JP2000002524A - 半導体ウェーハの表面形状測定装置および表面形状測定方法 - Google Patents
半導体ウェーハの表面形状測定装置および表面形状測定方法Info
- Publication number
- JP2000002524A JP2000002524A JP17146098A JP17146098A JP2000002524A JP 2000002524 A JP2000002524 A JP 2000002524A JP 17146098 A JP17146098 A JP 17146098A JP 17146098 A JP17146098 A JP 17146098A JP 2000002524 A JP2000002524 A JP 2000002524A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- measuring
- semiconductor wafer
- surface shape
- angle
- measuring means
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体ウェーハの表面形状を高精度に測定す
るための半導体ウェーハの表面形状測定装置および表面
形状測定方法を提供する。 【解決手段】 半導体ウェーハの表面形状を測定する際
に、装置本体３０の保持部３１に測定すべき半導体ウェ
ーハ（シリコンウェーハ）１が保持され、その半導体ウ
ェーハ１の主面に臨んで配設され該半導体ウェーハの主
面の形状を測定する測定手段としての一対のレーザーセ
ンサブロック１１、１２が配設される。これら一対のレ
ーザーセンサブロック１１、１２は、直交三軸方向に移
動させると共にその測定方向の角度を調節する位置角度
調整手段としてのｘ−ｙ−ｚ−θステージ２１、２２上
に支持されている。シリコンウェーハ１の表面形状を測
定する際には、レーザー光のスポットの焦点位置ならび
に平行度が微調整され、その微調整によって高精度の測
定が可能となる。
るための半導体ウェーハの表面形状測定装置および表面
形状測定方法を提供する。 【解決手段】 半導体ウェーハの表面形状を測定する際
に、装置本体３０の保持部３１に測定すべき半導体ウェ
ーハ（シリコンウェーハ）１が保持され、その半導体ウ
ェーハ１の主面に臨んで配設され該半導体ウェーハの主
面の形状を測定する測定手段としての一対のレーザーセ
ンサブロック１１、１２が配設される。これら一対のレ
ーザーセンサブロック１１、１２は、直交三軸方向に移
動させると共にその測定方向の角度を調節する位置角度
調整手段としてのｘ−ｙ−ｚ−θステージ２１、２２上
に支持されている。シリコンウェーハ１の表面形状を測
定する際には、レーザー光のスポットの焦点位置ならび
に平行度が微調整され、その微調整によって高精度の測
定が可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウェーハ
などの半導体ウェーハの表面の形状を高精度に測定する
ための半導体ウェーハの表面形状測定装置および表面形
状測定方法に関する。
などの半導体ウェーハの表面の形状を高精度に測定する
ための半導体ウェーハの表面形状測定装置および表面形
状測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコンウェーハなどの半導体ウェーハ
は主に半導体装置の基板として用いられており、半導体
製造プロセスにおいては、その半導体ウェーハに露光装
置を用いて半導体装置の回路パターンを形成して微細加
工を施すことが行われている。このような微細なパター
ンを形成する場合、被加工物である半導体ウェーハは露
光装置の焦点深度よりも凹凸の小さい、高度の平坦度を
有することが必要とされる。従って、半導体ウェーハを
製品として製造する場合には、その平坦度の検査は重要
な品質検査の１つとされる。
は主に半導体装置の基板として用いられており、半導体
製造プロセスにおいては、その半導体ウェーハに露光装
置を用いて半導体装置の回路パターンを形成して微細加
工を施すことが行われている。このような微細なパター
ンを形成する場合、被加工物である半導体ウェーハは露
光装置の焦点深度よりも凹凸の小さい、高度の平坦度を
有することが必要とされる。従って、半導体ウェーハを
製品として製造する場合には、その平坦度の検査は重要
な品質検査の１つとされる。
【０００３】現在、半導体ウェーハの平坦度を測定する
方法として、次の２つの方法が取られている。１つは露
光装置に装着されている状態と同様に半導体ウェーハを
保持し、その保持された状態の表面形状を測定する方法
である。もう１つの方法は、半導体ウェーハの厚みを測
定し、裏面基準を計算で求めた後、露光装置に保持され
ている状態を仮想的に求め平坦度を算出する方法であ
る。これらの各方法にはそれぞれ特徴があるが、現在で
は厚みを測定して平坦度を算出する方法が一般的に用い
られる。これは当該方法が非接触で測定可能であり、ウ
ェーハ裏面への異物付着の点から好ましいからである。
方法として、次の２つの方法が取られている。１つは露
光装置に装着されている状態と同様に半導体ウェーハを
保持し、その保持された状態の表面形状を測定する方法
である。もう１つの方法は、半導体ウェーハの厚みを測
定し、裏面基準を計算で求めた後、露光装置に保持され
ている状態を仮想的に求め平坦度を算出する方法であ
る。これらの各方法にはそれぞれ特徴があるが、現在で
は厚みを測定して平坦度を算出する方法が一般的に用い
られる。これは当該方法が非接触で測定可能であり、ウ
ェーハ裏面への異物付着の点から好ましいからである。
【０００４】一対の対向するレーザー変位計を用いた表
