DE112008001104B4 - Vorrichtung zur Halbleiterwafer-Bearbeitung und Verfahren sowie Vorrichtung zur Ermittlung einer Bezugswinkelposition - Google Patents

Vorrichtung zur Halbleiterwafer-Bearbeitung und Verfahren sowie Vorrichtung zur Ermittlung einer Bezugswinkelposition Download PDF

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Abstract

Halbleiterwafer-Bearbeitungsvorrichtung, die einen Halbleiterwafer (100), der mit einer Bezugswinkelposition darin eingebracht worden ist, an seinem Umfang unter Rotieren bearbeitet, umfassend eine Bildgebungseinheit (10, 10a, 10b, 10c), die derart angeordnet ist, dass sie einem Randabschnitt (101) des Halbleiterwafers (100) zugewandt ist, ein Bild des Randabschnitts (101) in Richtung seines Umfangs aufnimmt und ein Bildsignal ausgibt, und eine Bildinformationserzeugungseinrichtung (20) zum Erzeugen von Bildinformation über den Randabschnitt (101) des Halbleiterwafers (100) aus dem Bildsignal, das von der Bildgebungseinheit (10, 10a, 10b, 10c) ausgegeben wird, eine Randinformations-Erzeugungseinrichtung (20) zum Ermitteln der Gestalt eines Randabschnitts (101) an einer Mehrzahl Rotationswinkelpositionen des Halbleiterwafers (100) aus der Bildinformation und zum Erzeugen von Randinformation, die die Gestalt bei den Rotationswinkelpositionen anzeigt, und eine Vorrichtung zum Ermitteln der Bezugswinkelposition des Halbleiterwafers (100), an der der Randabschnitt (101) eine festgelegte Gestalt oder einen festgelegten Durchmesser hat, auf Basis der Randinformation, die für die Mehrzahl Rotationswinkelpositionen erzeugt wurde, wobei die Bildgebungseinheit (10, 10a, 10b, 10c) Bilder von einer Mehrzahl Oberflächen (100a, 100b) aufnimmt, die den Randabschnitt bilden, und entsprechende Bildsignale ausgibt, und die Randinformationserzeugungseinrichtung (20) die Randinformation aus Bildinformation erzeugt, die der Mehrzahl Oberflächen (100a, 100b) entspricht, die den Randabschnitt bilden.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines Halbleiterwafers, insbesondere der mit einer Bezugswinkelposition in Umfangsrichtung eingestellt ist, unter Rotieren, ein Verfahren zum Nachweis einer Bezugswinkelposition und einen Halbleiterwafer, der mit der Vorrichtung zur Halbleiterwaferbearbeitung bearbeitet werden soll.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Bisher hat man zur Ermittlung der Kristallorientierung eines Halbleiterwafers in der Regel eine U- oder V-förmige Kerbe am Außenrand hergestellt. Bei diesem Verfahren wird die Kerbe derart hergestuellt, dass ihre Position einen festgelegten Winkel in Bezug zur Kristallorientierung bildet oder die Position der Kerbe und die Kristallorientierung in einer sonstigen festgelegten Beziehung zueinander stehen. Zur Herstellung eines ”kerbenlosen” Wafers gibt es ferner ein Verfahren, bei dem anstelle einer Kerbe eine Kennzeichnung mittels Lasermarkierung hergestellt wird, wodurch die Kristallorientierung auf der Hauptoberfläche des Halbleiterwafers sichtbar ist (siehe Patentliteratur 1). Weiterhin ist das Verfahren zu berücksichtigen, bei dem man auf die Randstirnfläche des Halbleiterwafers eine Kennzeichnung aufbringt, die verschiedene Informationen über den Halbleiterwafer enthält (siehe Patentliteratur 2), wodurch eine Kennzeichnung hergestellt wird, die die Kristallorientierung auf der Randstirnfläche zeigt.
    Patentliteratur 1: JP H10-256 106 A
    Patentliteratur 2: JP 2002-353 080 A
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Technisches Problem
  • Bei einem Halbleiterwafer mit einer Kerbe auf dem Rand sind die Verfahrensbedingungen für den Abschnitt mit der Kerbe und für andere Abschnitte unterschiedlich. Wird zum Beispiel ein Resistfilm auf der Vorderseite des Halbleiterwafers hergestellt, bewegt sich der Resist von dem Abschnitt mit der Kerbe kreisförmig zur Rückseite und verursacht möglicherweise eine Kontamination der Rückseite. Bei der Bearbeitung zum Formen der Stirnfläche, wodurch gleichmäßige Arbeitsbedingungen für das nächste Verfahren erhalten werden (zum Beispiel die Bearbeitung im Schrägflächen-CMP-Schritt oder die Bearbeitung im Schrägflächenpolierschritt), unterscheidet sich der Abschnitt mit der Kerbe in seiner Struktur stark von den anderen Abschnitten, so dass eine separate Vorbehandlung notwendig wird. Dies ist ineffizient.
  • Auch bei dem Verfahren, bei dem auf der Hauptoberfläche des Halbleiterwafers mittels Lasermarkierung eine Kennzeichnung hergestellt wird, die die Kristallorientierung zeigt, treten Probleme auf. Zum Beispiel kann die Flachheit in der Nähe der Kennzeichnung nicht aufrechterhalten werden und der Resistfilm oder ein anderer Beschichtungsfilm, der die Vorderseite bedeckt, lässt sich aufgrund von Oberflächenablösung leicht abziehen. Dies wird zu einer Quelle für Staubentwicklung. In den letzten Jahren ist man sich zudem in Verbindung mit der zunehmenden Dichte von Halbleitervorrichtungen immer stärker bewusst geworden, dass eine Bearbeitung, die zu einer Staubentwicklungsquelle werden kann, sogar an der Randstirnfläche nicht wünschenswert ist. Da es sogar bei dem Verfahren zur Herstellung einer Kennzeichnung der Kristallorientierung auf der Randstirnfläche eines Halbleiterwafers durch Oberflächenablösung in der Nähe der Kennzeichnung zum Abziehen des Beschichtungsfilms kommt, was eine Staubentwicklungsquelle bilden kann, ist dies somit kein wünschenswertes Verfahren. Aus diesem Grund wird gefordert, dass man einen Indikator, der eine Bezugswinkelposition zum Identifizieren der Kristallorientierung eines Halbleiterwafers usw. zeigt, ohne Herstellung einer Kerbe oder einer Kennzeichnung plaziert. Weiterhin wird gefordert, dass diese Bezugswinkelposition eines Halbleiterwafers ermittelt werden kann.
  • Die Erfindung wurde angesichts dieser Situation gemacht und stellt eine Vorrichtung zur Halbleiterwaferbearbeitung und ein Verfahren zur Ermittlung einer Bezugswinkelposition, wodurch man die Bezugswinkelposition von einem Halbleiterwafer, der mit dieser Bezugswinkelposition eingestellt worden ist, richtig ermitteln kann, und einen Halbleiterwafer bereit, bei dem eine Bezugswinkelposition geeignet eingestellt worden ist.
  • Technische Lösung
  • Mit der erfindungsgemäßen Halbleiterwafer-Bearbeitungsvorrichtung wird ein Halbleiterwafer, der mit einer Bezugswinkelposition eingestellt worden ist, an seinem Umfang unter Rotieren bearbeitet. Sie verfügt über eine Randinformationserzeugungseinrichtung, mit der die Gestalt oder der Durchmesser von einem Randabschnitt bei einer Anzahl an Rotationswinkelpositionen des Halbleiterwafers ermittelt wird und Randinformation erzeugt wird, die die Gestalt oder den Durchmesser bei den Rotationswinkelpositionen anzeigt, sowie über eine Vorrichtung zur Ermittlung der Bezugswinkelposition zum Ermitteln der Bezugswinkelposition des Halbleiterwafers, an der der Randabschnitt eine festgelegte Gestalt oder einen festgelegten Durchmesser hat, auf Basis der Randinformation, die für die Anzahl an Rotationswinkelpositionen erzeugt wurde.
  • Wenn die Gestalt oder der Durchmesser des Randabschnitts und die Bezugswinkelposition am Halbleiterwafer verknüpft sind, ist es gemäß dieser Konfiguration möglich, unter Ermitteln dieser Gestalt oder dieses Durchmessers und auf Basis der zugehörigen Information, d. h. der Randinformation, die Bezugswinkelposition des Halbleiterwafers zu ermitteln.
  • Zudem kann die erfindungsgemäße Halbleiterwafer-Bearbeitungsvorrichtung eine Einrichtung zum Identifizieren der Kristallorientierung aufweisen, mit der eine Kristallorientierung des Halbleiterwafers auf Basis einer Bezugswinkelposition identifiziert wird, die mit der Einrichtung zur Ermittlung der Bezugswinkelposition ermittelt wird.
  • Wenn die Bezugswinkelposition und die Kristallorientierung am Halbleiterwafer verknüpft sind, ist es gemäß dieser Konfiguration möglich, die Kristallorientierung auf Basis der ermittelten Bezugswinkelposition zu identifizieren.
  • In der erfindungsgemäßen Halbleiterwafer-Bearbeitungsvorrichtung kann die Randinformationserzeugungseinrichtung eine Bildgebungseinheit aufweisen, die derart angeordnet ist, dass sie einem Randabschnitt des Halbleiterwafers zugewandt ist, ein Bild von dem Randabschnitt in Richtung seines Umfangs aufnimmt und ein Bildsignal ausgibt, sowie eine Bildinformationserzeugungseinrichtung, die Bildinformation über den Randabschnitt des Halbleiterwafers aus dem Bildsignal erzeugt, das von der Bildgebungseinheit ausgegeben wird, und Information über die Gestalt des Randabschnitts bei der Anzahl an Rotationswinkelpositionen aus der Bildinformation in Form von Randinformation erzeugen kann.
  • Gemäß dieser Konfiguration wird Bildinformation erzeugt, die den Randabschnitt des Halbleiterwafers zeigt, sowie aus der Bildinformation Randinformation erzeugt, die die Gestalt des Randabschnitts zeigt. So lässt sich die Gestalt des Randabschnitts genau identifizieren.
  • In der erfindungsgemäßen Halbleiterwafer-Bearbeitungsvorrichtung kann zudem die Bildgebungseinheit Bilder von einer Anzahl an Oberflächen aufnehmen, die den Randabschnitt bilden, und entsprechende Bildsignale ausgeben. Die Randinformationserzeugungseinrichtung kann die Randinformation aus Bildinformation erzeugen, die der Anzahl an Oberflächen entspricht, die den Randabschnitt bilden.
  • Der Randabschnitt eines üblichen Halbleiterwafers umfasst eine Anzahl an Oberflächen, beispielsweise eine Randstirnfläche, eine Randschrägfläche, die von einem Rand einer Hauptoberfläche (ersten Hauptoberfläche) abgeschrägt ist, und eine zweite Randschrägfläche, die von einem Rand einer anderen Hauptoberfläche (zweiten Hauptoberfläche) abgeschrägt ist. Durch Aufnehmen von Bildern von der Anzahl an Oberflächen, die den Randabschnitt bilden, und durch Erzeugen von Randinformation aus der Bildinformation, die den Oberflächen entspricht, kann man in diesem Fall aufgrund der oben genannten Konfiguration die Gestalten des Randabschnitts aus der Randinformation genau identifizieren.
  • In der erfindungsgemäßen Halbleiterwafer-Bearbeitungsvorrichtung kann die Randinformationserzeugungsvorrichtung zudem Information erzeugen, die die Gestalt des Halbleiterwafers bei der Anzahl an Rotationswinkelpositionen als Randinformation anzeigt. Die Einrichtung zur Ermittlung der Bezugswinkelposition kann auf Basis der Randinformation bei den verschiedenen Rotationswinkelpositionen eine Rotationswinkelposition unter Angabe eines festgelegten Durchmessers als Bezugswinkelposition ermitteln.
