JP2002243431A - ウエハのそり測定方法 - Google Patents

ウエハのそり測定方法

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JP2002243431A
JP2002243431A JP2001033603A JP2001033603A JP2002243431A JP 2002243431 A JP2002243431 A JP 2002243431A JP 2001033603 A JP2001033603 A JP 2001033603A JP 2001033603 A JP2001033603 A JP 2001033603A JP 2002243431 A JP2002243431 A JP 2002243431A
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JP
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wafer
measurement
warpage
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measured
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Hiroshi Okumura
寛 奥村
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Hitachi High Tech Corp
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Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ウエハ自体のそりを非接触の測定装置により非
接触状態で精度よく測定することができるウエハのそり
測定方法を提供することにある。 【解決手段】ウエハの外周を少なくとも3点で水平に支
持して、ウエハの表面側の各測定点の変位量を第1の測
定値として非接触の測定装置で測定し、ウエハを反転し
て水平に支持して表面側の各測定点に対応する位置の変
位量を第2の測定値として前記の測定装置で測定し、各
測定点の第1の測定値と第の測定値の差の実質的に1/
2の値を前記ウエハのそり量として算出するものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ウエハのそり測
定方法に関し、詳しくは、ウエハ自体のそりを非接触の
変位量測定装置により非接触状態で精度よく測定するこ
とができるようなウエハのそり測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ウエハ自体のそりは、従来、水平定盤の
テーブル上にウエハを載置し、ウエハの上面に設けられ
た、例えば、光学的変位測定装置、静電センサ等により
ウエハ上のXY座標上あるいはRθ座標上の各測定点で
変位量を測定してその変位量からウエハのそりの状態を
算出し、それを、例えば、プリント出力し、あるいはデ
ィスプレイ上にグラフ表示している。近年、8インチ径
あるいはそれ以上の径のウエハが使用されるようにな
り、ウエハの径が大きく、その相対的な厚さは薄くなっ
てきている。そのため、ウエハ自体のそりがより問題と
される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このそりと類似する測
定としてウエハの平坦度(フラットネス)測定がある。
その測定の際に行われる測定項目としてウエハの厚さ測
定とウエハ厚さむら測定があって、このときのウエハ厚
さ測定の精度として現在では、±0.5μm以下の測定
精度が要求されている。そのため、このそりもより精度
の高い測定が要求される。一方、集積化されるICの線
密度は、年々向上し、サブミクロンオーダとなると、ウ
エハの裏面側に発生する微小な疵やゴミ、異物などの影
響が問題となってくる。従来の定盤に載置するそり測定
では、裏面側に異物が付着し易く、また、裏面に疵が付
き易い。そこで、ウエハのそり量測定においても非接触
状態でのそり測定の要請がある。
【0004】非接触状態でのそり測定としては、現在の
ところウエハを垂直に支持して測定する方法がある。し
かし、ウエハの口径が大きくなると自重による重力の影
響で精度の高いそり測定ができない。この発明の目的
は、このような従来技術の問題点を解決するものであっ
て、ウエハ自体のそりを非接触の測定装置により非接触
状態で精度よく測定することができるウエハのそり測定
方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るためのこの発明のウエハのそり測定方法の特徴は、ウ
エハが水平になるようにウエハの外周を支持して、ウエ
ハの表面側の各測定点の変位量を第1の測定値として非
接触の測定装置で測定し、ウエハを反転して水平に支持
して表面側の各測定点に対応する位置の変位量を第2の
測定値として前記の測定装置で測定し、各測定点の第1
の測定値と第2の測定値の差の実質的に1/2の値を前
記ウエハのそり量として算出するものである。また、他
の発明として、各測定点の第1の測定値と第2の測定値