面形状測定装置の場合、これら一対のレーザー変位計が
所定距離だけ離されて固定ステージ上に配設され、その
間の空間に半導体ウェーハが保持される。この半導体ウ
ェーハは、その主面が対向するレーザー変位計を結ぶ線
に対して垂直となるように保持されるとともに、主面内
のＸ−Ｙ方向の２軸方向に相対的に移動するように制御
され、半導体ウェーハの表面及び裏面の複数の測定点で
の形状に関するデータをサンプリングして行く。このよ
うに得られた形状データを厚みが既知の基準サンプルと
比較して、ウェーハ全面の厚さが求められ、さらに仮想
的な裏面基準を算出して、当該半導体ウェーハの平坦度
が求められる。
面形状測定装置の場合、これら一対のレーザー変位計が
所定距離だけ離されて固定ステージ上に配設され、その
間の空間に半導体ウェーハが保持される。この半導体ウ
ェーハは、その主面が対向するレーザー変位計を結ぶ線
に対して垂直となるように保持されるとともに、主面内
のＸ−Ｙ方向の２軸方向に相対的に移動するように制御
され、半導体ウェーハの表面及び裏面の複数の測定点で
の形状に関するデータをサンプリングして行く。このよ
うに得られた形状データを厚みが既知の基準サンプルと
比較して、ウェーハ全面の厚さが求められ、さらに仮想
的な裏面基準を算出して、当該半導体ウェーハの平坦度
が求められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような高精度の平
坦度の測定を実施する場合、使用しているレーザー変位
計のスポット位置を正確に合わせ込み、さらにレーザー
変位計のレーザー光の平行度を正確に調整することが必
要である。ところが、一対のレーザー変位計は固定ステ
ージ上にねじで固定されているのみで、レーザー光のビ
ーム射出方向を微調整することができない。そして、一
対のレーザー変位計の各レーザー光のビーム射出方向が
平行でなく少しずれていた場合には、その分得られるデ
ータが精度を欠くものとなり、有意義な品質検査ができ
なくなる。
坦度の測定を実施する場合、使用しているレーザー変位
計のスポット位置を正確に合わせ込み、さらにレーザー
変位計のレーザー光の平行度を正確に調整することが必
要である。ところが、一対のレーザー変位計は固定ステ
ージ上にねじで固定されているのみで、レーザー光のビ
ーム射出方向を微調整することができない。そして、一
対のレーザー変位計の各レーザー光のビーム射出方向が
平行でなく少しずれていた場合には、その分得られるデ
ータが精度を欠くものとなり、有意義な品質検査ができ
なくなる。
【０００６】そこで、本発明は、上述の技術的な課題を
解決するもので、半導体ウェーハの表面形状を高精度に
測定するための半導体ウェーハの表面形状測定装置およ
び表面形状測定方法を提供することを目的とする。
解決するもので、半導体ウェーハの表面形状を高精度に
測定するための半導体ウェーハの表面形状測定装置およ
び表面形状測定方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体ウェーハ
の表面形状測定装置は、上述の目的を達成するために、
測定すべき半導体ウェーハを保持する保持部と、該保持
部に保持された半導体ウェーハの主面に臨んで配設され
該半導体ウェーハの主面の形状を測定する測定手段と、
前記測定手段を支持し且つ前記測定手段を三次元方向に
移動させると共にその測定手段の角度を調節する位置角
度調整手段とを有することを特徴としている。
の表面形状測定装置は、上述の目的を達成するために、
測定すべき半導体ウェーハを保持する保持部と、該保持
部に保持された半導体ウェーハの主面に臨んで配設され
該半導体ウェーハの主面の形状を測定する測定手段と、
前記測定手段を支持し且つ前記測定手段を三次元方向に
移動させると共にその測定手段の角度を調節する位置角
度調整手段とを有することを特徴としている。
【０００８】その一例として、測定手段は互いに対向し
て所定距離だけ離間して配置される一対のレーザー変位
計で構成され、前記位置角度調整手段は前記レーザー変
位計の位置を調整できる例えばｘ−ｙ−ｚステージなど
の直交三軸機構を用いて構成され、より好ましくは、前
記位置角度調整手段は前記レーザー変位計の位置及び角
度を調整できるｘ−ｙ−ｚ−θステージから構成され
る。
て所定距離だけ離間して配置される一対のレーザー変位
計で構成され、前記位置角度調整手段は前記レーザー変
位計の位置を調整できる例えばｘ−ｙ−ｚステージなど
の直交三軸機構を用いて構成され、より好ましくは、前
記位置角度調整手段は前記レーザー変位計の位置及び角
度を調整できるｘ−ｙ−ｚ−θステージから構成され
る。
【０００９】また、上述の目的を達成する本発明にかか
る測定方法は、半導体ウェーハの表面形状測定方法にお
いて、測定すべき半導体ウェーハを保持部に保持させた
後、測定手段で測定する該半導体ウェーハ上の測定点の
位置と測定方向を調整し、その調整後に前記測定手段に
より半導体ウェーハの主面の形状を測定することを特徴
とする。
る測定方法は、半導体ウェーハの表面形状測定方法にお
いて、測定すべき半導体ウェーハを保持部に保持させた
後、測定手段で測定する該半導体ウェーハ上の測定点の
位置と測定方向を調整し、その調整後に前記測定手段に
より半導体ウェーハの主面の形状を測定することを特徴
とする。
【００１０】その好ましい一形態として、前記測定手段
は一対のレーザー変位計を用いて構成され、半導体ウェ
ーハ上の測定点の位置は直交三軸機構によって調整さ
れ、その測定方向は角度調整機構によって調整される。
また、前記測定方向の調整のために、厚さのばらつきが
当該レーザー変位計の測定精度以下であるブロックゲー
ジを用いて零点調整することを特徴とする。
は一対のレーザー変位計を用いて構成され、半導体ウェ