  • Bei dieser Konfiguration werden die Durchmesser bei den verschiedenen Rotationswinkelpositionen aus der Randinformation ermittelt, die die jeweilige Gestalt bei der Anzahl von Rotationswinkelpositionen anzeigt. Die Bezugswinkelposition, die den festgelegten Durchmesser angibt, wird ermittelt, wenn bei einem gerade untersuchten Halbleiterwafer ein festgelegter Durchmesser an der Bezugswinkelposition erreicht ist.
  • In der erfindungsgemäßen Halbleiterwafer-Bearbeitungsvorrichtung kann die Randinformationserzeugungseinrichtung zudem eine Lichtprojektionseinheit besitzen, die derart angeordnet ist, dass sie dem Halbleiterwafer-Randabschnitt von einer ersten Hauptoberfläche her zugewandt ist, und die Licht auf den Randabschnitt und seine Umgebung projiziert, sowie eine Lichtempfangseinheit, die derart angeordnet ist, dass sie dem Halbleiterwafer-Randabschnitt von einer zweiten Hauptoberfläche her zugewandt ist, Licht von der Lichtprojektionseinheit empfängt und Information erzeugen kann, die aus dem Lichtempfangszustand der Lichtempfangseinheit die Durchmesser an den Rotationswinkelpositionen als Randinformation anzeigt.
  • Wenn die Lichtprojektionseinheit Licht auf den Randabschnitt und seine Umgebung projiziert, wird bei dieser Konfiguration ein Teil des Lichts durch den Halbleiterwafer (Randabschnitt) reflektiert. Die Lichtempfangseinheit empfängt das Licht, das nicht reflektiert worden ist, so dass die Position des Randabschnitts in Durchmesserrichtung durch diesen Lichtempfangszustand identifiziert und der Durchmesser des Halbleiterwafers aus dieser Position in Durchmesserrichtung erhalten werden kann.
  • In der erfindungsgemäßen Halbleiterwafer-Bearbeitungsvorrichtung kann zudem die Randinformationserzeugungseinrichtung eine Bildgebungseinheit besitzen, die derart angeordnet ist, dass sie dem Randabschnitt des Halbleiterwafers von einer ersten Hauptoberflächenseite her zugewandt ist, nacheinander Bilder von dem Randabschnitt in Umfangsrichtung aufnimmt und Bildsignale ausgibt, sowie eine Bildinformationserzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Bildinformation von dem Randabschnitt aus den Bildsignalen der Bildgebungseinheit, die aus der Bildinformation Informationen über die Durchmesser bei der Anzahl an Rotationswinkelpositionen in Form von Randinformation erzeugen kann.
  • Gemäß dieser Konfiguration kann die Position des Randabschnitts in Durchmesserrichtung anhand von Bildinformation identifiziert werden, die mittels Aufnehmen von Bildern erhalten wird, und der Durchmesser des Halbleiterwafers kann aus der Position in Durchmesserrichtung erhalten werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung der Bezugswinkelposition von einem Halbleiterwafer dient zur Ermittlung einer Bezugswinkelposition, während ein Halbleiterwafer, der mit einer Bezugswinkelposition in Umfangsrichtung eingestellt worden ist, unter Rotieren bearbeitet wird. Es umfasst einen Randinformationserzeugungsschritt, bei dem eine Gestalt oder ein Durchmesser von einem Randabschnitt an einer Anzahl Rotationswinkelpositionen des Halbleiterwafers ermittelt wird und Randinformation erzeugt wird, die die Gestalt oder den Durchmesser bei den Rotationswinkelpositionen anzeigt. Weiterhin umfasst es einen Bezugswinkelpositionsermittlungsschritt, in dem die Bezugswinkelposition des Halbleiterwafers, an der der Randabschnitt eine festgelegte Gestalt aufweist oder einen festgelegten Durchmesser hat, auf Basis der Randinformation ermittelt wird, die für die Anzahl an Rotationswinkelpositionen erzeugt wurde.
  • Vorteile der Erfindung
  • Wenn die Gestalt oder der Durchmesser des Randabschnitts bei einem Halbleiterwafer und die Bezugswinkelposition miteinander verknüpft sind, lässt sich erfindungsgemäß die Bezugswinkelposition von einem Halbleiterwafers auf Basis der entsprechenden Information, d. h. der Randinformation, ermitteln, indem man diese Gestalt oder diesen Durchmesser ermittelt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Es zeigt/zeigen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht von einem Halbleiterwafer gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 2A eine Draufsicht von einem ersten detaillierten Beispiel für die Konfiguration des in 1 dargestellten Halbleiterwafers (erster Halbleiterwafer);
  • 2B einen Querschnitt entlang der Linie A-A (a) und einen Querschnitt entlang der Linie B-B in 2A;
  • 3A eine Draufsicht von einem zweiten detaillierten Beispiel für die Konfiguration des in 1 dargestellten Halbleiterwafers (zweiter Halbleiterwafer);
  • 3B einen Querschnitt entlang der Linie A-A (a) und einen Querschnitt entlang der Linie B-B in 3A
  • 4A eine Draufsicht von einem dritten detaillierten Beispiel für die Konfiguration des in 1 dargestellten Halbleiterwafers (dritter Halbleiterwafer);
  • 4B einen Querschnitt entlang der Linie A-A (a) und einen Querschnitt entlang der Linie B-B in 4A
  • 5 ein Blockdiagramm, das schematisch Abschnitte von einer Halbleiterwafer-Bearbeitungsvorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 6 eine schematische Darstellung von einem Beispiel für die Anordnung von drei CCD-Kameras (Bildgebungseinheiten) in Bezug auf einen Halbleiterwafer in einer Halbleiterwafer-Bearbeitungsvorrichtung;
  • 7 eine schematische Darstellung von einem weiteren Beispiel für die Anordnung von drei CCD-Kameras (Bildgebungseinheiten) in Bezug auf einen Halbleiterwafer in einer Halbleiterwafer-Bearbeitungsvorrichtung;
  • 8 ein Fließschema von einem Bildaufnahmeschritt anhand einer Bearbeitungseinheit;
  • 9 eine Ansicht zur Veranschaulichung der Winkelposition von einem Halbleiterwafer;
  • 10 eine Ansicht, die darstellt, dass sich die Bildstelle von einem Halbleiterwafer und ein Bild entsprechen;
  • 11 ein Fließschema von einem Schritt zur Ermittlung der Randgestalt durch eine Bearbeitungseinheit;
  • 12 ein Fließschema von einem Schritt zur Ermittlung der Kristallorientierung durch eine Bearbeitungseinheit, wenn ein erster Halbleiterwafer untersucht wird;
  • 13 ein erstes Beispiel für die Konfiguration der Winkelinformation;
  • 14 ein Bild von einer ersten Randschrägfläche von einem ersten Halbleiterwafer, ein Bild von einer Randstirnfläche, ein Bild von einer zweiten Randschrägfläche und die Entsprechung mit Längendaten für die erste Randschrägfläche, Längendaten für die Randstirnfläche und Längendaten für die zweite Randschrägfläche;
  • 15 ein Fließschema von einem Schritt zur Ermittlung der Kristallorientierung durch eine Bearbeitungseinheit, wenn ein zweiter Halbleiterwafer untersucht wird;
  • 16 ein zweites Beispiel für die Konfiguration der Winkelinformation;
  • 17 ein Bild von einer ersten Randschrägfläche von einem zweiten Halbleiterwafer, ein Bild von einer Randstirnfläche, ein Bild von einer zweiten Randschrägfläche und die Entsprechung mit Längendaten für die erste Randschrägfläche, Längendaten für die Randstirnfläche und Längendaten für die zweite Randschrägfläche;
  • 18 ein Beispiel für die Anordnung einer Lichtprojektionseinheit und einer Lichtempfangseinheit in einer Halbleiterwafer-Bearbeitungsvorrichtung;
  • 19 ein Fließschema von einem Schritt zur Ermittlung des Durchmessers durch eine Bearbeitungseinheit auf Basis eines Signals von einer Lichtempfangseinheit;
  • 20 ein Fließschema Schritt zur Ermittlung der Kristallorientierung durch eine Bearbeitungseinheit, wenn ein erster Halbleiterwafer untersucht wird;
  • 21 die Veränderung der Durchmesserdaten von einem ersten Halbleiterwafer in Bezug auf die Bewegung der Winkelposition;
  • 22 ein Fließschema Schritt zur Ermittlung der Kristallorientierung durch eine Bearbeitungseinheit, wenn ein zweiter und ein dritter Halbleiterwafer untersucht wird;
  • 23 die Veränderung der Durchmesserdaten von einem zweiten und dritten Halbleiterwafer in Bezug auf die Bewegung der Winkelposition;
  • 24 ein Schema von einem Beispiel für eine Anordnung, wenn zwei Sätze von Lichtprojektionseinheiten und Lichtempfangseinheiten verwendet werden;
  • 25 eine schematische Ansicht von Kameras, die die Lichtprojektionseinheit und die Lichtempfangseinheit ersetzen.
  • BESTE AUSFÜHUNGSFORM DER ERFINDUNG
  • Im Folgenden werden die Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht von einem untersuchten Halbleiterwafer aus Silizium gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Der in 1 dargestellte scheibenförmige Halbleiterwafer 100 ist nicht mit einer Kerbe als Indikator für eine Bezugswinkelposition zum Identifizieren der Kristallorientierung versehen; er ist somit ein so genannter ”kerbenloser” Wafer. Der Rand dieses Halbleiterwafers 100, d. h. der Randabschnitt 101, umfasst eine Randstirnfläche 101a des Halbleiterwafers 100, eine erste Randschrägfläche 101b, die vom Rand einer Hauptoberfläche 100a (zum Beispiel einer rund geformten Oberfläche der Vorderseite, erste Hauptoberfläche) des Halbleiterwafers 100 abgeschrägt ist, und eine zweite Randschrägfläche 101c, die vom Rand einer anderen Hauptoberfläche 100b (zum Beispiel einer rund geformten rückseitigen Oberfläche, zweite Hauptoberfläche) des Halbleiterwafers 100 abgeschrägt ist.
  • Es werden detaillierte Beispiele für die Konfiguration von drei Typen des in 1 dargestellten Halbleiterwafers erläutert.
  • 2A zeigt eine Draufsicht auf ein erstes detailliertes Beispiel für die Konfiguration des in 1 dargestellten Halbleiterwafers (im Folgenden als ”erster Halbleiterwafer 100-1” bezeichnet). 2B zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A (a) und eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in 2A. 3A ist eine Draufsicht auf ein zweites detailliertes Beispiel für die Konfiguration des in 1 dargestellten Halbleiterwafers (im Folgenden als ”zweiter Halbleiterwafer 100-2” bezeichnet). 3B zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A (a) und eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in 3A. 4A ist weiterhin eine Draufsicht auf ein drittes detailliertes Beispiel für die Konfiguration des in 1 dargestellten Halbleiterwafers (im Folgenden als ”dritter Halbleiterwafer 100-3” bezeichnet). 4B zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A (a) und eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in 4A. Man beachte, dass die Draufsichten (2A, 3A und 4A) so dargestellt sind, dass der Randabschnitt 101 betont ist und die tatsächlichen Abmessungen nicht genau wiedergeben.