の和の実質的に1/2の値をウエハの自重たわみ量とし
て求めて、これによりウエハのそり量を算出するもので
ある。
【0006】
【発明の実施の形態】このように、この発明では、ウエ
ハを水平に支持して変位量を測定することにより、ウエ
ハの自重による重力の影響が付加されて表面側の変位量
と裏面側の変位量とがそれぞれ各測定点について求め
る。このとき、ウエハに加わる重力の方向は表裏反転し
ても同じ方向である。一方、ウエハの厚さは実質的に均
一とみることができるので、表面側のそり方向と裏面側
のそり方向とは逆になる。そこで、一方の測定値と他方
の測定値との差を採ることにより自重の影響が相殺され
る。このとき、各測定点の測定値の差は、逆方向の差と
なることから測定するそり量の2倍となる。これの1/
2を実際の各測定点のそり量として算出することができ
る。その結果、ウエハ自体のそりを非接触の測定装置に
より非接触状態で精度よく測定することができ、ウエハ
の裏面に疵が付きにくく、ウエハへの異物の付着が防止
される。なお、各測定点の第1の測定値と第2の測定値
の和の実質的に1/2の値は、そり量が相殺されてウエ
ハの自重たわみ量の2倍が得られる。そこで、このたわ
み量を求めることで一方の測定値からウエハのそり量を
算出することができる。
【0007】
【実施例】図1は、この発明のウエハのそり測定方法の
一実施例を示す測定方法のフローチャートであり、図2
は、そのウエハ支持機構の説明図、図3は、ウエハのそ
り量と重力の作用との関係の説明図である。図2(a)
に示すすように、ウエハのそり測定の際に用いられる光
学変位量測定装置3が装置に固定されたフレーム9に支
持され、中空円筒のテーブル2の上部に設けられてい
る。図2(b)は、中空円筒のテーブル2を平面からみ
たものであり、ウエハ1は、中空円筒のテーブル2にそ
の外周で3点で支持されてテーブル2に載置され、この
ウエハ1の上部にある光学変位量測定装置3から測定レ
ーザビームLが垂直よりθ傾斜してウエハ1に落射され
る。光学変位量測定装置3の測定データは、データ処理
装置10に転送されて、各測定点の測定値がメモリに記
憶されて、そり量が後述する式に基づいて算出される。
【0008】図2(b)において、3点支持として、ウ
エハ1の外周に係合する3つの支持つめ4a、4b,4
cが120度の等角度で分割された位置にそれぞれ配置
され、これら爪がその外側にある爪支持リング4に支持
され、3つの支持つめ4a、4b,4cは、ウエハ1の
中心Oに向かって前進し、後退する(進退機構は図示せ
ず)。各支持つめ4a、4b,4cの支持点の延長線が
ウエハ1の中心Oを通る。また、爪支持リング4は、支
持つめ4aの中心Oを通る軸線上において、両端で回動
可能に軸ピン5a、5bを介して外側の円筒6に固定さ
れている。さらに、支持つめ4a側の軸ピン5aは、円
筒6を貫通して反転駆動機構7の軸に結合されている。
これによりウエハ1は、軸ピン5a、5bの軸を中心と
して表裏反転可能となっていて、支持つめ4a、4b,
4cの進退により中空円筒のテーブル2にチャックさ
れ、アンチャックされる。
【0009】中空円筒のテーブル2は、XYテーブル8
に支持されていて、光学変位量測定装置3はフレーム9
に支持されている。これにより、測定光LをXY座標上
の各測定点に移動させて各測定点の変位量を測定する。
図1は、その測定方法であって、まず、ウエハ1の表面
側の各測定点の変位量を測定してデータ処理装置10に
転送してそのメモリに記憶する(ステップ101)。次
に、反転駆動機構7を駆動してウエハ1を反転する(ス
テップ102)、そしてウエハの裏面側の各測定点の変
位量を測定してデータ処理装置10に転送してそのメモ
リに記憶する(ステップ103)。そして、データ処理
装置10において、表面側の各測定点の測定値からその
測定点に対応する裏面がwの測定値の差を算出する(ス
テップ104)。これは、表面側の各測定点の測定値
(第1の測定値)について、前記の軸ピン5a、5bの
軸に対して対称となる裏面側の測定点の測定値(第2の
測定値)とをメモリから読み出して、各測定点での第1
の測定値と第2の測定値の差を算出する。さらに、差値
の1/2を各測定点のそり量として算出する(ステップ
105)。
【0010】このとき、ステップ101で測定されたウ
エハ表面側の各測定点の第1の測定値Oとすれば、 O=S+T+θo …… となる。ここに、Sは、ウエハの各測定点でのそり量で
あり、Tは、重力による自重たわみ量、θoは、測定誤
差である。たたし、凹のそり量Sを正とする。また、ス
テップ103で測定されたウエハ裏面側の各測定点の第
2の測定値Uとすれば、 U=−S+T+θu …… となる。ここに、θuは、測定誤差である。ただし、ウ
エハ裏面側の各測定点の位置は、位置関係が反転された
ときに表裏対応する位置にある。これは、前記したよう
に、表面側の測定点の測定値に対し、前記の軸ピン5
a、5bの軸に対して対称となる裏面側の測定点の測定
値である。そこで、ステップ104での差値は、データ
処理装置10のメモリに記憶されている測定データから
式−式により、O−U=2S+(θo−θu)として
算出され、さらにデータ処理装置10において、ステッ
プ105でそり量SがS=1/2{(O−U)−(θo