ーハ上の測定点の位置は直交三軸機構によって調整さ
れ、その測定方向は角度調整機構によって調整される。
また、前記測定方向の調整のために、厚さのばらつきが
当該レーザー変位計の測定精度以下であるブロックゲー
ジを用いて零点調整することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】図面を参照しながら、本発明の一
実施態様の半導体ウェーハの表面形状測定装置および表
面形状測定方法について説明する。図１及び図２は本実
施態様の半導体ウェーハの表面形状測定装置を示す図で
あって、図１は要部である一対のレーザー変位計の拡大
斜視図であり、図２は本実施態様の半導体ウェーハの表
面形状測定装置の側面図である。
実施態様の半導体ウェーハの表面形状測定装置および表
面形状測定方法について説明する。図１及び図２は本実
施態様の半導体ウェーハの表面形状測定装置を示す図で
あって、図１は要部である一対のレーザー変位計の拡大
斜視図であり、図２は本実施態様の半導体ウェーハの表
面形状測定装置の側面図である。
【００１２】図２に示すように、本実施態様の表面形状
測定装置は、その主な構成として、測定装置本体３０に
取り付けられた保持部３１と、測定手段をなすレーザー
変位計の一部として機能する一対のレーザーセンサブロ
ック１１、１２と、これらレーザーセンサブロック１
１、１２を支持する位置角度調整手段であるｘ−ｙ−ｚ
−θステージ２１、２２とを有している。半導体ウェー
ハとしてのシリコンウェーハ１は前記保持部３１にその
主面が垂直となるように装着されており、このシリコン
ウェーハ１に両主面に臨んで一対のレーザーセンサブロ
ック１１、１２が配設されている。そして、これら一対
のレーザーセンサブロック１１、１２は三次元方向に移
動させると共にその角度を調節するｘ−ｙ−ｚ−θステ
ージ２１、２２上に搭載されている。
測定装置は、その主な構成として、測定装置本体３０に
取り付けられた保持部３１と、測定手段をなすレーザー
変位計の一部として機能する一対のレーザーセンサブロ
ック１１、１２と、これらレーザーセンサブロック１
１、１２を支持する位置角度調整手段であるｘ−ｙ−ｚ
−θステージ２１、２２とを有している。半導体ウェー
ハとしてのシリコンウェーハ１は前記保持部３１にその
主面が垂直となるように装着されており、このシリコン
ウェーハ１に両主面に臨んで一対のレーザーセンサブロ
ック１１、１２が配設されている。そして、これら一対
のレーザーセンサブロック１１、１２は三次元方向に移
動させると共にその角度を調節するｘ−ｙ−ｚ−θステ
ージ２１、２２上に搭載されている。
【００１３】前記測定装置本体３０は複数の足部３３を
用いて取り付けられた基台３２上に直立した直立部３４
に、シリコンウェーハ１を平面内で平行移動して走査す
るための移動部材３５、３６が取り付けられいる。移動
部材３５はアーム３７に挟まれて支持されるシリコンウ
ェーハ１を垂直方向に移動させるためのものであり、ま
た、移動部材３６はシリコンウェーハ１を水平方向に移
動させるためのものである。移動部材３５は前記直立部
３４に固定され、その移動部材３５の可動部分に移動部
材３６が取り付けられている。この移動部材３６の可動
部分はアーム基端部材３８を介してアーム３７に接続さ
れている。このアーム３７は一対のほぼ下向きに延長さ
れた湾曲する平板状の腕の先端でシリコンウェーハ１の
縁を挟むように構成されており、シリコンウェーハ１を
交換する毎に開閉操作される。ここで、前記保持部３１
はシリコンウェーハ１を保持するための機構であり、主
なものとしてアーム３７、アーム基端部材３８、一対の
移動部材３５、３６、直立部３４、および基台３２など
が含まれる。また、シリコンウェーハ１は前記移動部材
３５、３６によって、その全面に亘って測定のために走
査されるが、その走査の一例を図４に示す。
用いて取り付けられた基台３２上に直立した直立部３４
に、シリコンウェーハ１を平面内で平行移動して走査す
るための移動部材３５、３６が取り付けられいる。移動
部材３５はアーム３７に挟まれて支持されるシリコンウ
ェーハ１を垂直方向に移動させるためのものであり、ま
た、移動部材３６はシリコンウェーハ１を水平方向に移
動させるためのものである。移動部材３５は前記直立部
３４に固定され、その移動部材３５の可動部分に移動部
材３６が取り付けられている。この移動部材３６の可動
部分はアーム基端部材３８を介してアーム３７に接続さ
れている。このアーム３７は一対のほぼ下向きに延長さ
れた湾曲する平板状の腕の先端でシリコンウェーハ１の
縁を挟むように構成されており、シリコンウェーハ１を
交換する毎に開閉操作される。ここで、前記保持部３１
はシリコンウェーハ１を保持するための機構であり、主
なものとしてアーム３７、アーム基端部材３８、一対の
移動部材３５、３６、直立部３４、および基台３２など
が含まれる。また、シリコンウェーハ１は前記移動部材
３５、３６によって、その全面に亘って測定のために走
査されるが、その走査の一例を図４に示す。
【００１４】図１に、一対のレーザーセンサブロック１
１、１２が示される。各レーザーセンサブロック１１、
１２はそれぞれレーザー光を射出してそれを受光して測
定すべき物体までの距離を非接触な方法で図ることがで
きるものである。図１に示すように一対のレーザーセン
サブロック１１、１２は、そのレーザー光の射出方向、
すなわち測定方向を互いに対向させており、所定距離を
置いて配設することで、その間の空間に存在する物体の
厚みおよび表面形状を極めて高速且つ高精度に検知する
ことができる。各レーザーセンサブロック１１、１２は
ケーブル２３を介して図示しない解析装置に測定データ
の信号を送り、その解析装置が瞬時にデータを解析し