  • Siehe 2A und 2B: Der Randabschnitt 101 des ersten Halbleiterwafers 100-1 (der Abschnitt, durch den die Linie B-B geht) ist in einer Richtung vertikal zur Durchmesserrichtung des ersten Halbleiterwafers 100-1 in einem Ausmaß teilweise weggeschnitten, das die Gestalten (runden Gestalten) der ersten Hauptoberfläche 100a und der zweiten Hauptoberfläche 100b nicht beeinflusst, d. h. in einem Ausmaß, das nicht auf die erste Hauptoberfläche 100a und die zweite Hauptoberfläche 100b übergreift, wodurch eine flache Oberfläche 102 gebildet wird. Diese flache Oberfläche 102 ist zu einer Bezugswinkelposition hin hergestellt, von der zuvor festgestellt wurde, dass es sich um eine Position handelt, die einen festgelegten Winkel in Bezug auf die Kristallorientierung des ersten Halbleiterwafers 100-1 bildet. Genauer gesagt, wird die flache Oberfläche 102 derart hergestellt, dass eine Gerade, die den Mittelteil dieser flachen Oberfläche 102 und den Mittelpunkt von dem Kreis des ersten Halbleiterwafers 101-1 verbindet, einen festgelegten Winkel in Bezug auf die Kristallorientierung des ersten Halbleiterwafers 101-1 bildet (und auch mit der Kristallorientierung übereinstimmen kann). Im Folgenden wird die flache Oberfläche 102 als die ”zur Ermittlung der Kristallorientierung verwendete flache Oberfläche 102” bezeichnet. Aufgrund dieser Konfiguration ist die Randstirnfläche 101a an der Bezugswinkelposition von dem Randabschnitt 101, an der die zur Ermittlung der Kristallorientierung verwendeten flachen Oberfläche 102 hergestellt worden ist, breiter als die Randstirnfläche 101a an anderen Winkelpositionen (die zur Ermittlung der Kristallorientierung verwendete flache Oberfläche 102 ist breiter, d. h. länger in vertikaler Richtung in 2B(b)). Entsprechend werden dadurch die erste Randschrägfläche 101b und die zweite Randschrägfläche 101c in Durchmesserrichtung schmaler als an anderen Winkelpositionen.
  • Siehe 3A und 3B: Der zweite Halbleiterwafer 100-2 hat in der Durchmesserrichtung des Randabschnitts 101 eine Länge (Breite), die mit den Außenseiten der ersten Hauptoberfläche 100a und der zweiten Hauptoberfläche 100b übereinstimmt, nicht an allen Winkelpositionen in Umfangsrichtung konstant ist und insgesamt eine elliptische Form bildet. An dem Abschnitt mit maximalem Durchmesser ist die Randstirnfläche 101a schmaler als an anderen Abschnitten und die erste Randschrägfläche 101b und die zweite Randschrägfläche 101c sind in Durchmesserrichtung breiter als an anderen Abschnitten. An dem Abschnitt mit dem minimalen Durchmesser ist dagegen die Randstirnfläche 101a breiter als an anderen Abschnitten und die erste Randschrägfläche 101b und die zweite Randschrägfläche 101c sind in Durchmesserrichtung schmaler als an anderen Abschnitten. Die Breiten in Durchmesserrichtung von der ersten Randschrägfläche 101b und der zweiten Randschrägfläche 101c werden zudem maximal an den Abschnitten, durch die die Linie A-A in 3A geht, sowie minimal an den Abschnitten, durch die die Linie B-B geht. Die Winkelposition in Umfangsrichtung, an der die Breiten in Durchmesserrichtung von der ersten Randschrägfläche 101b und der zweiten Randschrägfläche 101c maximal bzw. minimal werden, wird festgelegt als die Bezugswinkelposition, die einen festgelegten Winkel in Bezug auf die Kristallorientierung des zweiten Halbleiterwafers 100-1 bildet (und die auch mit der Kristallrichtung übereinstimmen kann).
  • Siehe 4A und 4B: Bei dem dritten Halbleiterwafer 100-3 hat der Randabschnitt 101 in Durchmesserrichtung eine Länge (Breite), die konstant gehalten wird, und doch insgesamt eine elliptische Gestalt annimmt. Die Winkelposition in Umfangsrichtung bei dem maximalen bzw. minimalen Durchmesser wird zudem als die Bezugswinkelposition bestimmt, die einen festgelegten Winkel in Bezug auf die Kristallorientierung bildet (und die auch mit der Kristallorientierung übereinstimmen kann).
  • Als nächstes wird die Halbleiterwafer-Bearbeitungsvorrichtung beschrieben, mit der die Kristallorientierung der oben beschriebenen Halbleiterwafer 100-1 bis 100-3 ermittelt werden kann (nachstehend werden diese Halbleiterwafer 100-1 bis 100-3 zusammen als ”Halbleiterwafer 100” bezeichnet).
  • 5 zeigt schematisch die Hauptabschnitte von einer Halbleiterwafer-Bearbeitungsvorrichtung. In dieser Vorrichtung sind eine erste CCD-Kamera 10a, eine zweite CCD-Kamera 10b und eine dritte CCD-Kamera 10c sowie eine Lichtprojektionseinheit 11 und eine Lichtempfangseinheit 12 mit einer Verarbeitungseinheit 20 verbunden, die einen Computer umfasst. Die Verarbeitungseinheit 20 steuert den Antrieb des Rotationsantriebsmotors 50, so dass ein Drehtisch 51, auf dem ein Halbleiterwafer 100 durch einen Ausrichtungsmechanismus horizontal platziert wurde, mit einer festgelegten Geschwindigkeit gedreht wird. Die Verarbeitungseinheit 20 verarbeitet zudem die Bildsignale, die nacheinander von der ersten CCD-Kamera 10a, der zweiten CCD-Kamera 10b und der dritten CCD-Kamera 10c ausgegeben werden, lässt die Lichtprojektionseinheit 11 Licht emittieren und die Lichtempfangseinheit 12 den Lichtempfangszustand ermitteln. Mit der Verarbeitungseinheit 20 ist eine Anzeigeeinheit 40 verbunden. Die Verarbeitungseinheit 20 lässt die Anzeigeeinheit 40 ein Bild usw. auf Basis der Bildinformation anzeigen, die von den oben genannten Bildsignalen erzeugt wird.
  • 6 zeigt ein Beispiel für die Anordnung der drei CCD-Kameras, die die Bildgebungseinheit der Halbleiterwafer-Bearbeitungsvorrichtung darstellen, d. h. eine erste CCD-Kamera 10a, eine zweite CCD-Kamera 10b und eine dritte CCD-Kamera 10c.
  • Der Halbleiterwafer 100 wird zum Beispiel auf dem Drehtisch 51 platziert (siehe 5) und kann zusammen mit dem Drehtisch 51 um seine Rotationsachse Lc rotieren. Die drei CCD-Kameras, d. h. die erste CCD-Kamera 10a, die zweite CCD-Kamera 10b und die dritte CCD-Kamera 10c, sind derart eingestellt, dass sie dem Randabschnitt 101 des Halbleiterwafers 100 auf dem Drehtisch 51 zugewandt sind. Die erste CCD-Kamera 10a ist so eingestellt, dass die der Stirnfläche (Randstirnfläche) 101a von dem Randabschnitt 101 des Halbleiterwafers 100 derart zugewandt ist, dass ein interner CCD-Liniensensor 11a in einer Richtung (Da) verläuft, die die Randstirnfläche 101a im Wesentlichen senkrecht zur Umfangsrichtung (Ds: Richtung vertikal zur Papieroberfläche in 6) schneidet. Die zweite CCD-Kamera 10b ist so eingestellt, dass sie der ersten Randschrägfläche 101b des Halbleiterwafers 100 derart zugewandt ist, dass ein interner CCD-Liniensensor 11b in einer Richtung (Db) verläuft, die die Randschrägfläche 101b im Wesentlichen senkrecht zur Umfangsrichtung (Ds) schneidet. Die dritte CCD-Kamera 10c ist so eingestellt, dass die der zweiten Randschrägfläche 101c des Halbleiterwafers 100 derart zugewandt ist, dass ein interner CCD-Liniensensor 11c in einer Richtung (Dc) verläuft, die die Randschrägfläche 101c im Wesentlichen senkrecht zur Umfangsrichtung (Ds) schneidet.
  • Bei dem Schritt Rotieren des Halbleiterwafers 100 tastet der CCD-Liniensensor 11a der ersten CCD-Kamera 10a nach und nach diese Randstirnfläche 101a in Umfangsrichtung (Ds) ab (Sub-scan). So nimmt die erste CCD-Kamera 10a nach und nach Bilder von der Randstirnfläche 101a in Umfangsrichtung (Ds) auf und gibt Bildsignale in Pixel-Einheiten aus. Bei diesem Schritt tastet ferner der CCD-Liniensensor 11b der zweiten CCD-Kamera 10b nach und nach die erste Randschrägfläche 101b des Halbleiterwafers 100 in Umfangsrichtung (Ds) ab (Subscan). Der CCD-Liniensensor 11c der dritten CCD-Kamera 10c tastet nach und nach die zweite Randschrägfläche 101c in Umfangsrichtung (Ds) ab (Sub-scan). So nimmt die zweite CCD-Kamera 10b Bilder von der ersten Randschrägfläche 101b und die dritte CCD-Kamera 10c Bilder von der zweiten Randschrägfläche 101c in Umfangsrichtung (Ds) auf und gibt Bildsignale in Pixel-Einheiten aus.
  • Man beachte, dass die Bildgebungseinheit, die Bilder von dem Randabschnitt 101 des Halbleiterwafers 100 aufnimmt, nicht die drei CCD-Kameras 10a, 10b und 10c umfassen muss. Siehe 7: Sie kann zum Beispiel auch eine einzelne CCD-Kamera 10 umfassen. In diesem Fall wird ein erster Spiegel 31 nahe der ersten Randschrägfläche 101b am Randabschnitt 101 des Halbleiterwafers 100 und ein zweiter Spiegel 32 nahe der zweiten Randschrägfläche 101c platziert. Die Neigung des ersten Spiegels 31 und des zweiten Spiegels 32 sind derart eingestellt, dass die Richtung, in die das am ersten Spiegel 31 reflektierte Bild von der ersten Randschrägfläche 101b geleitet wird, und die Richtung, in die das am zweiten Spiegel 32 reflektierte Bild von der zweiten Randschrägfläche 101c geleitet wird, parallel zueinander sind.
  • Die CCD-Kamera 10 hat eine Kameralinse 10d und einen Kamerakörper 10e. Der Kamerakörper 10e ist mit einem CCD-Liniensensor ausgestattet und derart gestaltet, dass ein durch die Kameralinse 10d geleitetes Bild an dem CCD-Liniensensor gebildet wird. Die CCD-Kamera 10 hat ein Sichtfeld, das einen Randabschnitt 101 des Halbleiterwafers 100 einschließt, und ist an einer derartigen Position angebracht, dass ein Bild von der ersten Randschrägfläche 101b und ein Bild von der zweiten Randschrägfläche 101c, die durch den oben genannten ersten Spiegel 31 und zweiten Spiegel 32 geleitet werden, auf der Bildgebungsoberfläche des CCD-Liniensensors fokussiert werden.
  • Das Bild von der Randstirnfläche 101a des Halbleiterwafers 100 wird durch die Kameralinse 10d der CCD-Kamera 10 geleitet und auf der Bildgebungsoberfläche des CCD-Liniensensors im Kamerakörper 12 abgebildet. In diesem Fall unterscheiden sich die Länge des Lichtwegs von der ersten Randschrägfläche 101b (der zweiten Randschrägfläche 101c) durch den ersten Spiegel 31 (den zweiten Spiegel 32) zur CCD-Kamera 10 und die Länge des Lichtwegs von der Randstirnfläche 101a zur CCD-Kamera 10. Dadurch wird das Bild von der Randstirnfläche 101a nicht an der Bildgebungsoberfläche im Kamerakörper 10e fokussiert. Deshalb wird eine Korrekturlinse 33 zwischen der Randstirnfläche 101a des Halbleiterwafers 100 und der CCD-Kamera 10 eingesetzt. Durch diese Korrekturlinse und die Kameralinse 10d wird das Bild von der Randstirnfläche 101a des Halbleiterwafers 100 derart geleitet, dass es auf der Bildgebungsoberfläche des CCD-Liniensensors im Kamerakörper 10e fokussiert wird.
