２に示したように、装置前室１２０は、金属等で形成された天板１２０ａ、側板１２０ｂ，１２０ｃ等によって構成された筐体を有している。装置前室１２０の天板１２０ａには、ウェハ搬送容器を載置するための容器載置台１２１や、載置されたウェハ搬送容器を上方から押圧固定する押さえレバー１２２や、小型表面形状測定装置１００の操作を行うための操作釦１２４等が設けられている。ウェハ搬送容器から装置前室１２０内に搬入された半導体ウェハ１３１は、搬送アーム１２３に移送され、この搬送アーム１２３によって、測定室１１０に搬送される。
【００２７】
以下、測定室１１０について、詳細に説明する。
【００２８】
図３に示したように、測定室１１０には、半導体ウェハ１３１の平坦度を測定するための測定部１１１が設置されている。この測定部１１１は、ウェハ保持機構２１０と、上側光学系２２０と、下側光学系２３０とを備えている。また、測定室１１０の天井部には、外部から導入した空気を洗浄する、フィルタ機構１１２が設けられている。
【００２９】
なお、測定室１１０の下方には、演算処理部１１３が設置されている。演算処理部１１３は、測定部１１１の制御や、この測定部の測定結果を用いた平坦度の演算等を行う。
【００３０】
以下、ウェハ保持機構２１０の構成について、図４〜図１３を用いて説明する。
【００３１】
ウェハ保持機構２１０は、装置前室１２０から水平方向に搬送された半導体ウェハ（図２参照）を、略水平に保持する。このために、このウェハ保持機構２１０は、図４及び図５に示したように、テーブル設置部４１０と、このテーブル設置部４１０の上に設置されたワークテーブル部４２０とを備えている。
【００３２】
テーブル設置部４１０は、図６〜図８に示したように、ベース板４１１を備えている。
【００３３】
このベース板４１１には、一対の昇降機構４１２ａ，４１２ｂが取り付けられている。そして、これら昇降機構４１２ａ，４１２ｂによって、昇降板４１３が、昇降可能に支持されている。これらベース板４１１及び昇降板４１３には、下側光学系２３０から半導体ウェハ１３１に照射される測定光及びその反射光を通過させるための、開口４１１ａ，４１３ａ（共に、この発明の第１開口に相当する）が形成されている。
【００３４】
また、この昇降板４１３には、開口４１３ａを挟むように、一対のウェハ受渡部４１４ａ，４１４ｂが固定されている。これらウェハ受渡部４１４ａ，４１４ｂは、それぞれ板状に形成されており、その上端部分には、爪部４１５ａ，４１５ｂが設けられている。そして、これら爪部４１５ａ，４１５ｂに、半導体ウェハ１３１の周縁部が載置される。
【００３５】
なお、この実施の形態１では、一対のウェハ受渡部４１４ａ，４１４ｂを使用して、半導体ウェハ１３１を２個所で支持することとしたが、ウェハ受渡部を３個以上使用して、半導体ウェハ１３１を３個所以上で支持してもよい。
【００３６】
ウェハ受渡部４１４ａの傍らには、調整板４１６が設けられている。この調整板４１６を用いて、ウェハ保持部４２２ａ（後述）の位置を調整することにより、ワークテーブル部４２０に半導体ウェハ１３１が搭載されたときの保持力（押圧力）を調整することができる。そして、その結果、半導体ウェハ１３１を確実に保持しつつ、この保持力による半導体ウェハ１３１の変形を最小限に抑えて、正確な平面度測定を行うことができる。
【００３７】
また、このベース板４１１には、例えば３個のテーブル支持部４１７ａ，４１７ｂ，４１７ｃが、互いに略等間隔に設置されている。これらテーブル支持部４１７ａ〜４１７ｃは、例えば、直径１２５ｍｍの円周（すなわち、半導体ウェハ１３１の約１０倍の直径を有する円周）に沿って、配置される。後述のように、これらテーブル支持部４１７ａ〜４１７ｃによって、ワークテーブル部４２０が支持される。ここで、これらのテーブル支持部４１７ａ〜４１７ｃのうち、テーブル支持部４１７ａ，４１７ｂは、駆動機構４１８ａ，４１８ｂによって昇降し得るように構成されている。一方、テーブル支持部４１７ｃは、高さが固定されている。そして、テーブル支持部４１７ａ，４１７ｂの高さを調整することによってワークテーブル部４２０の傾きが調整され、これにより半導体ウェハ１３１の傾きが調整される。このように、半導体ウェハ１３１の傾きを直接調整するのでは無く、この半導体ウェハ１３１を保持するワークテーブル部４２０の傾きを調整することにより、傾き調整の精度を向上させることが容易になる。例えば、上述のように、半導体ウェハ１３１の１０倍の直径を有する円周上にテーブル支持部４１７ａ〜４１７ｃを配置することで、駆動機構４１８ａ，４１８ｂと同じ精度の駆動機構を用いて半導体ウェハ１３１の傾きを直接調整する場合と比較して、傾き調整の精度を１０倍にすることができる。