て、物体、この場合はシリコンウェーハ１の表面形状お
よび厚みについてのデータを出力する。
１、１２が示される。各レーザーセンサブロック１１、
１２はそれぞれレーザー光を射出してそれを受光して測
定すべき物体までの距離を非接触な方法で図ることがで
きるものである。図１に示すように一対のレーザーセン
サブロック１１、１２は、そのレーザー光の射出方向、
すなわち測定方向を互いに対向させており、所定距離を
置いて配設することで、その間の空間に存在する物体の
厚みおよび表面形状を極めて高速且つ高精度に検知する
ことができる。各レーザーセンサブロック１１、１２は
ケーブル２３を介して図示しない解析装置に測定データ
の信号を送り、その解析装置が瞬時にデータを解析し
て、物体、この場合はシリコンウェーハ１の表面形状お
よび厚みについてのデータを出力する。
【００１５】本実施態様においてこのような一対のレー
ザーセンサブロック１１、１２は、それぞれ位置角度調
整手段であるｘ−ｙ−ｚ−θステージ２１、２２に位置
と角度が調整可能に支持されている。各ｘ−ｙ−ｚ−θ
ステージ２１、２２は、それぞれテーブル１３、１４お
よび支柱部１５、１６を有し、前記レーザーセンサブロ
ック１１、１２はそれらテーブル１３、１４上に固定さ
れている。支柱部１５、１６は前記測定装置本体３０の
センサー基台３９の上端に取り付けられている。そし
て、これらテーブル１３、１４を可動させるための機構
して、シリコンウェーハ主面に垂直な水平方向（ｘ方
向）に移動可能なｘテーブルおよびｘテーブルガイド軸
と、そのｘ方向に垂直でシリコンウェーハ主面の面内方
向で水平な方向（ｙ方向）に移動可能なｙテーブルおよ
びｙテーブルガイド軸と、垂直方向（ｚ方向）に移動可
能なｚテーブルおよびｚテーブルガイド軸を有する直交
３軸機構を有し、且つ、各レーザーセンサブロック１
１、１２のレーザー光の射出方向を水平面内で微調整す
る角度調整機構として回転軸を有している。各ｘ−ｙ−
ｚ−θステージ２１、２２のｘテーブルガイド軸はｘ軸
調整つまみ１７に接続され、ｙテーブルガイド軸はｙ軸
調整つまみ１８に接続され、ｚテーブルガイド軸はｚ軸
調整つまみ１９に接続される。また、各ｘ−ｙ−ｚ−θ
ステージ２１、２２の回転軸は回転調整つまみ２０に接
続される。これら各つまみ１７、１８、１９、２０を回
転操作することで、各レーザーセンサブロック１１、１
２の位置及び角度の微調整が可能である。
ザーセンサブロック１１、１２は、それぞれ位置角度調
整手段であるｘ−ｙ−ｚ−θステージ２１、２２に位置
と角度が調整可能に支持されている。各ｘ−ｙ−ｚ−θ
ステージ２１、２２は、それぞれテーブル１３、１４お
よび支柱部１５、１６を有し、前記レーザーセンサブロ
ック１１、１２はそれらテーブル１３、１４上に固定さ
れている。支柱部１５、１６は前記測定装置本体３０の
センサー基台３９の上端に取り付けられている。そし
て、これらテーブル１３、１４を可動させるための機構
して、シリコンウェーハ主面に垂直な水平方向（ｘ方
向）に移動可能なｘテーブルおよびｘテーブルガイド軸
と、そのｘ方向に垂直でシリコンウェーハ主面の面内方
向で水平な方向（ｙ方向）に移動可能なｙテーブルおよ
びｙテーブルガイド軸と、垂直方向（ｚ方向）に移動可
能なｚテーブルおよびｚテーブルガイド軸を有する直交
３軸機構を有し、且つ、各レーザーセンサブロック１
１、１２のレーザー光の射出方向を水平面内で微調整す
る角度調整機構として回転軸を有している。各ｘ−ｙ−
ｚ−θステージ２１、２２のｘテーブルガイド軸はｘ軸
調整つまみ１７に接続され、ｙテーブルガイド軸はｙ軸
調整つまみ１８に接続され、ｚテーブルガイド軸はｚ軸
調整つまみ１９に接続される。また、各ｘ−ｙ−ｚ−θ
ステージ２１、２２の回転軸は回転調整つまみ２０に接
続される。これら各つまみ１７、１８、１９、２０を回
転操作することで、各レーザーセンサブロック１１、１
２の位置及び角度の微調整が可能である。
【００１６】このような構成を有する本実施態様の表面
形状測定装置を用いて、シリコンウェーハ１の表面形状
を測定する場合、先ず、レーザーセンサブロック１１、
１２からのレーザー光の焦点距離をシリコンウェーハ１
上の同一点に合わせることが行われ、その位置調整のた
めに各ｘ−ｙ−ｚ−θステージ２１、２２の直交３軸機
構が使用され、さらにレーザー光の平行度を調整するた
めに、各ｘ−ｙ−ｚ−θステージ２１、２２の回転調整
つまみ２０を用いた角度調整が行われる。特に、測定方
向の角度の微調整が、後述するように、精度を向上させ
るのに大きく貢献する。
形状測定装置を用いて、シリコンウェーハ１の表面形状
を測定する場合、先ず、レーザーセンサブロック１１、
１２からのレーザー光の焦点距離をシリコンウェーハ１
上の同一点に合わせることが行われ、その位置調整のた
めに各ｘ−ｙ−ｚ−θステージ２１、２２の直交３軸機
構が使用され、さらにレーザー光の平行度を調整するた
めに、各ｘ−ｙ−ｚ−θステージ２１、２２の回転調整
つまみ２０を用いた角度調整が行われる。特に、測定方
向の角度の微調整が、後述するように、精度を向上させ
るのに大きく貢献する。
【００１７】表面形状の測定をする際には、センサーの
零点調整（キャリブレーション）が行われる。本実施態
様の表面形状測定装置では、シリコンウェーハ１の表面
形状を測定するために、位置と角度の調整が行われる
が、例えば、次のような方法によって、センサーの零点
調整を進めることができる。これは初めに、図３に示す
ようなブロックゲージ４０が平行度を調整するために使
用され、次に、シリコンウェーハ１の縁部を用いて焦点
位置の調整を行うものである。
零点調整（キャリブレーション）が行われる。本実施態
様の表面形状測定装置では、シリコンウェーハ１の表面