  • Aufgrund der optischen Apparatur, die zwischen die CCD-Kamera 10 und den Randabschnitt 101 des Halbleiterwafers 100 eingebracht wird (erster Spiegel 31, zweiter Spiegel 32 und Korrekturlinse 33), werden auf diese Weise die Bilder von der Randstirnfläche 101a, der ersten Randschrägfläche 101b und der zweiten Randschrägfläche 101c derart geleitet, dass sie auf der Bildgebungsoberfläche des CCD-Liniensensors der CCD-Kamera 10 fokussiert werden. Dadurch geben die nacheinander von der CCD-Kamera 10 ausgegebenen Bildsignale die Abschnitte der Randstirnfläche 101a, der ersten Randschrägfläche 101b und der zweiten Randschrägfläche 101c wieder.
  • Als nächstes wird die Arbeitsweise der Verarbeitungseinheit 20 erläutert, die auf den Signale von den drei CCD-Kameras 10a, 10b und 10c basiert. 8 zeigt ein Fließschema von dem Bildaufnahmeschritt durch die Verarbeitungseinheit 20.
  • Die Verarbeitungseinheit 20 lässt den Drehtisch 51, auf dem der Halbleiterwafer 100 platziert wurde, mit einer festgelegten Geschwindigkeit (S1) rotieren. Bei dem Schritt Rotieren des Halbleiterwafers 100 empfängt die Verarbeitungseinheit 20 als Eingabe die Bildsignale, die nacheinander von der ersten CCD-Kamera 10a, der zweiten CCD-Kamera 10b und der dritten CCD-Kamera 10c ausgegeben werden, erzeugt Bildinformation, die den Randabschnitt 101 des Halbleiterwafers 100 zeigt, aus diesen Bildsignalen (zum Beispiel Dunkelheitsdaten in festgelegter Abstufung für jedes Pixel) und speichert diese Bildinformation (Bilddaten) in einem festgelegten Speicher (nicht dargestellt) (S2).
  • Siehe 9: Im Einzelnen werden aus dem Bildsignal von der ersten CCD-Kamera 10a die Bilddaten IAP(θ) erzeugt, die die Randstirnfläche 101a des Halbleiterwafers 100 bei den unterschiedlichen Rotationswinkelpositionen θ der Umfangsrichtung (Ds) von der Startposition θs (θ = 0°) bis zu derselben Position nach einer Umdrehung, d. h. bis zur Endposition θe (360°), zeigen (wobei die Winkelauflösung zum Beispiel der Breite des CCD-Liniensensors 11a entspricht). Aus dem Bildsignal von der zweiten CCD-Kamera 10b werden die Bilddaten IUb(θ) erzeugt, die die erste Randschrägfläche 101b des Halbleiterwafers 100 bei den unterschiedlichen Rotationswinkelpositionen θ zeigen, und aus dem Bildsignal von der dritten CCD-Kamera 10c werden die Bilddaten ILb(θ) erzeugt, die die zweite Randschrägfläche 101c des Halbleiterwafers 100 bei den unterschiedlichen Rotationswinkelpositionen θ zeigen. Diese Bilddaten IAP(θ), IUb(θ) und ILb(θ) werden zudem im Speicher in dem Zustand gespeichert, der der Rotationswinkelposition θ entspricht.
  • Bei dem Schritt der oben genannten Verarbeitung bewertet die Verarbeitungseinheit 20, ob Bilddaten von einer Umdrehung des Halbleiterwafers 100 vollständig erfasst (im Speicher gespeichert) wurden (S3). Wenn Bilddaten von einer Umdrehung des Halbleiterwafers 100 zu Ende erfasst worden sind (JA bei S3), stoppt die Verarbeitungseinheit 20 die Rotation des Drehtischs 51, an dem der Halbleiterwafer 100 platziert wurde (S4). Dann führt die Verarbeitungseinheit 20 eine Verarbeitung zum Anzeigen des Bildes auf Basis der erfassten Bilddaten IAP(θ), IUb(θ) und ILb(θ) durch (S5) und beendet die Verarbeitungsreihe.
  • Man beachte, dass bei Verwendung der einzelnen CCD-Kamera, wie in 7 gezeigt, die Verarbeitungseinheit 20 aus dem Bildsignal von der CCD-Kamera 10 einen Signalabschnitt ausschneidet, der der Randstirnfläche 101a entspricht, einen Signalabschnitt, der der ersten Randschrägfläche 101b entspricht, und einen Signalabschnitt, der der zweiten Randschrägfläche 101c entspricht, und die Bilddaten IAP(θ), IUb(θ) und ILb(θ), die die Randstirnfläche 101a, die erste Randschrägfläche 101b und die zweite Randschrägfläche 101c zeigen, aus den Signalabschnitten erzeugt.
  • Durch die Bildanzeigeverarbeitung (S5), zum Beispiel wie in 10 dargestellt, wird ein Bild 301 von der ersten Randschrägfläche 101b im Sichtfeld Eb der zweiten CCD-Kamera 10b auf Basis der Bilddaten IUb(θ), die die erste Randschrägfläche 101b von einer Umdrehung des Halbleiterwafers 100 zeigen, auf der Anzeigeeinheit 40 angezeigt. Zudem wird ein Bild 302 von der Randstirnfläche 101a im Sichtfeld Ea der ersten CCD-Kamera 10a auf Basis der Bilddaten IAP(θ), die die Randstirnfläche 101a von einer Umdrehung des Halbleiterwafers 100 zeigen, auf der Anzeigeeinheit 40 angezeigt. Weiterhin wird ein Bild 303 von der zweiten Randschrägfläche im Sichtfeld Ec der dritten CCD-Kamera 10c auf Basis der Bilddaten ILb(θ), die die zweite Randschrägfläche 101c von einer Umdrehung des Halbleiterwafers 100 zeigen, auf der Anzeigeeinheit 40 angezeigt.
  • Man beachte, dass die Anzeigeeinheit 40 die Bilder auch mittels Bildschirmrollen anzeigen kann, wenn sie nicht alle Bilder von einer Umdrehung des Halbleiterwafers 100 für die erste Randschrägfläche 101b, die Randstirnfläche 101a und die zweite Randschrägfläche 101c anzeigen kann.
  • 11 zeigt ein Fließschema von einem Schritt zum Ermitteln der Randgestalt anhand der Verarbeitungseinheit 20.
  • Die Verarbeitungseinheit 20 stellt als Antwort auf einen festgelegten Schritt an einer Arbeitseinheit (nicht gezeigt) die Rotationswinkelposition θ auf einen Anfangswert (zum Beispiel θ = 0°) (S11) und liest die drei Typen der Bilddaten IAP(θ), IUb(θ) und ILb(θ), die im oben genannten Speicher gespeichert sind und dieser Rotationswinkelposition θ entsprechen (S12).
  • Als nächstes erzeugt die Verarbeitungseinheit 20 auf Basis der Bilddaten IUb(θ), die die erste Randschrägfläche 101b zeigen, die Randinformation, die die Gestalt der ersten Randschrägfläche 101b an der Rotationswinkelposition θ wiedergibt (S13). Genauer gesagt, werden anhand der Zustandsänderung (Dunkelheitsveränderung) der Bilddaten IUb(θ) an der Rotationswinkelposition θ die Grenzen von dem Bild der ersten Randschrägfläche 101b (Bild 301 in 10) ermittelt. Die Längendaten Ub(θ) für die erste Randschrägfläche 101b werden, ausgedrückt als die Anzahl Pixel zwischen den Grenzen dieses Bildes (oder anhand des Pixelpitch des CCD-Liniensensors 11b in einen Abstand umgewandelt), als Randinformation erzeugt. Die Längendaten Ub(θ) für die erste Randschrägfläche 101b drücken die Länge der ersten Randschrägfläche 101b in einer Richtung aus, die die Umfangsrichtung (Ds) an der Rotationswinkelposition θ im Wesentlichen rechtwinklig schneidet, anders gesagt, die Breite der ersten Randschrägfläche 101b in einer Richtung vertikal zur Umfangsrichtung.
  • Auf die gleiche Weise erzeugt die Verarbeitungseinheit 20 Randinformation, die die Gestalt der Randstirnfläche 101a zeigt, sowie Randinformation, die die Gestalt der zweiten Randschrägfläche 101c zeigt (S13). Genauer gesagt, werden hinsichtlich der Gestalt der Randstirnfläche 101a anhand der Zustandsänderung (Dunkelheitsveränderung) der Bilddaten IAP(θ) an der Rotationswinkelposition θ die Grenzen von dem Bild der Randstirnfläche 101a (Bild 302 in 10) ermittelt und Längendaten Ap(θ) für die Randstirnfläche, die durch die Anzahl Pixel zwischen den Grenzen dieses Bildes ausgedrückt werden, werden als Randinformation erzeugt. Diese Längendaten Ap(θ) für die Randstirnfläche 101a drücken die Länge der Randstirnfläche 101a in einer Richtung aus, die die Umfangsrichtung (Ds) an der Rotationswinkelposition θ im Wesentlichen rechtwinklig schneidet, anders gesagt, die Breite der ersten Randstirnfläche 101a in einer Richtung vertikal zur Umfangsrichtung. Weiterhin werden hinsichtlich der Gestalt der zweiten Randschrägfläche 101c anhand der Zustandsänderung (Dunkelheitsveränderung) der Bilddaten ILb(θ) an der Rotationswinkelposition θ die Grenzen von dem Bild der zweiten Randschrägfläche 101c (Bild 303 in 10) ermittelt und Längendaten Lb(θ) für die zweite Randschrägfläche werden, ausgedrückt als die Anzahl Pixel zwischen den Grenzen dieses Bildes, als Randinformation erzeugt. Diese Längendaten Lb(θ) für die zweite Randschrägfläche drücken die Länge der zweiten Randschrägfläche 101c in einer Richtung aus, die die Umfangsrichtung (Ds) an der Rotationswinkelposition θ im Wesentlichen rechtwinklig schneidet, anders gesagt, die Breite der zweiten Randschrägfläche 101c in einer Richtung vertikal zur Umfangsrichtung.
  • Danach speichert die Verarbeitungseinheit 20 die erzeugte Randinformation an der Rotationswinkelposition θ, die sich aus den Längendaten Ub(θ) für die erste Randschrägfläche, den Längendaten Ap(θ) für die Randstirnfläche und den Längendaten Lb(θ) für die zweite Randschrägfläche zusammensetzt, in einem festgelegten Speicher, der mit dieser Rotationswinkelposition θ verknüpft ist, sowie eine Kassetten-ID-, eine Slot-Nr. und einen Zeitstempel zur Identifikation des Halbleiterwafers 100 (S14). Die Verarbeitungseinheit 20 untersucht zudem, ob die Rotationswinkelposition θ 360° (θ = 360°) erreicht hat oder nicht (S15). Hat die Rotationswinkelposition nicht 360° erreicht (NEIN bei S15), dann entscheidet sie, die Verarbeitung für eine Umdrehung des Halbleiterwafers 100 nicht zu beenden und erhöht die Rotationswinkelposition θ um genau den festgelegten Winkel Δθ (θ = θ + Δθ: S16). Weiterhin führt die Verarbeitungseinheit 20 erneut eine Verarbeitung ähnlich der oben genannten Verarbeitung (S12 bis S16) für diese neue Rotationswinkelposition θ durch. So werden die Längendaten Ub(θ) für die erste Randschrägfläche, die Längendaten Ap(θ) für die Randstirnfläche und die Längendaten Lb(θ) für die zweite Randschrägfläche bei der neuen Rotationswinkelposition θ in einem festgelegten Speicher gespeichert, der mit dieser Rotationswinkelposition θ verknüpft ist (S14).