【００３８】
一方、ワークテーブル部４２０は、図９（ａ）、図１０及び図１１に示したように、テーブル本体４２１を備えている。
【００３９】
このテーブル本体４２１には、下側光学系２３０から半導体ウェハ１３１に照射される測定光及びその反射光を通過させるための、開口４２１ａ（この発明の第２開口に相当する）が形成されている。
【００４０】
また、このテーブル本体４２１には、開口４２１ａを挟むように、ウェハ受渡部４１４ａ，４１４ｂを挿通するための挿通孔４２１ｂ，４２１ｃが形成されている。
【００４１】
更に、このテーブル本体４２１の表面上方には、開口４２１ａを囲むように、例えば３個のウェハ保持部４２２ａ，４２２ｂ，４２２ｃが、互いに略等間隔に設けられている。これらウェハ保持部４２２ａ〜４２２ｃのうち、ウェハ保持部４２２ａは、駆動機構４２３によって、半導体ウェハ１３１への接近・離間方向に移動できるように構成されている。この駆動機構４２３は、スプリング４２３ａの付勢力を利用して、ウェハ保持部４２２ａに、半導体ウェハ１３１を押圧させる。スプリング４２３ａの押圧力は、上述の調整板４１６によって、調整される。一方、ウェハ保持部４２２ｂ，４２２ｃは、位置が固定されている。これらウェハ保持部４２２ａ〜４２２ｃは、図９（ｂ）に示すように、それぞれ、垂直断面が逆テーパ状の爪部４２２ｄを備えている。そして、これらの爪部４２２ｄを半導体ウェハ１３１の周縁部に当接させて挟み込むことにより、この半導体ウェハ１３１が保持される。なお、後述するように、半導体ウェハ１３１の平坦度等を測定する際には、ウェハ保持部４２２ａ〜４２２ｃの爪部４２２ｄによる押圧力を解除或いは低減して、この半導体ウェハ１３１の押圧力による変形を低減させる。
【００４２】
加えて、このテーブル本体４２１には、静電容量式の厚さ測定用変位計４２４が設置されている。この厚さ測定用変位計４２４によれば、上側電極４２４ａと下側電極４２４ｂ（図１１参照）とで半導体ウェハ１３１を挟み込むように配置することで、この半導体ウェハ１３１の厚さを、非接触で測定することができる。厚さ測定を行う時、この厚さ測定用変位計４２４を駆動機構４２５が移動させることにより、上側電極４２４ａ及び下側電極４２４ｂは、半導体ウェハ１３１の中心部まで移動する。一方、厚さ測定を行わないとき、上側電極４２４ａ及び下側電極４２４ｂは、半導体ウェハ１３１の周縁部外側の厚さ基準板（図示せず）の配置位置まで退避している。
【００４３】
図１２及び図１３は、ウェハ保持機構２１０の全体構成を示す斜視図である。
【００４４】
図１２は、テーブル設置部４１０の昇降板４１３を最上昇位置まで上昇させた状態を示している。これにより、ウェハ受渡部４１４ａ，４１４ｂを最上昇位置まで上昇させることができ、その結果、装置前室１２０の搬送アーム１２３（図２参照）が、半導体ウェハ１３１を、ウェハ受渡部４１４ａ，４１４ｂの爪部４１５ａ，４１５ｂに載置できる状態になる。
【００４５】
図１３は、テーブル設置部４１０の昇降板４１３を下降させて、半導体ウェハ１３１を、ウェハ保持部４２２ａ，４２２ｂ，４２２ｃに保持させた状態を示している。上述のように、駆動機構４２３がウェハ保持部４２２ａを半導体ウェハ１３１へ接近する方向に移動させて、これらウェハ保持部４２２ａ，４２２ｂ，４２２ｃにそれぞれ設けられた爪部４２２ｄで挟み込むことにより、その半導体ウェハ１３１を保持することができる。
【００４６】
次に、上側光学系２２０及び下側光学系２３０の構成について、図４、図５及び図１４を用いて説明する。
【００４７】
図４及び図５において、上側光学系２２０は、ウェハ保持機構２１０の上方に配置されて、その半導体ウェハ１３１の上面に、測定光（図１４の上側測定光Ｐ１）を略垂直に照射する。また、下側光学系２３０は、ウェハ保持機構２１０の下方に配置されて、その半導体ウェハ１３１の下面に、測定光（図１４の下側測定光Ｐ２）略垂直に照射する。
【００４８】
図１４の上側光学系２２０において、上側レーザ光源５１１から出力された上側測定光Ｐ１は、第１上側レンズ５１２で屈折して、上側ビームスプリッタ５１３を透過し、更に、第２上側レンズ５１４で平行光となって、上側基準板５１５に達する。この上側基準板５１５は、照射された上側測定光Ｐ１の一部を反射し、他を透過させる。
【００４９】