形状を測定するために、位置と角度の調整が行われる
が、例えば、次のような方法によって、センサーの零点
調整を進めることができる。これは初めに、図３に示す
ようなブロックゲージ４０が平行度を調整するために使
用され、次に、シリコンウェーハ１の縁部を用いて焦点
位置の調整を行うものである。
【００１８】詳しくは、厚みのばらつき（そりを含
む。）が当該表面形状測定装置の精度以下（例えば５／
１００ミクロン）のブロックゲージ４０を摺動可能な図
示しない治具に保持し、このブロックゲージ４０を図３
に示すように一対のレーザーセンサブロック１１、１２
の間に介在させる。該治具を操作してブロックゲージ４
０を摺動させ、レーザーセンサブロック１１、１２から
の各レーザースポットの位置が該ブロックゲージ４０の
端部上にあるようにさせる。その位置で両レーザーセン
サブロック１１、１２の各ｘ−ｙ−ｚ−θステージ２
１、２２のうちのｘ軸方向の直交３軸機構を操作して、
その焦点位置がブロックゲージ４０上になるように合わ
せる。
む。）が当該表面形状測定装置の精度以下（例えば５／
１００ミクロン）のブロックゲージ４０を摺動可能な図
示しない治具に保持し、このブロックゲージ４０を図３
に示すように一対のレーザーセンサブロック１１、１２
の間に介在させる。該治具を操作してブロックゲージ４
０を摺動させ、レーザーセンサブロック１１、１２から
の各レーザースポットの位置が該ブロックゲージ４０の
端部上にあるようにさせる。その位置で両レーザーセン
サブロック１１、１２の各ｘ−ｙ−ｚ−θステージ２
１、２２のうちのｘ軸方向の直交３軸機構を操作して、
その焦点位置がブロックゲージ４０上になるように合わ
せる。
【００１９】次いで、ブロックゲージ４０を少しずつ反
対方向に移動させ、一対のレーザーセンサブロック１
１、１２からの出力を確認する。その上で、どちらか一
方のセンサーからの出力データを基準として、各レーザ
ーセンサブロック１１、１２からの表示（出力値）が一
致するように各ｘ−ｙ−ｚ−θステージ２１、２２のう
ちの回転調整つまみ２０を調整する。この回転調整つま
み２０の調整は、レーザーセンサブロック１１、１２の
測定方向の角度を調整するものであり、表示された値が
一致することで平行度が合うことになる。
対方向に移動させ、一対のレーザーセンサブロック１
１、１２からの出力を確認する。その上で、どちらか一
方のセンサーからの出力データを基準として、各レーザ
ーセンサブロック１１、１２からの表示（出力値）が一
致するように各ｘ−ｙ−ｚ−θステージ２１、２２のう
ちの回転調整つまみ２０を調整する。この回転調整つま
み２０の調整は、レーザーセンサブロック１１、１２の
測定方向の角度を調整するものであり、表示された値が
一致することで平行度が合うことになる。
【００２０】各レーザーセンサブロック１１、１２の間
でこのような平行度の合わせ込みが行われたところで、
実際の測定を行う状態にシリコンウェーハ１をアーム３
７に挟持させ、今度はシリコンウェーハ１をＸ方向（ｘ
−ｙ−ｚ−θステージのｙ軸方向に対応）に移動させ
て、シリコンウェーハ１の縁部付近にレーザー光のスポ
ットを導く。各レーザーセンサブロック１１、１２のセ
ンサーは、シリコンウェーハ１の端部では反射光を検出
できなくなる。そこで、シリコンウェーハ１を外周方向
に微小量移動させながら、各レーザーセンサブロック１
１、１２のセンサーがレーザー光の反射光を検出できな
くなる位置を確認し、その位置がもしずれている時は、
各ｘ−ｙ−ｚ−θステージ２１、２２のｙステージ（ウ
ェーハ上のＸ方向）を調整する。次に、同様の方法をウ
ェーハのＹ方向（ｘ−ｙ−ｚ−θステージのｚ軸方向に
対応）についても行い、各ｘ−ｙ−ｚ−θステージ２
１、２２のＺステージの調整を行う。このような零点調
整によって、一対のレーザーセンサブロック１１、１２
の測定位置および測定角度が微調整させ、高精度の測定
が可能となる。
でこのような平行度の合わせ込みが行われたところで、
実際の測定を行う状態にシリコンウェーハ１をアーム３
７に挟持させ、今度はシリコンウェーハ１をＸ方向（ｘ
−ｙ−ｚ−θステージのｙ軸方向に対応）に移動させ
て、シリコンウェーハ１の縁部付近にレーザー光のスポ
ットを導く。各レーザーセンサブロック１１、１２のセ
ンサーは、シリコンウェーハ１の端部では反射光を検出
できなくなる。そこで、シリコンウェーハ１を外周方向
に微小量移動させながら、各レーザーセンサブロック１
１、１２のセンサーがレーザー光の反射光を検出できな
くなる位置を確認し、その位置がもしずれている時は、
各ｘ−ｙ−ｚ−θステージ２１、２２のｙステージ（ウ
ェーハ上のＸ方向）を調整する。次に、同様の方法をウ
ェーハのＹ方向（ｘ−ｙ−ｚ−θステージのｚ軸方向に
対応）についても行い、各ｘ−ｙ−ｚ−θステージ２
１、２２のＺステージの調整を行う。このような零点調
整によって、一対のレーザーセンサブロック１１、１２
の測定位置および測定角度が微調整させ、高精度の測定
が可能となる。
【００２１】次に、本件の発明者らが行った実験に基づ
いて、本実施態様の表面形状測定装置の位置及び角度の
微調整の効果について図５乃至図８を参照しながら説明
する。レーザー変位計からのデータを立体画像化して示
したものが図５及び図６であり、図５が微調整を伴わな
いで平坦度を測定したもの、図６は微調整を伴って平坦
度を測定したものである。図５の例では、シリコンウェ
ーハの表面の全体形状は中心付近からほぼ左右対称に特
徴的な跳ね上がりを見せ、その部分は精度が悪くなって
いることが示されている。これに対して、図６に示すよ
うに、シリコンウェーハ１の平坦度の測定のために、前
記レーザーセンサブロック１１、１２のスポット位置と
平行度（射出方向の角度）の調整を行ったものでは、図