  • Wird entschieden, dass die Rotationswinkelposition θ 360° erreicht hat (JA bei S15), wird angenommen, dass die Verarbeitung für eine Umdrehung des Halbleiterwafers 100 beendet ist. Die Verarbeitungseinheit 20 führt eine Ausgabeverarbeitung durch (S17) und beendet die Verarbeitungsreihe.
  • Bei der Ausgabeverarbeitung wird als Ergebnis der Untersuchung auf der Anzeigeeinheit zum Beispiel ein Diagramm angezeigt, auf dem die Längendaten Ub(θ) für die erste Randschrägfläche, die Längendaten Ap(θ) für die Randstirnfläche und die Längendaten Lb(θ) für die zweite Randschrägfläche entsprechend einer Anzahl an Rotationswinkelpositionen θ aufgetragen sind.
  • 12 zeigt ein Fließschema von dem Schritt zur Ermittlung der Kristallorientierung des Halbleiterwafers 100 durch die Verarbeitungseinheit 20. Hier wird als untersuchter Halbleiterwafer 100 der erste Halbleiterwafer 100-1 (siehe 2A und 2B) verwendet.
  • Die Verarbeitungseinheit 20 fragt die im Speicher gespeicherte Winkelinformation ab, die einen festgelegten Winkel enthält, der zwischen der Position der zur Ermittlung der Kristallorientierung verwendeten flachen Oberfläche 102 (Bezugswinkelposition) und der Kristallorientierung gebildet wird (S21). Die Winkelinformation wird von einer Vorrichtung erzeugt, die die Kristallorientierung des ersten Halbleiterwafers 100-1 misst, und von der Vorrichtung zu der Halbleiterwafer-Bearbeitungsvorrichtung gesendet. Außerdem kann die Winkelinformation von einem externen Medium, das die Winkelinformation zuvor aufgezeichnet hat, in die Halbleiterwafer-Bearbeitungsvorrichtung geladen werden. Ersatzweise erhält die Verarbeitungseinheit 20 die Winkelinformation durch eine Kommunikationseinheit (nicht dargestellt) oder eine Schnittstelle zu einem externen Medium.
  • 13 zeigt ein erstes Beispiel für die Winkelinformation. Die in 13 dargestellte Winkelinformation umfasst eine Kassetten-ID (Information zur Identifikation der Kassette, in der der erste Halbleiterwafer 100-1 gespeichert ist), eine Slot-Nr. (die den Slot angibt, in der der Halbleiterwafer in der Kassette gespeichert ist) und einen Zeitstempel zur Identifikation des ersten Halbleiterwafer 100-1 sowie einen Winkel θr zwischen einer Geraden, die einen Mittelteil der zur Ermittlung der Kristallorientierung verwendeten flachen Oberfläche 102 von dem ersten Halbleiterwafer 100-1 und den Mittelpunkt des Kreises von dem ersten Halbleiterwafer 100-1 miteinander verbindet, (Bezugswinkelposition) und der Kristallorientierung des ersten Halbleiterwafers 100-1. Die durch die Verarbeitungseinheit 20 erhaltene Winkelinformation wird im Speicher gespeichert.
  • Siehe erneut 12: Als nächstes liest die Verarbeitungseinheit 20 die Längendaten Ub(θ) für die erste Randschrägfläche, die Längendaten Ap(θ) für die Randstirnfläche und die Längendaten Lb(θ) für die zweite Randschrägfläche, die im Schritt S14 (siehe 11) im Speicher gespeichert wurden (S22). Zudem identifiziert die Verarbeitungseinheit 20 die Rotationswinkelposition θp, an der die Werte für die gelesenen Längendaten Ub(θ) für die erste Randschrägfläche und Lb(θ) für die zweite Randschrägfläche minimal und die Längendaten Ap(θ) für die Randstirnfläche maximal werden (S23).
  • 14 zeigt das Bild 301 von der ersten Randschrägfläche 101b, das Bild 302 von der Randstirnfläche 101a und das Bild 303 von der zweiten Randschrägfläche 101c des Halbleiterwafers 100-1 sowie die Entsprechung mit den Längendaten Ub(θ) für die erste Randschrägfläche, den Längendaten Ap(θ) für die Randstirnfläche und den Längendaten Lb(θ) für die zweite Randschrägfläche. 14 zeigt, dass sich das Bild 301 von der ersten Randschrägfläche 101b, das Bild 302 von der Randstirnfläche 101a und das Bild 303 von der zweiten Randschrägfläche 101c je nach der Rotationswinkelposition θp stark verändern. Die Werte für die Längendaten Ub(θ) für die erste Randschrägfläche und die Längendaten Lb(θ) für die zweite Randschrägfläche werden minimal, der Wert für die Längendaten Ap(θ) für die Randstirnfläche dagegen maximal. Das bedeutet, dass sich an der Rotationswinkelposition θp die flache Oberfläche 102 zur Ermittlung der Kristallorientierung befindet, deren Mittelpunkt die Rotationswinkelposition θp des Randabschnitts 101 ist (siehe 2A und 2C). Deshalb wird die Rotationswinkelposition θp, an der die Werte für die Längendaten Ub(θ) für die erste Randschrägfläche und die Längendaten Lb(θ) für die zweite Randschrägfläche minimal werden und der Wert für die Längendaten Ap(θ) für die Randstirnfläche maximal wird, zur Bezugswinkelposition von dem Mittelabschnitt der zur Ermittlung der Kristallorientierung verwendeten flachen Oberfläche 102.
  • Siehe erneut 12: Nach der Identifikation der Rotationswinkelposition θp extrahiert die Verarbeitungseinheit 20 den Winkel θr aus der im Speicher gespeicherten Winkelinformation, die dem gerade bearbeiteten ersten Halbleiterwafer 100-1 entspricht (S24). Genauer gesagt, identifiziert die Verarbeitungseinheit 20 in der im Speicher gespeicherten Winkelinformation die Winkelinformation, einschließlich Kassetten-ID-, Slot-Nr. und Zeitstempel, die mit den Längendaten Ub(θ) für die erste Randschrägfläche, den Längendaten Ap(θ) für die Randstirnfläche und den Längendaten Lb(θ) für die zweite Randschrägfläche verknüpft sind, die im Schritt S22 gelesen wurden, und extrahiert den Winkel θr bei dieser gespeicherten Winkelinformation.
  • Als nächstes addiert die Verarbeitungseinheit 20 den im Schritt S24 extrahierten Winkel θr zu der im Schritt S23 identifizierten Rotationswinkelposition θp (Bezugswinkelposition) (S25). Somit drückt die im Schritt S23 identifizierte Rotationswinkelposition θp die Rotationswinkelposition von dem Mittelteil der zur Ermittlung der Kristallorientierung verwendeten flachen Oberfläche 102 aus, wohingegen der im Schritt S24 extrahierte Winkel θr den Winkel zwischen der Geraden, die den Mittelteil der an dem ersten Halbleiterwafer 100-1 gebildeten flachen Oberfläche 102 und den Mittelpunkt des Kreises von dem ersten Halbleiterwafer 100-1 miteinander verbindet, und der Kristallorientierung des ersten Halbleiterwafers 100-1 ausdrückt. Somit drückt die Winkelposition (θp + θr), die die im Schritt S23 identifizierte Rotationswinkelposition θp plus den im Schritt S24 extrahierten Winkel θr umfasst, die Kristallorientierung des ersten Halbleiterwafers 100-1 aus.
  • Außerdem steuert die Verarbeitungseinheit 20 den Antrieb des Rotationsantriebsmotors 50 derart, dass die im Schritt S25 erhaltene Kristallorientierung mit einer voreingestellten festgelegten Orientierung übereinstimmt (S26). Aufgrund dieser Steuerung wird der Rotationsantriebsmotor 50 angetrieben und der Drehtisch 51 gedreht. Dadurch dreht sich der auf diesem Drehtisch platzierte erste Halbleiterwafer 100-1 und die Kristallorientierung des ersten Halbleiterwafers 100-1 stimmt mit einer festgelegten Orientierung überein. Indem die Kristallorientierung des ersten Halbleiterwafers 100-1 mit einer festgelegten Orientierung in Übereinstimmung gebracht wird, kann bei der Bearbeitung im späteren CMP-Schritt, im Schrägflächenpolierschritt usw. die Kristallorientierung des ersten Halbleiterwafers 100-1 als fest betrachtet werden.
  • Wird als untersuchter Halbleiterwafer 100 der zweite Halbleiterwafer 100-2 verwendet (siehe 3A und 3B), führt die Verarbeitungseinheit 20 einen Schritt zur Ermittlung der Kristallorientierung gemäß dem Fließschema in 15 durch.
  • Siehe 15: Die Verarbeitung in den Schritten S31 bis S32 entspricht der Verarbeitung in den Schritten S21 bis S22 in 12, d. h. die Verarbeitungseinheit 20 ermittelt zunächst Winkelinformation, die den Winkel einschließt, der durch die Bezugswinkelposition (beim obigen Beispiel die Position der flachen Oberfläche 102 zur Ermittlung der Kristallorientierung) und die Kristallorientierung gebildet wird (S31).
  • 16 zeigt die Winkelinformation bei diesem Beispiel. Die Winkelinformation in 16 besteht aus der Kassetten-ID, der Slot-Nr. und dem Zeitstempel zur Identifikation des zweiten Halbleiterwafers 100-2 und dem Winkel θr zwischen der Winkelposition bei maximalem oder minimalem Durchmesser des zweiten Halbleiterwafers 100-2 (Bezugswinkelposition) und der Kristallorientierung des zweiten Halbleiterwafers 100-2. Die von der Verarbeitungseinheit 20 erhaltene Winkelinformation wird im Speicher gespeichert.
  • Als nächstes liest die Verarbeitungseinheit 20 die Längendaten Ub(θ) für die erste Randschrägfläche, die Längendaten Ap(θ) für die Randstirnfläche und die Längendaten Lb(θ) für die zweite Randschrägfläche, die im Schritt S14 von 11 gespeichert wurden (S32).
  • Die Verarbeitungseinheit 20 identifiziert die Rotationswinkelposition θp, an der die gelesenen Längendaten Ub(θ) für die erste Randschrägfläche, Längendaten Ap(θ) für die Randstirnfläche und Längendaten Lb(θ) für die zweite Randschrägfläche Extremwerte annehmen, genauer gesagt, die Rotationswinkelposition θp, an der die Werte für die Längendaten Ub(θ) für die erste Randschrägfläche und die Längendaten Lb(θ) für die zweite Randschrägfläche extrem große Werte annehmen und der Wert für die Längendaten Ap(θ) für die Randstirnfläche einen extrem kleinen Wert annimmt, oder die Rotationswinkelposition θp, an der Werte für die Längendaten Ub(θ) für die erste Randschrägfläche und die Längendaten Lb(θ) für die zweite Randschrägfläche extrem kleine Werte annehmen und der Wert für die Längendaten Ap(θ) für die Randstirnfläche einen extrem großen Wert annimmt (S33).