上側基準板５１５を透過した上側測定光Ｐ１は、半導体ウェハ１３１の表面で反射して、上側基準板５１５を再度透過する。これにより、半導体ウェハ１３１の表面で反射した上側測定光Ｐ１は、上側基準板５１５で反射した上側測定光Ｐ１と、合波される。
【００５０】
合波された上側測定光Ｐ１は、第２上側レンズ５１４を透過して、上側ビームスプリッタ５１３で屈折し、更に第３上側レンズ５１６を透過して、上側カメラ５１７に受光される。
【００５１】
ここで、半導体ウェハ１３１で反射した上側測定光Ｐ１と、上側基準板５１５で反射した上側測定光Ｐ１との光路差は、この半導体ウェハ１３１の表面の凹凸に応じて異なる。このため、上側カメラ５１７に受光した上側測定光Ｐ１には干渉縞が発生する。演算処理部１１３は、この干渉縞を用いて、半導体ウェハ１３１の上面の平面度を演算する。
【００５２】
同様に、図１４の下側光学系２３０において、下側レーザ光源５２１から出力された下側測定光Ｐ２は、第１下側レンズ５２２、下側ビームスプリッタ５２３、第２下側レンズ５２４を透過して、下側基準板５２５に達する。この下側基準板５２５は、照射された下側測定光Ｐ２の一部を反射し、他を透過させる。
【００５３】
下側基準板５２５を透過した下側測定光Ｐ２は、半導体ウェハ１３１の表面で反射して、下側基準板５２５を透過することにより、下側基準板５２５で反射した下側測定光Ｐ２と合波される。
【００５４】
合波された下側測定光Ｐ２は、第２下側レンズ５２４、下側ビームスプリッタ５２３お及び第３下側レンズ５２６を透過して、下側カメラ５２７に受光される。
【００５５】
そして、上述の上側光学系２２０の場合と同様の理由により、下側カメラ５２７に受光した下側測定光Ｐ２の干渉縞から、演算処理部１１３が、半導体ウェハ１３１の下面の平面度を演算することができる。
【００５６】
また、演算処理部１１３は、上側光学系２２０の測定結果と下側光学系２３０の測定結果とを比較することにより、半導体ウェハ１３１の平坦度を演算することができる。上述のように、この実施の形態１では半導体ウェハ１３１として小口径のものを使用しているので、半導体ウェハ１３１の自重によるたわみが非常に小さく、従って、この半導体ウェハ１３１を水平に載置した場合でも、平面度の大きさを正確に測定できる。
【００５７】
更に、演算処理部１１３は、厚さ測定用変位計４２４を制御して、半導体ウェハ１３１の中央部分の厚さを測定することができる。そして、この厚さ測定結果を用いて、上側光学系２２０及び下側光学系２３０で測定した半導体ウェハ１３１の表面の平坦度（相対値）を、半導体ウェハ１３１の厚さの絶対値の偏差に変換することができる。
【００５８】
次に、この実施の形態１に係る小型表面形状測定装置１００の動作を説明する。
【００５９】
まず、テーブル設置部４１０の昇降板４１３が、最上昇位置まで上昇した状態（すなわち、ウェハ受渡部４１４ａ，４１４ｂが最上昇位置まで上昇した状態）に設定される（図１２参照）。
【００６０】
次に、装置前室１２０（図１、図２参照）の容器載置台１２１に、ウェハ搬送容器（図示せず）が載置され、押さえレバー１２２で固定される。
【００６１】
そして、装置前室１２０が、ウェハ搬送容器内の半導体ウェハ１３１を下側から取り出して、搬送アーム１２３の先端部に保持させる。更に、この搬送アーム１２３を伸延させて、半導体ウェハ１３１を測定室１１０内に搬送し、ウェハ受渡部４１４ａ，４１４ｂの爪部４１５ａ，４１５ｂに載置する。その後、搬送アーム１２３は縮退して、装置前室１２０内まで退避する。
【００６２】
続いて、テーブル設置部４１０の昇降板４１３が下降して、この半導体ウェハ１３１を、ウェハ保持部４２２ａ〜４２２ｃの位置まで下降させる。そして、駆動機構４２３がウェハ保持部４２２ａを前進させることにより、半導体ウェハ１３１の周縁部が、ウェハ保持部４２２ａ〜４２２ｃの爪部４２２ｄによって挟み込まれ、これにより、この半導体ウェハ１３１がウェハ保持部４２２ａ〜４２２ｃに保持された状態になる（図１３参照）。
【００６３】
更に、昇降板４１３が下降して、ウェハ受渡部４１４ａ，４１４ｂがワークテーブル部４２０の下方にまで退避する。
【００６４】
そして、保持力調整部４１６により、駆動機構４２３がウェハ保持部４２２ａを僅かに後退させて、爪部４２２ｄが半導体ウェハ１３１の周縁部を押圧する力を解除する。これにより、この押圧力による半導体ウェハ１３１の撓みを無くした状態で、平坦度等の測定（後述）を行うことができる。なお、半導体ウェハ１３１の撓みが測定精度を実質的に低下させることが無いような、非常に小さい押圧力が加えられた状態で、平坦度等を測定しても良い。