５に示されたような特徴的な跳ね上がりがなく、その分
だけ精度が向上しているが分かる。
いて、本実施態様の表面形状測定装置の位置及び角度の
微調整の効果について図５乃至図８を参照しながら説明
する。レーザー変位計からのデータを立体画像化して示
したものが図５及び図６であり、図５が微調整を伴わな
いで平坦度を測定したもの、図６は微調整を伴って平坦
度を測定したものである。図５の例では、シリコンウェ
ーハの表面の全体形状は中心付近からほぼ左右対称に特
徴的な跳ね上がりを見せ、その部分は精度が悪くなって
いることが示されている。これに対して、図６に示すよ
うに、シリコンウェーハ１の平坦度の測定のために、前
記レーザーセンサブロック１１、１２のスポット位置と
平行度（射出方向の角度）の調整を行ったものでは、図
５に示されたような特徴的な跳ね上がりがなく、その分
だけ精度が向上しているが分かる。
【００２２】図７及び図８も同様なデータであり、走査
した結果として、それぞれシリコンウェーハ１の各領域
での出力値を示したものである。図７に示す数値が微調
整を伴わないで平坦度を測定したもの、図８は微調整を
伴って平坦度を測定したものである。微調整を伴って平
坦度を測定したもの（図８）の方が、全体的に数値が低
くされ、それだけ誤差の少ない高精度のデータとなって
いるが示されている。
した結果として、それぞれシリコンウェーハ１の各領域
での出力値を示したものである。図７に示す数値が微調
整を伴わないで平坦度を測定したもの、図８は微調整を
伴って平坦度を測定したものである。微調整を伴って平
坦度を測定したもの（図８）の方が、全体的に数値が低
くされ、それだけ誤差の少ない高精度のデータとなって
いるが示されている。
【００２３】このように、近年の半導体装置の高集積化
に伴い半導体ウェーハに求められる平坦度のレベルの益
々厳しいものとなってきているが、本実施態様の表面形
状測定装置のように、実際の測定に際して、レーザー光
の焦点位置とその平行度を微調整することにより、確実
に要求されている品質の平坦度の測定が可能とされる。
特に、現行要求される半導体ウェーハの平坦度のみなら
ず、次世代の半導体ウェーハの平坦度の測定に対しても
勿論有効であり、品質のすぐれた製品を製造するための
重要な要素技術となり得る。
に伴い半導体ウェーハに求められる平坦度のレベルの益
々厳しいものとなってきているが、本実施態様の表面形
状測定装置のように、実際の測定に際して、レーザー光
の焦点位置とその平行度を微調整することにより、確実
に要求されている品質の平坦度の測定が可能とされる。
特に、現行要求される半導体ウェーハの平坦度のみなら
ず、次世代の半導体ウェーハの平坦度の測定に対しても
勿論有効であり、品質のすぐれた製品を製造するための
重要な要素技術となり得る。
【００２４】上述の実施態様では、一対のレーザー変位
計を使用して半導体ウェーハの表面形状を計測するもの
としているが、その他の変位量センサー、例えば静電容
量式センサーや原子間力プローブ等が測定手段を構成し
ていても良い。また、本実施態様ではｘ−ｙ−ｚ−θス
テージを用いたが、他の方向に走査するような位置角度
調整手段を用いることも可能である。
計を使用して半導体ウェーハの表面形状を計測するもの
としているが、その他の変位量センサー、例えば静電容
量式センサーや原子間力プローブ等が測定手段を構成し
ていても良い。また、本実施態様ではｘ−ｙ−ｚ−θス
テージを用いたが、他の方向に走査するような位置角度
調整手段を用いることも可能である。
【００２５】
【発明の効果】以上の説明でも明らかなように、本発明
の半導体ウェーハの表面形状測定装置および表面形状測
定方法によれば、表面形状の測定精度が大幅に向上し、
現行及び次世代半導体ウェーハに求められる平坦度品質
に対応した測定が可能となる。
の半導体ウェーハの表面形状測定装置および表面形状測
定方法によれば、表面形状の測定精度が大幅に向上し、
現行及び次世代半導体ウェーハに求められる平坦度品質
に対応した測定が可能となる。
【図１】本発明の半導体ウェーハの表面形状測定装置の
一例の要部拡大斜視図である。
一例の要部拡大斜視図である。
【図２】本発明の半導体ウェーハの表面形状測定装置の
一例の装置全体を示す側面図である。
一例の装置全体を示す側面図である。
【図３】本発明の半導体ウェーハの表面形状測定装置に
おいて、一対のレーザーセンサブロックとその零点調整
を行う場合に使用されるブロックゲージを示した平面図
である。
おいて、一対のレーザーセンサブロックとその零点調整
を行う場合に使用されるブロックゲージを示した平面図
である。
【図４】半導体ウェーハの走査方法を示す概念図であ
る。
る。
【図５】微調整を伴わないでシリコンウェーハの平坦度
を測定した例の出力データに基づく立体図である。
を測定した例の出力データに基づく立体図である。
【図６】本発明に従い微調整を行ってシリコンウェーハ
の平坦度を測定した例の出力データに基づく立体図であ
る。
の平坦度を測定した例の出力データに基づく立体図であ
る。
【図７】微調整を伴わないでシリコンウェーハの平坦度
を測定した例のシリコンウェーハ上の出力データを示す
図である。
を測定した例のシリコンウェーハ上の出力データを示す
図である。
【図８】本発明に従い微調整を行ってシリコンウェーハ
の平坦度を測定した例のシリコンウェーハ上の出力デー
タを示す図である。
の平坦度を測定した例のシリコンウェーハ上の出力デー
タを示す図である。