  • 17 zeigt ein Bild 301 von der ersten Randschrägfläche 101b, ein Bild 302 von der Randstirnfläche 101a und ein Bild 303 von der zweiten Randschrägfläche 101c des Halbleiterwafers 100-2 sowie die Entsprechung mit den Längendaten Ub(θ) für die erste Randschrägfläche, den Längendaten Ap(θ) für die Randstirnfläche und den Längendaten Lb(θ) für die zweite Randschrägfläche. 17 zeigt, dass sich das Bild 301 von der ersten Randschrägfläche 101b, das Bild 302 von der Randstirnfläche 101a und das Bild 303 von der zweiten Randschrägfläche 101c in einer Wellenform verändern. Dazu kommt, dass der Wert für die Längendaten Ap(θ) für die Randstirnfläche extrem groß wird, wenn die Werte für die Längendaten Ub(θ) für die erste Randschrägfläche und die Längendaten Lb(θ) für die zweite Randschrägfläche extrem klein sind. Werden dagegen die Werte für die Längendaten Ub(θ) für die erste Randschrägfläche und die Längendaten Lb(θ) für die zweite Randschrägfläche extrem groß, wird der Wert für die Längendaten Ap(θ) für die Randstirnfläche extrem klein. Das liegt daran, dass der Halbleiterwafer 100-2 eine erste Hauptoberfläche 100a und eine zweite Hauptoberfläche 100b hat, die rund geformt, insbesondere kreisförmig, sind, wohingegen die Randstirnfläche 101a in Umfangsrichtung in elliptischer Gestalt verläuft, wobei an dem Abschnitt mit maximalem Durchmesser die Randstirnfläche 101a schmaler wird als an anderen Abschnitten und die erste Randschrägfläche 101b und die zweite Randschrägfläche 101c in Durchmesserrichtung breiter werden als an anderen Abschnitten. Andererseits wird an dem Abschnitt mit minimalem Durchmesser die Randstirnfläche 101a breiter als an anderen Abschnitten und die erste Randschrägfläche 101b und die zweite Randschrägfläche 101c werden in Durchmesserrichtung schmaler als an anderen Abschnitten. Deshalb drückt die Rotationswinkelposition θp, an der die Werte für die Längendaten Ub(θ) für die erste Randschrägfläche und die Längendaten Lb(θ) für die zweite Randschrägfläche extrem klein werden und der Wert für die Längendaten Ap(θ) für die Randstirnfläche extrem groß wird, die Rotationswinkelposition aus, an der die Breiten in Durchmesserrichtung und die Durchmesser der ersten Randschrägfläche 101b und der zweiten Randschrägfläche 101c minimal werden (kann zum Beispiel als Bezugswinkelposition verwendet werden). Dagegen drückt die Rotationswinkelposition θp, an der die Werte für die Längendaten Ub(θ) für die erste Randschrägfläche und die Längendaten Lb(θ) für die zweite Randschrägfläche extrem groß werden und der Wert für die Längendaten Ap(θ) für die Randstirnfläche extrem klein wird, die Rotationswinkelposition aus, an der die Breiten in Durchmesserrichtung und die Durchmesser der ersten Randschrägfläche 101b und der zweiten Randschrägfläche 101c maximal werden (kann zum Beispiel als Bezugswinkelposition verwendet werden).
  • Siehe erneut 15: Nach der Identifikation der Rotationswinkelposition θp (Bezugswinkelposition) extrahiert die Verarbeitungseinheit 20 auf die gleiche Weise wie im Schritt S24 in 12 den Winkel θr aus der im Speicher gespeicherten Winkelinformation, die dem gerade bearbeiteten zweiten Halbleiterwafer 100-2 entspricht (S34).
  • Als nächstes addiert die Verarbeitungseinheit 20 den im Schritt S34 extrahierten Winkel θr zu der im Schritt S33 identifizierten Rotationswinkelposition θp (Bezugswinkelposition). Somit drückt die im Schritt S33 identifizierte Rotationswinkelposition θp die Rotationswinkelposition aus, an der die Breiten in Durchmesserrichtung der ersten Randschrägfläche 101b und der zweiten Randschrägfläche 101c maximal oder minimal werden, wohingegen der im Schritt S34 extrahierte Winkel θr den Winkel ausdrückt zwischen der Rotationswinkelposition, an der die Breiten in Durchmesserrichtung und die Durchmesser der ersten Randschrägfläche 101b und der zweiten Randschrägfläche 101c maximal oder minimal werden, und der Kristallorientierung des Halbleiterwafers 100-2. Somit wird durch die Rotationswinkelposition θp, an der die Breiten in Durchmesserrichtung und die Durchmesser der ersten Randschrägfläche 101b und der zweiten Randschrägfläche 101c maximal werden, plus dem Winkel θr zwischen dieser Rotationswinkelposition θp und der Kristallorientierung oder durch die Rotationswinkelposition θp, an der die Breiten in Durchmesserrichtung und die Durchmesser der ersten Randschrägfläche 101b und der zweiten Randschrägfläche 101c entweder maximal oder minimal werden, plus dem Winkel θr zwischen dieser Rotationswinkelposition θp und der Kristallorientierung die Kristallorientierung des zweiten Halbleiterwafers 100-2 ausgedrückt.
  • Außerdem steuert die Verarbeitungseinheit 20 auf dieselbe Weise wie in Schritt S26 in 12 den Antrieb des Rotationsantriebsmotors 50 derart, dass die im Schritt S35 erhaltene Kristallorientierung mit einer voreingestellten festgelegten Orientierung übereinstimmt. Aufgrund dieser Steuerung wird der Rotationsantriebsmotor 50 angetrieben und der Drehtisch 51 gedreht. Dadurch dreht sich der auf dem Drehtisch 51 platzierte zweite Halbleiterwafer 100-2 und die Kristallorientierung des zweiten Halbleiterwafers 100-2 stimmt mit einer festgelegten Orientierung überein (S36).
  • 18 zeigt ein Beispiel für eine Anordnung einer Lichtprojektionseinheit 11 und einer Lichtempfangseinheit 12 in einer Halbleiterwafer-Bearbeitungsvorrichtung. Der Halbleiterwafer 100 wird zum Beispiel auf einem Drehtisch 51 (in 18 nicht dargestellt) platziert und kann zusammen mit dem Drehtisch um seine Rotationsachse Lc rotieren. Die Lichtprojektionseinheit 11 wird so eingestellt, dass sie dem Randabschnitts 101 des auf dem Drehtisch platzierten Halbleiterwafers 100 von der ersten Hauptoberfläche 100a her zugewandt ist, wohingegen die Lichtempfangseinheit 12 so eingestellt wird, dass sie dem Randabschnitt 101 von der zweiten Hauptoberfläche 100b her zugewandt ist. Die Lichtprojektionseinheit 11 projiziert Licht auf den Randabschnitt 101 und in dessen Umgebung. Das projizierte Licht wird am Halbleiterwafer 100 teilweise reflektiert. Der Rest des Lichts erreicht aber die Lichtempfangseinheit 12 und wird von dieser Lichtempfangseinheit 12 empfangen.
  • Als nächstes wird die Arbeitsweise der Verarbeitungseinheit 20 erläutert. Das Fließschema in 19 zeigt einen Durchmesserermittlungsschritt, der von der Verarbeitungseinheit 20 ausgeführt wird.
  • Die Verarbeitungseinheit 20 lässt den Drehtisch 51 mit dem darauf platzierten Halbleiterwafer 100 mit einer festgelegten Geschwindigkeit rotieren (S41). Bei dem Schritt zum Rotieren des Halbleiterwafers 100 lässt die Verarbeitungseinheit 20 die Lichtprojektionseinheit 11 Licht projizieren und ermittelt den Lichtempfangszustand der Lichtempfangseinheit 12 (S42). Die Verarbeitungseinheit 20 ermittelt zudem aus dem ermittelten Lichtempfangszustand die Position der Randstirnfläche 101a des Halbleiterwafers 100 in Durchmesserrichtung und speichert die Positionsinformation in einem festgelegten Speicher (nicht dargestellt) (S43).
  • Wie bereits oben beschrieben, wird das von der Lichtprojektionseinheit 11 projizierte Licht am Halbleiterwafer 100 teilweise reflektiert. Der Rest des Lichts erreicht aber die Lichtempfangseinheit 12 und wird von dieser Lichtempfangseinheit 12 empfangen. Deshalb verändert sich der Lichtempfangszustand der Lichtempfangseinheit 12 hinsichtlich der Lichtmenge an der Position der Randstirnfläche 101a stark. Aus diesem Grund kann die Verarbeitungseinheit 20 eine Position, an der sich die Lichtmenge um einen festgelegten Wert oder mehr ändert, als die Position der Randstirnfläche 101a in Durchmesserrichtung an den verschiedenen Rotationswinkelpositionen θ in der Umfangsrichtung (Ds) von der Startposition θs (θ = 0°) bis zu der gleichen Position eine Umdrehung weiter, d. h. bis zur Endposition θe (360°), ermitteln. Die Position in Durchmesserrichtung wird hier ausgedrückt als der Abstand von der Bezugsposition nach dort, wo sich die Lichtmenge an der Lichtempfangsoberfläche um einen festgelegten Wert oder mehr ändert, nimmt man an, dass der Mittelteil der Lichtempfangsoberfläche der Lichtempfangseinheit 12 die Bezugsposition ist und sich die Lichtmenge von dieser Bezugsposition um einen festgelegten Wert oder mehr an der Seite ändert, die von der Rotationsachse Lc des Drehtischs 51 entfernt ist, und wird ausgedrückt als der Abstand von der Bezugsposition nach dort, wo sich die Lichtmenge an der Lichtempfangsoberfläche um einen festgelegten Wert oder mehr, multipliziert mit –1, ändert, wenn sich die Lichtmenge von dieser Bezugsposition um einen festgelegten Wert oder mehr an der Seite ändert, die nahe bei der Rotationsachse Lc des Drehtischs 51 ist.
  • Zudem misst die Verarbeitungseinheit 20 den Durchmesser des Halbleiterwafers 100 an der Winkelposition θ der Randstirnfläche 101a, für die die Position in Durchmesserrichtung ermittelt wurde, und nimmt die Daten Ld(θ) auf, die den Durchmesser wiedergeben (S44). Genauer gesagt, verfügt die Verarbeitungseinheit 20 über den Abstand von der Bezugsposition, d. h. vom Mittelteil der Lichtempfangsoberfläche der Lichtempfangseinheit 12 bis zur Rotationsachse Lc des Drehtischs 51, und addiert zu diesem Abstand die Position der Randstirnfläche 101a in Durchmesserrichtung, die im Schritt S43 ermittelt wird, bei den verschiedenen Rotationswinkelpositionen θ, so dass die Durchmesserdaten Ld(θ) erzeugt werden. Die erzeugten Durchmesserdaten Ld(θ) werden im Speicher gespeichert.
  • Bei der oben genannten Verarbeitung beurteilt die Verarbeitungseinheit 20, ob die Durchmesserdaten von einer Umdrehung des Halbleiterwafers 100 zu Ende aufgenommen (im Speicher gespeichert) wurden (S45). Wenn Durchmesserdaten von einer Umdrehung des Halbleiterwafers 100 zu Ende aufgenommen wurden (JA bei S45), lässt die Verarbeitungseinheit 20 die Rotation des Drehtischs 51 mit dem Halbleiterwafer 100 darauf stoppen (S46).
  • 20 zeigt ein Fließschema von dem Schritt zur Ermittlung der Kristallorientierung des Halbleiterwafers 100 durch die Verarbeitungseinheit 20. In diesem Fall wird als untersuchter Halbleiterwafer 100 der erste Halbleiterwafer 100-1 (siehe 2A und 2B) verwendet.
  • Wie im Schritt S21 von 12 nimmt die Verarbeitungseinheit 20 die im Speicher gespeicherte Winkelinformation auf, einschließlich eines festgelegten Winkels, der durch die Position der zur Ermittlung der Kristallorientierung verwendeten flachen Oberfläche 102 (Bezugswinkelposition) und die Kristallorientierung gebildet wird (S51). Die Winkelinformation ist ähnlich wie in 13. Die von der Verarbeitungseinheit 20 aufgenommene Winkelinformation wird im Speicher gespeichert.
  • Als nächstes liest die Verarbeitungseinheit 20 die Durchmesserdaten Ld(θ), die im Schritt S44 in 19 im Speicher gespeichert wurden (S52). Zudem identifiziert die Verarbeitungseinheit 20 die Rotationswinkelposition θp, an der die gelesenen Durchmesserdaten Ld(θ) minimal werden (S53).