−θu)}として算出される。
【0011】ここで、ウエハが凸側に湾曲しているとす
ると、重力によるたわみの影響がない、ウエハ自体の各
測定点でのそり量Sが図3(a)に示すように、Sがそ
れでである。この状態で、テーブル2に載置すると、図
(b)に示すようになる。このとき、図(c)に示すよ
うに、反転前の表面側では、凸側に湾曲が凹状となっ
て、実線のようになり、−S+Tの状態で湾曲する。こ
れを反転すると、図(b)に示す領域A,Bの位置が左
右入れ替わり、各測定点は軸線に対称に配置される。こ
のとき、点線に示すよう、さらに凹状態となり、S+T
となる。この場合も前記そり量Sが負になっているだけ
であり、そり量Sが算出できる。
【0012】また、自重たわみTは、式+式によ
り、次の式となり、これにより求めることができる。 T=1/2{(O+U)−(θo+θu)} そこで、データ処理装置10のメモリに、多数のあるウ
エハについてこのたわみ量Tを求めてその平均値をあら
かじめ各測定点対応に記憶しておけば、表面側の各測定
点について測定した値から式からたわみ量Tを引い
て、O−T=S+T+θo−T=S+θoとして、そり量
Sを求めることができる。これにより、表裏の測定点に
ついて測定することなく、表面側の測定点の測定データ
のみでそり量の算出が可能になる。なお、各式におい
て、測定誤差θo,θuは、そり量Sからみて無視できる
程度のものである。
【0013】以上、説明してきたが、実施例では、実施
例のウエハ反転機構は一例であって、他の反転機構をも
ちいることができる。また、変位量の測定は、光学的な
ものに限定されない。非接触状態で測定できれば、例え
ば、静電センサのようなものであってもよい。さらに、
ウエハの支持点は、3点に限定されるものではなく、こ
れより多くてもよい。
【0014】
【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明にあって
は、ウエハを水平に支持して変位量を測定することによ
り、ウエハの自重による重力の影響が付加されて表面側
の変位量と裏面側の変位量とがそれぞれ各測定点につい
て求める。このとき、ウエハに加わる重力の方向は表裏
反転しても同じ方向である。表面側のそり方向と裏面側
のそり方向とは逆になる。そこで、一方の測定値と他方
の測定値との差を採ることにより自重の影響が相殺さ
れ、各測定点の測定値の差の1/2を実際の各測定点の
そり量として算出することができる。その結果、ウエハ
自体のそりを非接触の測定装置により非接触状態で精度
よく測定することができ、ウエハの裏面に疵が付きにく
く、ウエハへの異物の付着が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明のウエハのそり測定方法の一
実施例を示す測定方法のフローチャートである。
【図2】図2は、そのウエハ支持機構の説明図である。
【図3】図3は、ウエハのそり量と重力の作用との関係
の説明図である。
【符号の説明】
1…ウエハ、2…回転テーブル、3…光学的変位量測定
装置、4…爪支持リング、4a、4b,4c…支持つ
め、5…円筒、5a、5b…軸ピン、6…円筒、7…反
転駆動機構、8…XYテーブル、9…フレーム、10…
データ処理装置。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ウエハが水平になるように前記ウエハの外
    周を支持して、前記ウエハの表面側の各測定点の変位量
    を第1の測定値として非接触の測定装置で測定し、前記
    ウエハを反転して水平に支持して前記表面側の各測定点
    に対応する位置の変位量を第2の測定値として前記測定
    装置で測定し、各測定点の前記第1の測定値と前記第の
    測定値の差の実質的に1/2の値を前記ウエハのそり量
    として算出することを特徴とするウエハのそり測定方
    法。
  2. 【請求項2】前記ウエハの外周支持は、少なくとも3点
    で行う請求項1記載のウエハのそり測定方法。
  3. 【請求項3】前記3点の支持は、実質的に均等に角度分
    割された位置であり、前記ウエハの反転は、前記3点の
    うちの1点と前記ウエハの中心を通る線を軸として行わ
    れ、前記第2の測定値は、前記表面側の測定点と前記軸
    に対して対称となる測定点の測定値である請求項2記載
    のウエハのそり測定方法。
  4. 【請求項4】ウエハが水平になるように前記ウエハの外
    周を支持して、前記ウエハの表面側の各測定点の変位量
    を第1の測定値として非接触の測定装置で測定し、前記
    ウエハを反転して水平に支持して前記表面側の各測定点
    に対応する位置の変位量を第2の測定値として前記測定
    装置で測定し、各測定点の前記第1の測定値と前記第の
    測定値の和の実質的に1/2の値を前記ウエハの自重た
    わみ量として求めて、これにより前記ウエハのそり量を
    算出することを特徴とするウエハのそり測定方法。
  5. 【請求項5】前記ウエハの外周支持は、少なくとも3点
    で行う請求項4記載のウエハのそり測定方法。
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