１ シリコンウェーハ １１、１２ レーザーセンサブロック ２１、２２ Ｘ−Ｙ−Ｚ−θステージ ３１ 保持部 ４０ ブロックゲージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA04 AA06 AA07 AA47 AA49 AA56 CC19 DD03 DD19 EE05 FF00 FF61 FF67 GG04 MM13 MM28 PP04 PP12 PP22 QQ21 QQ31 2F078 CA08 CA10 CB02 CB05 CC02 CC11 CC19 4M106 AA01 BA05 CA47 CA50 CA52 DH12 DJ02 DJ03 DJ19
Claims (8)
- 【請求項１】 半導体ウェーハの表面形状を測定する半
導体ウェーハの表面形状測定装置において、 測定すべき半導体ウェーハを保持する保持部と、 該保持部に保持された半導体ウェーハの主面に臨んで配
設され該半導体ウェーハの主面の形状を測定する測定手
段と、 前記測定手段を支持し且つ前記測定手段を三次元方向に
移動させると共にその測定手段の角度を調節する位置角
度調整手段とを有することを特徴とする半導体ウェーハ
の表面形状測定装置。 - 【請求項２】 前記測定手段は、互いに対向して所定距
離だけ離間して配置される一対のレーザー変位計である
ことを特徴とする請求項１記載の表面形状測定装置。 - 【請求項３】 前記位置角度調整手段は、前記測定手段
の位置を調整できる直交三軸機構を使用してなることを
特徴とする請求項１又は請求項２記載の表面形状測定装
置。 - 【請求項４】 前記位置角度調整手段は、前記測定手段
の位置及び角度を調整できるｘ−ｙ−ｚ−θステージか
らなることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の表
面形状測定装置。 - 【請求項５】 半導体ウェーハの表面形状を測定する半
導体ウェーハの表面形状測定方法において、測定すべき
半導体ウェーハを保持部に保持させた後、測定手段で測
定する該半導体ウェーハ上の測定点の位置と測定方向を
調整し、その調整後に前記測定手段により半導体ウェー
ハの主面の形状を測定することを特徴とする半導体ウェ
ーハの表面形状測定方法。 - 【請求項６】 前記測定手段は一対のレーザー変位計を
用いることを特徴とする請求項５記載の表面形状測定方
法。 - 【請求項７】 半導体ウェーハ上の測定点の位置は直交
三軸機構によって調整され、その測定方向は角度調整機
構によって調整されることを特徴とする請求項５記載の
表面形状測定方法。 - 【請求項８】 前記測定方向の調整のために、厚さのば
らつきが当該レーザー変位計の測定精度以下であるブロ
ックゲージを用いて零点調整することを特徴とする請求
項６記載の表面形状測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17146098A JP3940819B2 (ja) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | 半導体ウェーハの表面形状測定装置および表面形状測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17146098A JP3940819B2 (ja) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | 半導体ウェーハの表面形状測定装置および表面形状測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000002524A true JP2000002524A (ja) | 2000-01-07 |
| JP3940819B2 JP3940819B2 (ja) | 2007-07-04 |
Family
ID=15923528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17146098A Expired - Fee Related JP3940819B2 (ja) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | 半導体ウェーハの表面形状測定装置および表面形状測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3940819B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011214910A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Mitsubishi Electric Corp | ウエハ反り量測定方法及び測定装置 |
| JP2013102053A (ja) * | 2011-11-08 | 2013-05-23 | Tokyo Electron Ltd | 基板処理システム、基板搬送方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体 |
| CN116038774A (zh) * | 2023-03-31 | 2023-05-02 | 无锡卓海科技股份有限公司 | 一种晶圆载台与机械臂的平行度调节结构及调节方法 |
-
1998
- 1998-06-18 JP JP17146098A patent/JP3940819B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011214910A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Mitsubishi Electric Corp | ウエハ反り量測定方法及び測定装置 |
| JP2013102053A (ja) * | 2011-11-08 | 2013-05-23 | Tokyo Electron Ltd | 基板処理システム、基板搬送方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体 |