  • 21 zeigt die Veränderung der Durchmesserdaten Ld(θ) von dem ersten Halbleiterwafer 100-1 in Bezug zur Winkelposition. Wie dargestellt, werden die Durchmesserdaten Ld(θ) minimal an dem Abschnitt, der der Rotationswinkelposition θp entspricht. Das ist darauf zurückzuführen, dass sich an der Rotationswinkelposition θp des Randabschnitts 101 eine zur Ermittlung der Kristallorientierung verwendete Oberfläche 102 mit der Rotationswinkelposition θp als Mittelteil befindet, so dass der Durchmesser an der Rotationswinkelposition θp minimal wird. Daher drückt die Rotationswinkelposition θp, an der die Durchmesserdaten Ld(θ) minimal werden, die Rotationswinkelposition von dem Mittelteil der zur Ermittlung der Kristallorientierung verwendeten Oberfläche 102 aus.
  • Siehe erneut 20: Nach der Identifikation der Winkelposition θp (Bezugswinkelposition) extrahiert die Verarbeitungseinheit 20 den Winkel θr aus der im Speicher gespeicherten Winkelinformation, die dem bearbeiteten ersten Halbleiterwafer 100-1 entspricht (S54).
  • Als nächstes addiert die Verarbeitungseinheit 20 den im Schritt S54 extrahierten Winkel θr zu der im Schritt S53 identifizierten Rotationswinkelposition θp. Somit drückt die im Schritt S53 identifizierte Rotationswinkelposition θp die Rotationswinkelposition von dem Mittelteil der flachen Oberfläche 102 zur Ermittlung der Kristallorientierung aus, wohingegen der im Schritt S54 extrahierte Winkel θr den Winkel zwischen der Geraden, die den Mittelteil des ersten Halbleiterwafers 100-1 und den Mittelpunkt des Kreises von diesem Halbleiterwafer 100-1 verbindet, und der Kristallorientierung des ersten Halbleiterwafers 100-1 ausdrückt. Daher drückt die im Schritt S53 identifizierte Rotationswinkelposition θp plus der im Schritt S54 extrahierte Winkel θr die Kristallorientierung des ersten Halbleiterwafers 100-1 aus.
  • Außerdem steuert die Verarbeitungseinheit 20 den Antrieb des Rotationsantriebsmotors 50 derart, dass die im Schritt S55 erhaltene Kristallorientierung mit einer voreingestellten festgelegten Orientierung übereinstimmt. Aufgrund dieser Steuerung wird der Rotationsantriebsmotor 50 angetrieben und der Drehtisch 51 gedreht. Dadurch dreht sich der auf dem Drehtisch 51 platzierte erste Halbleiterwafer 100-1 und die Kristallorientierung des ersten Halbleiterwafers 100-1 stimmt mit einer festgelegten Orientierung überein (S56).
  • 22 zeigt ein Fließschema von den Schritten zur Ermittlung der Kristallorientierung für den zweiten Halbleiterwafer 100-2 (siehe 3A und 3B) und den dritten Halbleiterwafer 100-3 (siehe 4) durch die Verarbeitungseinheit 20.
  • Die Verarbeitung in Schritt S61 bis Schritt S62 ist ähnlich wie die Verarbeitung in Schritt S51 bis Schritt S52 von 20. D. h. die Verarbeitungseinheit 20 erhält die im Speicher gespeicherte Winkelinformation, einschließlich des festgelegten Winkels, der durch die Winkelposition bei maximalem Durchmesser oder minimalem Durchmesser (Bezugswinkelposition) und die Kristallorientierung gebildet wird (siehe 16) (S61). Die von der Verarbeitungseinheit 20 aufgenommene Winkelinformation wird im Speicher gespeichert. Als nächstes liest die Verarbeitungseinheit 20 die Durchmesserdaten Ld(θ), die im Schritt S44 in 19 im Speicher gespeichert wurden (S62).
  • Zudem identifiziert die Verarbeitungseinheit 20 eine Rotationswinkelposition θp, an der die Durchmesserdaten Ld(θ) einen Extremwert (entweder einen extrem großen Wert oder einen extrem kleinen Wert) annehmen, als Bezugswinkelposition (S63). 23 zeigt die Veränderung der Durchmesserdaten Ld(θ) für den zweiten Halbleiterwafer 100-2 (dritten Halbleiterwafer 100-3) in Bezug zur Winkelposition. Der zweite Halbleiterwafer 100-2 (dritte Halbleiterwafer 100-3) hat eine Randstirnfläche 100a, die elliptisch verläuft. Siehe 23: Deshalb verändern sich die Durchmesserdaten Ld(θ) wellenförmig zusammen mit der Bewegung der Winkelposition, nehmen einen extrem großen Wert an der Rotationswinkelposition θp an, an der der Durchmesser maximal wird, und nehmen einen extrem kleinen Wert an der Rotationswinkelposition θp an, an der der Durchmesser minimal wird.
  • Siehe erneut 22: Nach der Identifikation der Rotationswinkelposition θp, an der die Durchmesserdaten Ld(θ) einen Extremwert annehmen, extrahiert die Verarbeitungseinheit 20 einen Winkel θr, der dem gerade bearbeiteten zweiten Halbleiterwafer 100-2 (dritten Halbleiterwafer 100-3) entspricht, aus den Winkeln θr in der im Speicher gespeicherten Winkelinformation (S64).
  • Als nächstes addiert die Verarbeitungseinheit 20 den im Schritt S64 extrahierten Winkel θr zu der im Schritt S63 identifizierten Rotationswinkelposition θp. Somit drückt die im Schritt S63 identifizierte Rotationswinkelposition θp die Rotationswinkelposition aus, an der der Durchmesser maximal oder minimal wird, wohingegen der im Schritt S64 extrahierte Winkel θr den Winkel zwischen der Rotationswinkelposition, an der der Durchmesser maximal oder minimal wird, und der Kristallorientierung ausdrückt. Daher drückt die im Schritt S63 identifizierte Rotationswinkelposition θp (Bezugswinkelposition) plus der im Schritt S64 extrahierte Winkel θr die Kristallorientierung des zweiten Halbleiterwafers 100-2 (dritten Halbleiterwafers 100-3) aus.
  • Außerdem steuert die Verarbeitungseinheit 20 den Antrieb des Rotationsantriebsmotors 50 derart, dass die im Schritt S65 erhaltene Kristallorientierung mit einer voreingestellten festgelegten Orientierung übereinstimmt. Aufgrund dieser Steuerung wird der Rotationsantriebsmotor 50 angetrieben und der Drehtisch 51 gedreht. Dadurch dreht sich der auf dem Drehtisch 51 platzierte erste Halbleiterwafer 100-2 (dritte Halbleiterwafer 100-3) und die Kristallorientierung des zweiten Halbleiterwafers 100-2 (dritten Halbleiterwafer 100-3) stimmt mit einer festgelegten Orientierung überein (S66).
  • Siehe 24: Man beachte, dass man auch zwei Sätze von Lichtprojektionseinheiten und Lichtempfangseinheiten bereitstellen kann. In 24 ist eine Lichtprojektionseinheit 11 derart platziert, dass sie dem Randabschnitt 101 des auf dem Drehtisch platzierten Halbleiterwafers 100 von der ersten Hauptoberfläche 100a her zugewandt ist. Eine Lichtempfangseinheit 12 ist derart eingestellt, dass sie dem Randabschnitt 101 von der zweiten Hauptoberfläche 100b her zugewandt ist. An einer Position, die von der eingestellten Position der Lichtempfangseinheit 12 um 180° gedreht ist, befindet sich eine Lichtprojektionseinheit 13 derart, dass sie dem Randabschnitt 101 des Halbleiterwafers 100 von einer zweiten Hauptoberfläche 100b her zugewandt ist. An einer Position, die von der eingestellten Position der Lichtprojektionseinheit 11 um 180° gedreht ist, befindet sich eine Lichtempfangseinheit 14 derart, dass sie dem Randabschnitt 101 von der ersten Hauptoberfläche 100a her zugewandt ist. Die Lichtprojektionseinheit 13 projiziert Licht auf den Randabschnitt 101 und seine Umgebung. Das projizierte Licht wird am Halbleiterwafer 100 teilweise reflektiert. Das restliche Licht erreicht jedoch die Lichtempfangseinheit 14 und wird von dieser empfangen. Bei dieser erfindungsgemäßen Konfiguration lässt sich die Position der Randstirnfläche 101a in Durchmesserrichtung über den gesamten Umfang des Halbleiterwafers 100 durch nur eine halbe Drehung (180°) des Halbleiterwafers 100 erhalten.
  • Siehe 25: Anstelle der Lichtprojektionseinheit 11 und der Lichtempfangseinheit 12 kann man auch zwei CCD-Kameras einsetzen. In 25 ist eine erste CCD-Kamera 15, die Teil der Bildgebungseinheit ist, derart eingestellt, dass sie dem Randabschnitt 101 von dem Halbleiterwafer 100 auf dem Drehtisch von der zweiten Hauptoberfläche 100b her zugewandt ist. Eine zweite CCD-Kamera 16, die Teil der Bildgebungseinheit ist, ist derart platziert, dass sie dem Randabschnitt 101 von dem Halbleiterwafer 100 von der ersten Hauptoberfläche 100a her zugewandt ist, und zwar an einer Position, die von der eingestellten Position der ersten CCD-Kamera 15 um 180° gedreht ist.
  • Beim Drehen des Halbleiterwafers 100 tasten an den verschiedenen Winkelpositionen CCD-Liniensensoren (nicht dargestellt) in der ersten CCD-Kamera 15 und der zweiten CCD-Kamera 16 nach und nach den Halbleiterwafer 100 in Durchmesserrichtung an (Sub-Scan). Damit nehmen die erste CCD-Kamera 15 und die zweite CCD-Kamera 16 nach und nach Bilder von dem Halbleiterwafer 100 in Durchmesserrichtung auf und geben Bildsignale in Pixel-Einheiten aus.
  • Die Verarbeitungseinheit 20 identifiziert aus den Bildsignalen von der ersten CCD-Kamera 15 und der zweiten CCD-Kamera 16 die Position in Durchmesserrichtung der Randstirnfläche 101a des Halbleiterwafers 100 an verschiedenen Rotationswinkelpositionen θ in Umfangsrichtung von der Startposition θs (θ = 0°) bis zu derselben Position eine Umdrehung weiter, d. h. bis zur Endposition θe (360°), misst den Durchmesser an dieser Position in Durchmesserrichtung und nimmt Durchmesserdaten Ld(θ) auf, die diesen Durchmesser anzeigen. Weil sich die zweite CCD-Kamera 16 an einer Position befindet, die von der ersten CCD-Kamera 15 um 180° gedreht ist, sollte beachtet werden, dass ebenso wie vorstehend durch nur eine halbe Umdrehung (180°) des Halbleiterwafers 100 die Position der Randstirnfläche 101a in Durchmesserrichtung über den gesamten Umfang des Halbleiterwafers 100 erhalten werden kann. Die Kristallorientierung des Halbleiterwafers 100 wird dann erhalten, indem die Verarbeitung von Schritt S45 von 19 und die Verarbeitungen der 20 und 22 durchgeführt werden. Indem anhand der durch den Bildgebungsschritt erhaltenen Bilddaten ein Bild auf dem Monitor 40 angezeigt wird, lässt sich zudem der Zustand des Randabschnitts 101 überprüfen.
  • Der erste Halbleiterwafer 100-1 der ersten Ausführungsform ist somit an einem Abschnitt von seinem Randabschnitt 101 mit einer zur Ermittlung der Kristallorientierung verwendeten Oberfläche 102 an einer Position versehen, die in Bezug zur Kristallorientierung einen festgelegten Winkel bildet (Bezugswinkelposition). Dadurch wird die Gestalt der ersten Hauptoberfläche 100a und der zweiten Hauptoberfläche 100b (kreisförmig, elliptisch oder andere gerundete Formen) nicht beeinträchtigt. Bei dem zweiten Halbleiterwafer 100-2 verläuft zudem die Randstirnfläche 101a am Randabschnitt 101 in elliptischer Form. Er besitzt einen Abschnitt mit maximalem Durchmesser, an dem die Randstirnfläche 101a schmaler wird als an anderen Abschnitten und an dem die erste Randschrägfläche 101b und die zweite Randschrägfläche 101c in Durchmesserrichtung breiter werden als an anderen Abschnitten. Andererseits besitzt er einen Abschnitt mit minimalem Durchmesser, an dem die Randstirnfläche 101a breiter wird als an anderen Abschnitten und an dem die erste Randschrägfläche 101b und die zweiten Randschrägfläche 101c in Durchmesserrichtung schmaler werden als an anderen Abschnitten. Die Position, an der die Breiten der ersten Randschrägfläche 101b und der zweiten Randschrägfläche 101c in Durchmesserrichtung maximal oder minimal werden, anders gesagt, die Position mit dem maximalen oder dem minimalen Durchmesser (Bezugswinkelposition) bildet einen festgelegten Winkel in Bezug auf die Kristallorientierung. Zudem hat der dritte Halbleiterwafer 100-3 am Randabschnitt 101 eine Randstirnfläche 101a, die in elliptischer Gestalt verläuft. Bei ihm bildet die Winkelposition bei maximalem Durchmesser oder minimalem Durchmesser (Bezugswinkelposition) einen festgelegten Winkel in Bezug auf die Kristallorientierung.
  • Weil die Halbleiterwafer 100-1 bis 100-3 an dem Abschnitt mit der identifizierbaren Bezugswinkelposition derartige Konfigurationen aufweisen, gibt es hinsichtlich der Bearbeitungsbedingungen oder der Struktur keinen großen Unterschied zu anderen Abschnitten, wie es bei einer U- oder V-förmigen Kerbe der Fall wäre. Daher gibt es keine Ursache für Kontamination oder ineffizientes Formen der Stirnfläche. Weiterhin wird dies auch nicht zu einer Quelle für die Entwicklung von Staub, wie bei einer Kennzeichnung, so dass der Halbleiterwafer angemessen mit einem Indikator versehen werden kann, der die Kristallorientierung angibt.
  • Zudem kann die Halbleiterwafer-Bearbeitungsvorrichtung als Bezugswinkelposition die Rotationswinkelposition θp identifizieren, an der die Längendaten Ub(θ) für die erste Randschrägfläche und die Längendaten Lb(θ) für die zweite Randschrägfläche für den ersten Halbleiterwafer 100-1 minimal werden, und kann zu dieser Rotationswinkelposition θp einen Winkel θr aus der Winkelinformation addieren, so dass die Kristallorientierung ermittelt wird. Zudem kann die Halbleiterwafer-Bearbeitungsvor-richtung als Bezugswinkelposition die Rotationswinkelposition θr identifizieren, an der die Längendaten Ub(θ) für die erste Randschrägfläche, die Längendaten Ap(θ) für die Randstirnfläche und die Längendaten Lb(θ) für die zweite Randschrägfläche für den zweiten Halbleiterwafer 100-2 Extremwerte annehmen, und kann zu dieser Rotationswinkelposition θr einen Winkel θr in der Winkelinformation addieren, so dass die Kristallorientierung ermittelt wird.
  • Weiterhin kann die Halbleiterwafer-Bearbeitungsvorrichtung als Bezugswinkelposition die Rotationswinkelposition θp identifizieren, an der die Durchmesserdaten Ld(θ) für den ersten Halbleiterwafer 100-1 minimal werden, und kann zu dieser Rotationswinkelposition θp einen Winkel θr in der Winkelinformation addieren, so dass die Kristallorientierung ermittelt wird. Ferner kann die Halbleiterwafer-Bearbeitungs-vorrichtung als Bezugswinkelposition die Rotationswinkelposition θp identifizieren, an der die Durchmesserdaten Ld(θ) für den zweiten Halbleiterwafer 100-2 und den dritten Halbleiterwafer 100-3 Extremwerte annehmen, und kann zu dieser Rotationswinkelposition θp einen Winkel θr in der Winkelinformation addieren, so dass die Kristallorientierung ermittelt wird.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass mit der Halbleiterwafer-Bearbeitungsvorrichtung gemäß den oben genannten Ausführungsformen die Kristallorientierung eines untersuchten Halbleiterwafers 100 ermittelt wurde. Die erfindungsgemäße Halbleiterwafer-Bearbeitungsvorrichtung muss aber nur eine Bezugswinkelposition ermitteln.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    CCD-Kamera
    10a
    erste CCD-Kamera
    10b
    zweite CCD-Kamera
    10c
    dritte CCD-Kamera
    10d
    Kameralinse
    10e
    Kamerakörper
    11, 13
    Lichtprojektionseinheit
    12, 14
    Lichtempfangseinheit
    15, 16
    CCD-Kamera
    20
    die Bearbeitungseinheit
    31
    erster Spiegel
    32
    zweiter Spiegel
    33
    Korrekturlinse
    40
    Anzeigeeinheit
    50
    Rotationsantriebsmotor
    51
    Drehtisch
    100-1
    erster Halbleiterwafer
    100-2
    zweiter Halbleiterwafer
    100-3
    dritter Halbleiterwafer
    100a, 100b
    Hauptoberfläche
    101
    Randabschnitt
    101a
    Randstirnfläche
    101b
    erste Randschrägfläche
    101c
    zweite Randschrägfläche
    102
    flache Oberfläche zur Ermittlung der Kristallorientierung

Claims (4)

  1. Halbleiterwafer-Bearbeitungsvorrichtung, die einen Halbleiterwafer (100), der mit einer Bezugswinkelposition darin eingebracht worden ist, an seinem Umfang unter Rotieren bearbeitet, umfassend eine Bildgebungseinheit (10, 10a, 10b, 10c), die derart angeordnet ist, dass sie einem Randabschnitt (101) des Halbleiterwafers (100) zugewandt ist, ein Bild des Randabschnitts (101) in Richtung seines Umfangs aufnimmt und ein Bildsignal ausgibt, und eine Bildinformationserzeugungseinrichtung (20) zum Erzeugen von Bildinformation über den Randabschnitt (101) des Halbleiterwafers (100) aus dem Bildsignal, das von der Bildgebungseinheit (10, 10a, 10b, 10c) ausgegeben wird, eine Randinformations-Erzeugungseinrichtung (20) zum Ermitteln der Gestalt eines Randabschnitts (101) an einer Mehrzahl Rotationswinkelpositionen des Halbleiterwafers (100) aus der Bildinformation und zum Erzeugen von Randinformation, die die Gestalt bei den Rotationswinkelpositionen anzeigt, und eine Vorrichtung zum Ermitteln der Bezugswinkelposition des Halbleiterwafers (100), an der der Randabschnitt (101) eine festgelegte Gestalt oder einen festgelegten Durchmesser hat, auf Basis der Randinformation, die für die Mehrzahl Rotationswinkelpositionen erzeugt wurde, wobei die Bildgebungseinheit (10, 10a, 10b, 10c) Bilder von einer Mehrzahl Oberflächen (100a, 100b) aufnimmt, die den Randabschnitt bilden, und entsprechende Bildsignale ausgibt, und die Randinformationserzeugungseinrichtung (20) die Randinformation aus Bildinformation erzeugt, die der Mehrzahl Oberflächen (100a, 100b) entspricht, die den Randabschnitt bilden.
  2. Halbleiterwafer-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, die zudem eine Einrichtung aufweist zum Identifizieren einer Kristallorientierung des Halbleiterwafers (100) auf Basis einer Bezugswinkelposition, die durch die Einrichtung zur Ermittlung der Bezugswinkelposition ermittelt wird.
  3. Verfahren zur Ermittlung einer Bezugswinkelposition, das eine Bezugswinkelposition ermittelt, während ein Halbleiterwafer (100), der mit einer Bezugswinkelposition darin eingebracht worden ist, in Umfangsrichtung unter Rotieren bearbeitet wird, umfassend einen Schritt, bei dem eine Bildgebungseinheit (10, 10a, 10b, 10c) verwendet wird, die derart angeordnet ist, dass sie einem Randabschnitt (101) des Halbleiterwafers (100) zugewandt ist, und die ein Bild des Randabschnitts (101) in Richtung seines Umfangs aufnimmt und ein Bildsignal ausgibt, und einen Bildinformations-Erzeugungsschritt zum Erzeugen von Bildinformation über den Randabschnitt (101) des Halbleiterwafers (100) aus dem Bildsignal, das von der Bildgebungseinheit (10, 10a, 10b, 10c) ausgegeben wird, einen Randinformationserzeugungsschritt, bei dem eine Gestalt eines Randabschnitts (101) an einer Mehrzahl Rotationswinkelpositionen des Halbleiterwafers (100) aus der Bildinformation ermittelt wird und Randinformation erzeugt wird, die die Gestalt bei den Rotationswinkelpositionen anzeigt, und einen Bezugswinkelpositionsermittlungsschritt, in dem die Bezugswinkelposition des Halbleiterwafers (100), an der der Randabschnitt eine festgelegte Gestalt aufweist oder einen festgelegten Durchmesser hat, auf Basis der Randinformation ermittelt wird, die für die Mehrzahl Rotationswinkelpositionen erzeugt wurde wobei die Bildgebungseinheit (10, 10a, 10b, 10c) Bilder von einer Mehrzahl Oberflächen (100a, 100b) aufnimmt, die den Randabschnitt (101) bilden, und entsprechende Bildsignale ausgibt, und im Randinformations-Erzeugungsschritt die Randinformation aus Bildinformation erzeugt wird, die der Mehrzahl Oberflächen (100a, 100b) entspricht, die den Randabschnitt (101) bilden.
  4. Vorrichtung zur Ermittlung einer Bezugswinkelposition, die eine Bezugswinkelposition eines Halbleiterwafers (100) in Umfangsrichtung ermittelt, die Vorrichtung umfassend eine Bildgebungseinheit (10, 10a, 10b, 10c), die derart angeordnet ist, dass sie einem Randabschnitt (101) des Halbleiterwafers (100) zugewandt ist, die ein Bild des Randabschnitts (101) in Richtung seines Umfangs aufnimmt und ein Bildsignal ausgibt, ein Bildinformations-Erzeugungsmittel (20) zum Erzeugen von Bildinformation über den Randabschnitt (101) des Halbleiterwafers (100) aus dem Bildsignal, das von der Bildgebungseinheit (10, 10a, 10b, 10c) ausgegeben wird, ein Randinformationserzeugungsmittel (20) zum Ermitteln einer Gestalt eines Randabschnitts (101) an einer Mehrzahl Rotationswinkelpositionen des Halbleiterwafers (100) aus der Bildinformation und zum Erzeugen von Randinformation, die die Gestalt bei den Rotationswinkelpositionen anzeigt, und ein Bezugswinkelpositionsermittlungsmittel, zum Ermitteln der Bezugswinkelposition des Halbleiterwafers (100), an der der Randabschnitt (101) eine festgelegte Gestalt aufweist oder einen festgelegten Durchmesser hat, auf Basis der Randinformation, die für die Mehrzahl Rotationswinkelpositionen erzeugt wurde, wobei die Bildgebungseinheit (10, 10a, 10b, 10c) Bilder von einer Mehrzahl Oberflächen (100a, 100b) aufnimmt, die den Randabschnitt (101) bilden, und entsprechende Bildsignale ausgibt, und das Randinformationserzeugungsmittel die Randinformation aus Bildinformation erzeugt, die der Mehrzahl Oberflächen (100a, 100b) entspricht, die den Randabschnitt (101) bilden.
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