【００６５】
更に、ウェハ保持機構２１０に設けたテーブル支持部４１７ａ，４１７ｂの高さをそれぞれ調整することによって、ワークテーブル部４２０の傾きを調整する。
【００６６】
その後、演算処理部１１３が、上側光学系２２０、下側光学系２３０及び厚さ測定変位計４２４を制御し、上述のようにして、半導体ウェハ１３１の平坦度等を測定する。
【００６７】
以上説明したように、この実施の形態１によれば、ウェハ保持機構２１０が半導体ウェハ１３１を略水平に保持した状態で、この半導体ウェハ１３１の表裏両面に対して、上側光学系２２０及び下側光学系２３０から略垂直に測定光を照射する構成としたので、小型表面形状測定装置１００の省スペース化を図れると共に、半導体ウェハ１３１の振動の影響を低減して高精度の表面形状測定を行うことが容易になる。
【００６８】
また、この実施の形態１によれば、このテーブル設置部４１０のウェハ受渡部４１４ａ，４１４ｂは、ワークテーブル部４２０の挿通孔４２１ｂ，４２１ｃに挿通されて上昇した状態で半導体ウェハ１３１を受け取り、その後で下降して、ワークテーブル部４２０のウェハ保持部４２２ａ〜４２２ｃに半導体ウェハ１３１を受け取らせて保持させる構成としたので、そのワークテーブル部４２０の上側に設けた機構でウェハ保持部４２２ａ〜４２２ｃまで半導体ウェハ１３１を搬送して保持させるよりも、構造が簡単で省スペース化が容易である。
【００６９】
更に、この実施の形態１によれば、半導体ウェハ１３１よりも大口径のワークテーブル部４２０の傾きを調整することとし、これによって半導体ウェハ１３１の傾きを調整するので、この半導体ウェハ１３１の傾きを直接調整する場合と比較して、高精度の傾き調整が容易である。
【００７０】
加えて、この実施の形態１によれば、ウェハ保持部４２２ａ〜４２２ｃが、半導体ウェハ１３１の周縁部を３個所以上から内側に挟み込むことによって、その半導体ウェハ１３１を固定・保持するので、上下両方向から測定光を平坦度評価領域全域について、保持部の、処理基板に当接する部分に遮られること無しに、照射できる状態で、この半導体ウェハ１３１を保持できる。
【００７１】
また、この実施の形態１によれば、ワークテーブル部４２０に厚さ測定用変位計４２４を設けたので、半導体ウェハ１３１の平坦度に加えて、厚さの絶対値を測定することができる。
【００７２】
更に、この実施の形態１によれば、半導体ウェハ１３１として、径が２０ｍｍ以下のものを使用するので、水平に保持した状態でも、半導体ウェハ１３１の自重による撓みが殆ど無く、従って、正確な平面度と平坦度との測定を容易に行うことができる。
【００７３】
なお、この実施の形態１では、半導体ウェハ１３１を検査する小型表面形状測定装置１００を例に採って説明したが、本発明は、他の種類の基板（例えばサファイア基板等の絶縁性基板や、アルミニウム基板等の導電性基板）や、非円盤形状（例えば矩形）の処理基板を検査する装置にも適用することができる。
【００７４】
また、この実施の形態１では、本発明を例えば約０．５インチの小口径半導体ウェハ１３１の検査装置に適用した場合を例に採って説明したが、例えば８インチや１２インチ等の大口径半導体ウェハを検査する装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００７５】
１００  小型平坦度度検査装置
１１０  測定室
１１１  測定部
１１３  演算処理部
１２０  装置前室
１２１  容器載置台
１２２  押さえレバー
１２４  操作釦
１３１  半導体ウェハ
２１０  ウェハ保持機構
２２０  上側光学系
２３０  下側光学系
４１０  テーブル設置部
４１４ａ，４１４ｂ  ウェハ受渡部
４１７ａ，４１７ｂ，４１７ｃ  テーブル支持部
４２０  ワークテーブル部
４２１  ワークテーブル本体
４２２ａ，４２２ｂ，４２２ｃ  ウェハ保持部
４２４  厚さ測定用変位計
【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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【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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【図１４】
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