| CN116038774A (zh) * | 2023-03-31 | 2023-05-02 | 无锡卓海科技股份有限公司 | 一种晶圆载台与机械臂的平行度调节结构及调节方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3940819B2 (ja) | 2007-07-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6347458B1 (en) | Displaceable X/Y coordinate measurement table | |
| JP3247660B2 (ja) | 楕円偏光計に対する試料の自動調整方法及び装置 | |
| JP3468352B2 (ja) | 石英ガラス製基板表面の平坦度測定装置 | |
| CN105066897B (zh) | 一种消除重力影响的薄基片变形测量方法 | |
| JP4717639B2 (ja) | 基板の両面形状測定方法及び装置 | |
| JP3940819B2 (ja) | 半導体ウェーハの表面形状測定装置および表面形状測定方法 | |
| US6351313B1 (en) | Device for detecting the position of two bodies | |
| JPH05209741A (ja) | 表面形状測定の方法および装置 | |
| JPH11125520A (ja) | 半導体ウエハ支持用部材及び半導体ウエハの平面度測定装置 | |
| Liu et al. | Three-point-support method based on position determination of supports and wafers to eliminate gravity-induced deflection of wafers | |
| JPH11190616A (ja) | 表面形状測定装置 | |
| JP4053156B2 (ja) | 光学素子の面間の位置関係を測定する装置に用いる光学素子を保持する保持具 | |
| Lewis | Fully traceable miniature CMM with submicrometer uncertainty | |
| JP2007064748A (ja) | 形状測定装置固有の系統誤差を測定する方法と縦型形状測定装置。 | |
| JP6101603B2 (ja) | ステージ装置および荷電粒子線装置 | |
| JPH01202611A (ja) | 三次元測定方法及び測定装置 | |
| JPH05134753A (ja) | 位置決め装置 | |
| CN108239744A (zh) | 间隙计量方法 | |
| JPH04268433A (ja) | 非球面レンズ偏心測定装置 | |
| JP5009560B2 (ja) | 薄片状の被測定物の形状測定装置 | |
| JP2003254747A (ja) | 真直度測定法 | |
| JPH01227448A (ja) | ウエハプローバ | |
| KR20090052329A (ko) | 평면형 테이블 표면을 정렬하기 위한 방법 및 디바이스 | |
| RU2097746C1 (ru) | Устройство и способ измерения геометрических размеров и коробления пластин | |
| US20210231578A1 (en) | Sensor probe assembly |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050111 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061002 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061006 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061124 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070305 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070318 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100413 Year of fee payment: 3 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100413 Year of fee payment: 3 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110413 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120413 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130413 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130413 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140413 Year of fee payment: 7 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |