JP2009014579A

JP2009014579A - Flatness evaluation method and manufacturing method of pattern substrate

Info

Publication number: JP2009014579A
Application number: JP2007177930A
Authority: JP
Inventors: Nobu Ota; 展大田; Haruhiko Kususe; 治彦楠瀬
Original assignee: Lasertec Corp
Current assignee: Lasertec Corp
Priority date: 2007-07-06
Filing date: 2007-07-06
Publication date: 2009-01-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface shape measuring device and surface shape measuring method capable of accurately measuring the surface shape. <P>SOLUTION: This flatness evaluation method is used for evaluating the flatness of a sample 11 having a processing surface to be processed. The flatness evaluation method includes a step (S101 and S102) for measuring the shapes of the processing surface 11d and a back surface 11e before processing, a step (S103) for processing the processing surface of the sample 11 where the shapes of the processing surface 11d and the back surface 11e are measured, a step (S104) for measuring the back surface 11e of a processed substrate, and a step (S106) for evaluating the flatness of the sample 11 after the processing based on the shape of the processing surface 11d before the processing, the shape of the back surface 11e before the processing, and the shape of the back surface 11e after the processing. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は基板の平坦度を評価する平坦度評価方法、及びパターン基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a flatness evaluation method for evaluating the flatness of a substrate and a method for manufacturing a pattern substrate.

半導体製造工程では、ウエハの変形に起因する搬送等の不具合が発生することがある。この不具合を未然に含むために、ウエハの反り（撓み）を評価することが望まれている。ウエハの反りを評価するため、ウエハの表面形状が測定されることがある。ウエハの表面形状を測定するため、ウエハ表面で反射した反射光の光センサ上における入射位置に応じて測長する技術が開示されている（特許文献１〜３）。 In the semiconductor manufacturing process, defects such as conveyance due to wafer deformation may occur. In order to include this defect, it is desired to evaluate the warpage (deflection) of the wafer. In order to evaluate the warpage of the wafer, the surface shape of the wafer may be measured. In order to measure the surface shape of the wafer, a technique for measuring the length of the reflected light reflected from the wafer surface according to the incident position on the optical sensor is disclosed (Patent Documents 1 to 3).

例えば、特許文献２では、試料に対して光を斜めから入射させている。従って、センサと試料表面との距離に応じて、位置検出センサ上での反射光の入射位置が変化する。よって、位置検出センサ上での反射光の入射位置を求めることによって、試料との距離を測定することができる。 For example, in Patent Document 2, light is incident on the sample from an oblique direction. Therefore, the incident position of the reflected light on the position detection sensor changes according to the distance between the sensor and the sample surface. Therefore, the distance from the sample can be measured by obtaining the incident position of the reflected light on the position detection sensor.

また、ウエハの表面と裏面との形状を測定して、ウエハを評価する方法が開示されている（特許文献４、５）。特許文献４の評価方法では、表面、及び裏面の形状を測定し、そのプロファイルを周波数解析している。また、特許文献５の評価方法では、ウエハの表面形状、及び裏面形状を測定している。そして、サイトに応じて異なる算出方法を選択して、ウエハ面内の平坦度を取得している。 Further, methods for evaluating the wafer by measuring the shape of the front and back surfaces of the wafer are disclosed (Patent Documents 4 and 5). In the evaluation method of Patent Document 4, the shapes of the front surface and the back surface are measured, and the profile is subjected to frequency analysis. Moreover, in the evaluation method of patent document 5, the front surface shape and back surface shape of a wafer are measured. Then, different calculation methods are selected depending on the site, and the flatness within the wafer surface is acquired.

また、半導体の製造プロセスなどに用いられるフォトマスクについても、平坦度を評価することが望まれている。例えば、平坦度が悪いフォトマスクでは、露光時のフォーカスずれが起きてしまうことがある。マスク基板の平坦度の悪化に起因する歩留まり低下の問題を解決する方法が開示されている（特許文献６）。この方法では、ウエハ露光装置のマスクステージでマスクをチャックする前後の表面形状を測定している。
特開昭５９−１６４９１０号公報特開昭６３−７６２６号公報特開昭６３−８５３１１号公報特開２０００−３１２２４号公報特開２００４−２００６００号公報特開２００４−３４１５６４号公報 Further, it is desired to evaluate the flatness of a photomask used in a semiconductor manufacturing process or the like. For example, a photomask with poor flatness may cause a focus shift during exposure. A method for solving the problem of yield reduction caused by deterioration of the flatness of the mask substrate is disclosed (Patent Document 6). In this method, the surface shape before and after chucking the mask with the mask stage of the wafer exposure apparatus is measured.
JP 59-164910 A JP 63-7626 A JP-A 63-85311 JP 2000-31224 A JP 2004-200600 A JP 2004-341564 A

上記の技術では、例えば、反射光のプロファイルのピーク位置や中心位置に基づいて、測長している。しかしながら、センサ上の受光位置に応じて測長する場合、以下に示す問題点がある。半導体ウエハの上には、各種のパターンが形成される。従って、パターンの有無、あるいはパターンの種類によって光の反射率が異なる。このため、例えば、パターンの境界部分に光が入射すると、光センサでの反射光プロファイルが変化してしまう。 In the above technique, for example, the length is measured based on the peak position and the center position of the profile of the reflected light. However, when measuring length according to the light receiving position on the sensor, there are the following problems. Various patterns are formed on the semiconductor wafer. Accordingly, the reflectance of light varies depending on the presence or absence of a pattern or the type of pattern. For this reason, for example, when light enters the boundary portion of the pattern, the reflected light profile at the optical sensor changes.

すなわち、反射率が高い部分では、反射光量が大きくなり、反射率が低い部分では、反射光量が小さくなる。そのため、試料表面での反射率での違いに応じて、反射光プロファイルのピーク位置や中心位置が変化してしまう。具体的には、反射率の高い部分にピーク位置や中心位置がシフトしてしまう。このため、光センサ上における反射光の入射位置がずれて判断されてしまう。よって、上記の技術では、正確に表面形状を測定することが困難であるという問題点があった。半導体ウエハに限らず、半導体製造工程に用いられるフォトマスクでも同様の問題点が生じている。 That is, the amount of reflected light increases at a portion where the reflectance is high, and the amount of reflected light decreases at a portion where the reflectance is low. Therefore, the peak position and center position of the reflected light profile change according to the difference in the reflectance on the sample surface. Specifically, the peak position and the center position are shifted to a portion with high reflectivity. For this reason, the incident position of the reflected light on the optical sensor is shifted and determined. Therefore, the above technique has a problem that it is difficult to accurately measure the surface shape. Similar problems occur not only in semiconductor wafers but also in photomasks used in semiconductor manufacturing processes.

さらに、フォトマスクには、パターン面に塵などが付着するのを防ぐため、ペリクルが貼り付けられることがある。このペリクルは、マスクのパターン面側に貼り付けられる。このような場合、測定光は、ペリクルを介して照射される。さらに、反射光はペリクルを介して検出される。従って、ペリクルを介してしか、パターン面の形状を測定することができない。よって、ペリクルを設けたフォトマスクでは、表面形状を測定することが困難になってしまう。よって、平坦度を正確に評価することができなくなってしまう。 Further, a pellicle may be attached to the photomask to prevent dust and the like from adhering to the pattern surface. This pellicle is affixed to the pattern surface side of the mask. In such a case, the measurement light is irradiated through the pellicle. Further, the reflected light is detected through the pellicle. Therefore, the shape of the pattern surface can be measured only through the pellicle. Therefore, it is difficult to measure the surface shape of a photomask provided with a pellicle. Therefore, the flatness cannot be accurately evaluated.

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、正確に平坦度を評価することができる平坦度評価方法、及びそれを用いたパターン基板の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and provides a flatness evaluation method capable of accurately evaluating flatness and a method of manufacturing a pattern substrate using the flatness evaluation method. Objective.

本発明の第１の態様にかかる平坦度評価方法は、処理が行われる処理面を有する基板の平坦度を評価する平坦度評価方法であって、前記処理が行なわれる前の前記処理面、及び裏面の形状を測定するステップと、前記処理面、及び裏面の形状が測定された基板の処理面に対して処理を行うステップと、前記処理が行われた基板の裏面の形状を測定するステップと、前記処理前の処理面の形状、前記処理前の裏面の形状、及び前記処理後の裏面形状に基づいて、前記処理後の前記基板の平坦度を評価するステップと、を備えるものである。これにより、処理後の処理面に対して測定することなく、平坦度を評価することができる。このため、正確に評価することができる。 The flatness evaluation method according to the first aspect of the present invention is a flatness evaluation method for evaluating the flatness of a substrate having a processing surface on which processing is performed, the processing surface before the processing is performed, and A step of measuring the shape of the back surface, a step of processing the processing surface and a processing surface of the substrate on which the shape of the back surface is measured, and a step of measuring the shape of the back surface of the substrate on which the processing has been performed. And evaluating the flatness of the substrate after the processing based on the shape of the processing surface before the processing, the shape of the back surface before the processing, and the shape of the back surface after the processing. Thereby, flatness can be evaluated, without measuring with respect to the process surface after a process. For this reason, it can evaluate correctly.

本発明の第２の態様にかかる平坦度評価方法は、上述の平坦度評価方法であって、前記処理が行われた基板の裏面の形状を測定するステップでは、前記裏面側から前記基板に光を照射したときの反射光を検出することによって、前記裏面の形状を測定するものである。これにより、正確に評価することができる。 The flatness evaluation method according to the second aspect of the present invention is the flatness evaluation method described above, wherein in the step of measuring the shape of the back surface of the substrate on which the processing has been performed, light is applied to the substrate from the back surface side. The shape of the back surface is measured by detecting the reflected light when irradiated. Thereby, it can evaluate correctly.

本発明の第３の態様にかかる平坦度評価方法は、上述の平坦度評価方法であって、前記基板の処理面に対して処理を行うステップでは、前記基板に対して、パターンを形成する工程を含んでいるものである。これにより、パターンが形成された基板であっても、正確に評価することができる。 The flatness evaluation method according to the third aspect of the present invention is the flatness evaluation method described above, and in the step of processing the processing surface of the substrate, a step of forming a pattern on the substrate Is included. Thereby, even a substrate on which a pattern is formed can be accurately evaluated.

本発明の第４の態様にかかる平坦度評価方法は、上述の平坦度評価方法であって、前記基板の処理面に対して処理を行うステップでは、フォトマスクである基板に対して、ペリクルを貼り付ける工程を含んでいるものである。これにより、ペリクル貼り付け後であっても平坦度を正確に評価することができる。 A flatness evaluation method according to a fourth aspect of the present invention is the flatness evaluation method described above, wherein in the step of processing the processing surface of the substrate, a pellicle is applied to the substrate that is a photomask. It includes a step of pasting. As a result, the flatness can be accurately evaluated even after the pellicle is attached.

本発明の第５の態様にかかる平坦度評価方法は、上述の平坦度評価方法であって、請求項４に記載の平坦度評価方法によって、前記ペリクルが貼り付けられた基板の平坦度を評価するステップと、前記ペリクルが貼り付けられた基板の平坦度が許容範囲を越えていた場合に、前記ペリクルを基板から剥がして貼り直すステップと、を備えるものである。これにより、平坦度を正確に評価することができるため、生産性を向上することができる。 A flatness evaluation method according to a fifth aspect of the present invention is the flatness evaluation method described above, and the flatness of the substrate to which the pellicle is attached is evaluated by the flatness evaluation method according to claim 4. And, when the flatness of the substrate to which the pellicle is attached exceeds an allowable range, the step of peeling the pellicle from the substrate and attaching it again. Thereby, since flatness can be evaluated correctly, productivity can be improved.

本発明によれば、正確に平坦度を評価することができる平坦度評価方法、及びそれを用いたパターン基板の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the flatness evaluation method which can evaluate flatness correctly, and the manufacturing method of a pattern board | substrate using the same can be provided.

本実施の形態では、試料の表面形状を測定する。これにより、試料の反り（撓み）を評価することができる。すなわち、試料の平坦度を評価することができる。典型的な試料としては、半導体ウエハやフォトマスクなどがある。本実施の形態にかかる平坦度評価方法は、処理が行われる処理面が設けられた基板の平坦度を評価する平坦度評価方法である。この平坦度評価方法は、処理が行なわれる前の処理面、及び裏面の形状を測定するステップと、処理面、及び裏面の形状が測定された基板の処理面に対して処理を行うステップと、裏面側から基板に光を照射したときの反射光を検出することによって、処理が行われた基板の裏面の形状を測定するステップと、処理前の処理面の形状、処理前の裏面の形状、及び前記処理後の裏面形状に基づいて、処理後の前記基板の平坦度を評価するステップとを有する。 In the present embodiment, the surface shape of the sample is measured. Thereby, the curvature (deflection) of a sample can be evaluated. That is, the flatness of the sample can be evaluated. Typical samples include semiconductor wafers and photomasks. The flatness evaluation method according to the present embodiment is a flatness evaluation method for evaluating the flatness of a substrate provided with a processing surface on which processing is performed. The flatness evaluation method includes a step of measuring the shape of the processing surface and the back surface before processing, a step of processing the processing surface and the processing surface of the substrate on which the shape of the back surface is measured, Measuring the shape of the back surface of the substrate that has been processed by detecting the reflected light when the substrate is irradiated with light from the back surface side, the shape of the processing surface before processing, the shape of the back surface before processing, And evaluating the flatness of the substrate after processing based on the back surface shape after processing.

発明の実施の形態１．
本実施の形態にかかる平坦度評価方法に用いられる表面形状測定装置の構成について、図１を用いて説明する。図１（ａ）は、表面形状測定装置の構成を示す平面図であり、図１（ｂ）はその側面図である。図１に示すように、表面形状測定装置１０は、センサヘッド１２、ステージ１３、演算装置１５、Ｙ駆動機構１６、及びＸ駆動機構１７を有している。表面形状測定装置１０は、試料１１の表面形状を測定する。図１では、鉛直方向をＺ方向とし、Ｚ方向と垂直な方向をＸ方向としている。さらに、Ｚ方向、及びＸ方向と垂直な方向をＹ方向としている。よって、ＸＹ面は水平面となる。試料１１は、ＸＹ平面と略平行に配置されている。なお、本実施の形態では、試料１１がシリコンウエハなどの半導体ウエハであるとして説明する。 Embodiment 1 of the Invention
The structure of the surface shape measuring apparatus used for the flatness evaluation method according to this embodiment will be described with reference to FIG. Fig.1 (a) is a top view which shows the structure of a surface shape measuring apparatus, FIG.1 (b) is the side view. As shown in FIG. 1, the surface shape measuring apparatus 10 includes a sensor head 12, a stage 13, an arithmetic device 15, a Y drive mechanism 16, and an X drive mechanism 17. The surface shape measuring apparatus 10 measures the surface shape of the sample 11. In FIG. 1, the vertical direction is the Z direction, and the direction perpendicular to the Z direction is the X direction. Furthermore, the Z direction and the direction perpendicular to the X direction are defined as the Y direction. Therefore, the XY plane is a horizontal plane. The sample 11 is disposed substantially parallel to the XY plane. In the present embodiment, description will be made assuming that the sample 11 is a semiconductor wafer such as a silicon wafer.

試料１１は、ステージ１３上に載置されている。試料１１の上面には、所定のパターン膜１１ｃが形成されている。すなわち、試料１１には、パターン膜１１ｃが形成されている領域と、パターン膜１１ｃが形成されていない領域とが存在する。ここで、試料１１の成膜、パターン形成等の処理が行われる面を処理面１１ｄとする。すなわち、試料１１の処理面１１ｄに対して成膜処理、パターニング処理が施される。処理面１１ｄは、パターン形成面である。このような処理が行われることによって、試料１１が変形する。すなわち、パターン膜１１ｃの応力によって、試料１１の反り量が変化する。従って、試料１１の表面形状が変化する。なお、試料１１の処理面１１ｄと反対側の面を裏面１１ｅとする。すなわち、図１（ｂ）では下面が裏面１１ｅとなる。裏面１１ｅには、パターン膜が形成されることがない。パターン膜１１ｃの応力などによって、裏面１１ｅは処理面１１ｄと同様に変化する。 The sample 11 is placed on the stage 13. A predetermined pattern film 11 c is formed on the upper surface of the sample 11. That is, the sample 11 includes a region where the pattern film 11c is formed and a region where the pattern film 11c is not formed. Here, a surface on which processing such as film formation and pattern formation of the sample 11 is performed is referred to as a processing surface 11d. That is, a film forming process and a patterning process are performed on the processing surface 11 d of the sample 11. The processing surface 11d is a pattern formation surface. By performing such a process, the sample 11 is deformed. That is, the amount of warpage of the sample 11 changes due to the stress of the pattern film 11c. Therefore, the surface shape of the sample 11 changes. In addition, let the surface on the opposite side to the process surface 11d of the sample 11 be the back surface 11e. That is, in FIG. 1B, the lower surface is the back surface 11e. A pattern film is not formed on the back surface 11e. The back surface 11e changes in the same manner as the processing surface 11d due to the stress of the pattern film 11c and the like.

ステージ１３は３点で試料１１を支持している。すなわち、ステージ１３は試料１１端部の３点で試料１１の裏面１１ｅと接触する。従って、試料１１の略全体において下側が開放している。すなわち、ステージ１３が設けられて３点以外では、試料１１の下側が空間になっている。ステージ１３としては、例えば、３本の支柱が設けられた中空ステージを用いることができる。ステージ１３は、Ｙ駆動機構１６に接続されている。Ｙ駆動機構１６はステージ１３をＹ方向に移動する。従って、ステージ１３上の試料１１は、Ｙ駆動機構１６によって、Ｙ方向に走査される。 The stage 13 supports the sample 11 at three points. That is, the stage 13 contacts the back surface 11e of the sample 11 at three points at the end of the sample 11. Accordingly, the lower side of the entire sample 11 is open. That is, the lower side of the sample 11 is a space except for three points where the stage 13 is provided. As the stage 13, for example, a hollow stage provided with three support columns can be used. The stage 13 is connected to the Y drive mechanism 16. The Y drive mechanism 16 moves the stage 13 in the Y direction. Accordingly, the sample 11 on the stage 13 is scanned in the Y direction by the Y drive mechanism 16.

センサヘッド１２は、試料１１の下側に配置される。ここでは、センサヘッド１２が、試料１１の裏面１１ｅ側に配置される。センサヘッド１２による検出に基づいて、試料１１の表面形状が測定される。センサヘッド１２は、検出結果に応じた検出信号を演算装置１５に出力する。センサヘッド１２は、三角測量の原理を応用して検出を行なっている。センサヘッド１２の構成については、後述する。センサヘッド１２は、Ｘ駆動機構１７に接続されている。Ｘ駆動機構１７は、センサヘッド１２をＸ方向に移動する。従って、ステージ１３上の試料１１に対するセンサヘッド１２の位置がＸ方向に変化する。このように、Ｘ駆動機構１７によって、センサヘッド１２は、Ｘ方向に走査される。Ｘ駆動機構１７は、例えば、一定速度でセンサヘッド１２を往復させる。すなわち、走査領域の両端近傍以外で、センサヘッド１２が一定速度でＸ方向に移動する。 The sensor head 12 is disposed below the sample 11. Here, the sensor head 12 is disposed on the back surface 11 e side of the sample 11. Based on the detection by the sensor head 12, the surface shape of the sample 11 is measured. The sensor head 12 outputs a detection signal corresponding to the detection result to the arithmetic device 15. The sensor head 12 performs detection by applying the principle of triangulation. The configuration of the sensor head 12 will be described later. The sensor head 12 is connected to the X drive mechanism 17. The X drive mechanism 17 moves the sensor head 12 in the X direction. Therefore, the position of the sensor head 12 with respect to the sample 11 on the stage 13 changes in the X direction. Thus, the sensor head 12 is scanned in the X direction by the X drive mechanism 17. For example, the X drive mechanism 17 reciprocates the sensor head 12 at a constant speed. That is, the sensor head 12 moves in the X direction at a constant speed except in the vicinity of both ends of the scanning region.

Ｘ駆動機構１７、及びＹ駆動機構１６は、モータなどのアクチュエータと、リニアガイドなどを有している。これにより、直進性よく移動させることができる。Ｘ駆動機構１７、及びＹ駆動機構１６は、演算装置１５に接続されている。演算装置１５は、Ｘ駆動機構１７、及びＹ駆動機構１６の駆動を制御する。すなわち、演算装置１５からの駆動信号によって、Ｘ駆動機構１７、及びＹ駆動機構１６が駆動される。 The X drive mechanism 17 and the Y drive mechanism 16 include an actuator such as a motor, a linear guide, and the like. Thereby, it can move with sufficient straightness. The X drive mechanism 17 and the Y drive mechanism 16 are connected to the arithmetic device 15. The arithmetic device 15 controls driving of the X drive mechanism 17 and the Y drive mechanism 16. That is, the X drive mechanism 17 and the Y drive mechanism 16 are driven by the drive signal from the arithmetic unit 15.

センサヘッド１２は、ステージ１３よりも高速で移動する。そして、センサヘッド１２をＸ方向に移動しながら、ステージ１３をＹ方向に送り出していく。これによって、試料全面に対して測定を行うことができる。すなわち、測定位置をラスタ走査や、ジグザグ走査することによって、試料１１の全体に対して測定を行うことができる。具体的には、Ｘ駆動機構１７は、試料１１の一端から他端まで、センサヘッド１２を＋Ｘ方向に移動させる。これにより、試料１１の１ライン分の測定が行なわれる。そして、Ｘ方向の１ライン分の移動が終了したら、Ｘ駆動機構１７は、移動方向を反転させる。また、移動方向を反転させている間に、Ｙ駆動機構１６が所定の間隔だけＹ方向にステージを送り出す。そして、２ライン目の測定を行なう。よって、２ライン目の測定では、逆方向（−Ｘ方向）にセンサヘッド１２が移動する。なお、センサヘッド１２が反転している間以外、センサヘッド１２は略同じ速さで移動する。すなわち、１ライン分の測定を行っている間は、センサヘッド１２が等速で移動する。 The sensor head 12 moves at a higher speed than the stage 13. Then, the stage 13 is sent out in the Y direction while moving the sensor head 12 in the X direction. Thus, measurement can be performed on the entire sample surface. That is, the entire sample 11 can be measured by raster scanning or zigzag scanning of the measurement position. Specifically, the X drive mechanism 17 moves the sensor head 12 in the + X direction from one end of the sample 11 to the other end. Thereby, the measurement for one line of the sample 11 is performed. When the movement for one line in the X direction is completed, the X drive mechanism 17 reverses the movement direction. Further, while the moving direction is reversed, the Y drive mechanism 16 sends the stage in the Y direction by a predetermined interval. Then, the second line is measured. Therefore, in the measurement of the second line, the sensor head 12 moves in the reverse direction (−X direction). The sensor head 12 moves at substantially the same speed except when the sensor head 12 is reversed. That is, the sensor head 12 moves at a constant speed while measuring one line.

演算装置１５には、センサヘッド１２からの検出信号が入力される。演算装置１５は、センサヘッド１２からの検出信号を記憶する。また、Ｙ駆動機構１６はステージ１３のＹ方向の位置を示す位置信号を演算装置１５に出力する。また、Ｘ駆動機構１７はセンサヘッド１２のＸ方向の位置を示す位置信号を演算装置１５に出力する。これにより、試料１１においてセンサヘッド１２が検出を行なっている検出位置の座標を特定することができる。演算装置１５は、センサヘッド１２からの検出信号に検出位置の座標を対応付けて記憶する。これにより、試料１１の各座標での検出信号が記憶される。 A detection signal from the sensor head 12 is input to the arithmetic device 15. The arithmetic device 15 stores the detection signal from the sensor head 12. The Y drive mechanism 16 outputs a position signal indicating the position of the stage 13 in the Y direction to the arithmetic unit 15. Further, the X drive mechanism 17 outputs a position signal indicating the position of the sensor head 12 in the X direction to the arithmetic device 15. Thereby, the coordinate of the detection position which the sensor head 12 is detecting in the sample 11 can be specified. The arithmetic device 15 stores the coordinates of the detection position in association with the detection signal from the sensor head 12. Thereby, the detection signal at each coordinate of the sample 11 is stored.

演算装置１５は、パーソナルコンピュータなどの情報処理装置であり、検出信号に対して所定の演算処理を行なう。すなわち、演算装置１５は、ＣＰＵやメモリ等の記憶領域を備えるコンピュータである。例えば、演算装置１５は、演算処理部であるＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶領域であるＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、通信用のインターフェースなどを有し、表面形状を測定するために必要な処理を実行する。例えば、ＲＯＭには、演算処理するための演算処理プログラムや、各種の設定データ等が記憶されている。そして、ＣＰＵは、このＲＯＭに記憶されている演算処理プログラムを読み出し、ＲＡＭに展開する。そして、設定データや、センサヘッド等からの出力に応じてプログラムを実行する。さらに、演算装置１５は、演算処理結果を表示させるためのモニター等を有している。なお、演算装置１５は、物理的に単一な装置にかぎるものではない。演算装置１５による処理については、後述する。 The arithmetic device 15 is an information processing device such as a personal computer, and performs predetermined arithmetic processing on the detection signal. That is, the arithmetic unit 15 is a computer having a storage area such as a CPU or a memory. For example, the arithmetic device 15 has a CPU (Central Processing Unit) that is an arithmetic processing unit, a ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory) that are storage areas, a communication interface, and the like, and measures the surface shape. Execute the processing necessary to For example, the ROM stores an arithmetic processing program for performing arithmetic processing, various setting data, and the like. Then, the CPU reads out the arithmetic processing program stored in the ROM and develops it in the RAM. Then, the program is executed in accordance with the setting data and the output from the sensor head or the like. Furthermore, the arithmetic unit 15 has a monitor or the like for displaying the arithmetic processing result. Note that the arithmetic device 15 is not limited to a physically single device. The processing by the arithmetic device 15 will be described later.

次に、センサヘッド１２の構成について図２を用いて説明する。図２は、センサヘッド１２の光学系の構成を示す図である。センサヘッド１２には、光源２１、レンズ２２、スリット２３、レンズ２４、及び光センサ２５が設けられている。なお、図２では、図１に示す構成と上下を反転して図示している。図２では、試料１１の表面を試料表面１１ａ、１１ｂとして示している。なお、試料表面１１ａと試料表面１１ｂとは、センサヘッド１２からの距離が変化している。すなわち、試料表面１１ｂは、試料表面１１ａよりもセンサヘッド１２からの距離が離れている。なお、試料表面１１ａ、試料表面１１ｂは、処理面１１ｄ、及び裏面１１ｅのいずれでもよい。 Next, the configuration of the sensor head 12 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the optical system of the sensor head 12. The sensor head 12 is provided with a light source 21, a lens 22, a slit 23, a lens 24, and an optical sensor 25. In FIG. 2, the configuration shown in FIG. 1 is shown upside down. In FIG. 2, the surface of the sample 11 is shown as sample surfaces 11a and 11b. Note that the distance from the sensor head 12 varies between the sample surface 11a and the sample surface 11b. That is, the sample surface 11b is more distant from the sensor head 12 than the sample surface 11a. Note that the sample surface 11a and the sample surface 11b may be either the processing surface 11d or the back surface 11e.

光源２１は、レーザ光源等あり、試料１１に対してレーザ光を照射する。従って、光源２１からの光は、試料表面１１ａに入射する。試料表面１１ａが、光源２１からの光は所定のスポットで照明される。また、光源２１からのレーザ光は、試料１１に対して斜めに入射する。すなわち、レーザ光は、試料表面１１ａに垂直な方向から傾いた方向に伝播し、所定の入射角度で試料１１に入射する。光源２１から試料１１に入射した光の一部は、試料表面１１ａで反射される。光源２１から試料１１に入射した光のうち、試料表面１１ａで反射した反射光は、レンズ２２に入射する。レンズ２２は反射光を屈折して、集光する。これにより、反射光は、平行光束となる。 The light source 21 is a laser light source or the like, and irradiates the sample 11 with laser light. Therefore, the light from the light source 21 enters the sample surface 11a. The sample surface 11a is illuminated with light from the light source 21 at a predetermined spot. Further, the laser light from the light source 21 is incident on the sample 11 at an angle. That is, the laser light propagates in a direction inclined from a direction perpendicular to the sample surface 11a and enters the sample 11 at a predetermined incident angle. Part of the light incident on the sample 11 from the light source 21 is reflected by the sample surface 11a. Of the light incident on the sample 11 from the light source 21, the reflected light reflected on the sample surface 11 a enters the lens 22. The lens 22 refracts the reflected light and collects it. Thereby, the reflected light becomes a parallel light flux.

レンズ２２で屈折された反射光は、スリット２３に入射する。スリット２３は、レンズ２２の瞳位置に配置されている。スリット２３は、所定の幅が開口しており、その外側に入射した反射光を遮光する。すなわち、スリット２３に設けられたライン状の開口部内に入射した反射光がスリット２３を通過し、開口部外に入射した反射光は、遮光される。これにより、光学系内の迷光を遮光することができる。よって、パターン付き試料１１からの回折光による誤差を低減することができ、正確な検出が可能になる。スリット２３の中央は、反射光の中央になるように配置されている。スリット２３を通過した反射光は、レンズ２４に入射する。レンズ２４は、反射光を屈折して、光センサ２５の受光面に集光する。 The reflected light refracted by the lens 22 enters the slit 23. The slit 23 is disposed at the pupil position of the lens 22. The slit 23 has a predetermined width and shields reflected light incident on the outside thereof. That is, the reflected light that enters the line-shaped opening provided in the slit 23 passes through the slit 23, and the reflected light that enters the outside of the opening is shielded. Thereby, stray light in the optical system can be shielded. Therefore, an error due to diffracted light from the patterned sample 11 can be reduced, and accurate detection becomes possible. The center of the slit 23 is arranged to be the center of the reflected light. The reflected light that has passed through the slit 23 enters the lens 24. The lens 24 refracts the reflected light and collects it on the light receiving surface of the optical sensor 25.

光センサ２５は、例えば、ラインセンサである。具体的には、光センサ２５として１次元ＣＣＤを用いることができる。よって、光センサ２５の受光面には、受光画素が１列に配置されている。光センサ２５は、各受光画素が受光した反射光に応じた検出信号を演算装置１５に出力する。すなわち、光センサ上での受光強度のプロファイルが検出信号として出力される。ここで、センサヘッド１２と試料１１の表面との距離が変化すると、光センサ２５での受光位置が変化する。光センサ２５の受光画素は、試料表面とセンサヘッド１２との距離によって受光位置がずれる方向に、配列されている。例えば、試料表面１１ａからの反射光は、光センサ２５の受光面の略中央の画素に入射するが、試料表面１１ｂからの反射光は、光センサ２５の受光面の中央からずれた画素に入射する。ここでは、試料表面１１ｂからの反射光は、中央の画素から左側にずれた画素に入射している。このように、光源２１からの光を試料１１に対して斜めに照射しているため、試料１１の表面の高さに応じて、試料１１の表面上における光の入射位置が変わる。従って、試料１１の表面上において、光が反射される位置が変化する。光センサ２５と試料１１との距離が変わると、光センサ２５上での受光位置が変化する。よって、光センサ２５の受光面上での反射光の入射位置に基づいて、光センサ２５と試料１１の表面との距離を求めることができる。 The optical sensor 25 is, for example, a line sensor. Specifically, a one-dimensional CCD can be used as the optical sensor 25. Therefore, the light receiving pixels are arranged in one row on the light receiving surface of the optical sensor 25. The optical sensor 25 outputs a detection signal corresponding to the reflected light received by each light receiving pixel to the arithmetic device 15. That is, the profile of the received light intensity on the optical sensor is output as a detection signal. Here, when the distance between the sensor head 12 and the surface of the sample 11 changes, the light receiving position of the optical sensor 25 changes. The light receiving pixels of the optical sensor 25 are arranged in a direction in which the light receiving position is shifted depending on the distance between the sample surface and the sensor head 12. For example, the reflected light from the sample surface 11a is incident on the pixel at the substantially center of the light receiving surface of the optical sensor 25, but the reflected light from the sample surface 11b is incident on a pixel that is shifted from the center of the light receiving surface of the optical sensor 25. To do. Here, the reflected light from the sample surface 11b is incident on a pixel shifted to the left from the center pixel. As described above, since the light from the light source 21 is obliquely applied to the sample 11, the incident position of the light on the surface of the sample 11 changes according to the height of the surface of the sample 11. Therefore, the position where the light is reflected on the surface of the sample 11 changes. When the distance between the optical sensor 25 and the sample 11 changes, the light receiving position on the optical sensor 25 changes. Therefore, the distance between the optical sensor 25 and the surface of the sample 11 can be obtained based on the incident position of the reflected light on the light receiving surface of the optical sensor 25.

また、スリット２３は、試料表面とセンサヘッド１２との距離に応じて、光センサ２５上での反射光の入射位置が変化する方向に反射光の通過を制限している。具体的には、光学系内の中心から両側にずれた光が遮断されるため、反射光が光学系の中心を通過する。従って、光センサ２５で検出されたプロファイルの対称性を維持することができる。よって、光センサ２５上での入射位置を正確に抽出することができる。 Further, the slit 23 restricts the passage of the reflected light in the direction in which the incident position of the reflected light on the optical sensor 25 changes according to the distance between the sample surface and the sensor head 12. Specifically, light that is shifted to both sides from the center in the optical system is blocked, so that the reflected light passes through the center of the optical system. Therefore, the symmetry of the profile detected by the optical sensor 25 can be maintained. Therefore, the incident position on the optical sensor 25 can be accurately extracted.

そして、Ｘ駆動機構１７、及びＹ駆動機構１６によって、センサヘッド１２と試料１１との相対位置を変化させる。これにより、試料１１に対するセンサヘッド１２の位置が水平方向に変化し、試料１１上における測定位置が変化する。そして、相対位置を変化させながら、試料１１の表面からセンサヘッド１２までの距離を測定する。複数の相対位置における試料１１の表面からセンサヘッド１２までの距離をつなぎ合わせる。こうすることによって、試料１１の表面形状を測定することができる。すなわち、光センサ２５の中央の受光画素を基準とする入射位置のずれ量が、試料１１とセンサヘッド１２との距離に対応する。この入射位置のずれ量に応じて、試料１１と光センサ２５との距離が測定される。そして、試料１１の全体に対して、光センサ２５から試料１１の表面までの距離を測定することで、試料１１の凹凸、反り、撓み、うねり等を求めることができる。ここで、センサヘッド１２からの検出信号によって、表面形状を測定する処理は、演算装置１５において実行させる。演算装置１５は、プロファイルのピーク位置や中心位置の変化によって、表面形状を測定する。 Then, the relative position between the sensor head 12 and the sample 11 is changed by the X drive mechanism 17 and the Y drive mechanism 16. Thereby, the position of the sensor head 12 with respect to the sample 11 changes in the horizontal direction, and the measurement position on the sample 11 changes. Then, the distance from the surface of the sample 11 to the sensor head 12 is measured while changing the relative position. The distances from the surface of the sample 11 to the sensor head 12 at a plurality of relative positions are joined together. By doing so, the surface shape of the sample 11 can be measured. That is, the amount of deviation of the incident position with reference to the light receiving pixel at the center of the optical sensor 25 corresponds to the distance between the sample 11 and the sensor head 12. The distance between the sample 11 and the optical sensor 25 is measured according to the amount of deviation of the incident position. Then, by measuring the distance from the optical sensor 25 to the surface of the sample 11 with respect to the entire sample 11, the unevenness, warpage, bending, undulation, etc. of the sample 11 can be obtained. Here, the processing for measuring the surface shape based on the detection signal from the sensor head 12 is executed in the arithmetic unit 15. The computing device 15 measures the surface shape based on changes in the peak position and center position of the profile.

上記のセンサヘッド１２では、試料表面からの反射光に基づいて、表面形状を測定している。従って、試料１１の表面反射率が変化すると、測定誤差が生じてしまうことがある。例えば、パターン膜１１ｃが存在する箇所は、反射率が高くなり、パターン膜１１ｃが存在する箇所は、反射率が低くなる。パターン膜１１ｃの境界をまたぐように光が照射された場合、反射光のプロファイルが変化してしまう。この場合、測定された位置と、実際の位置との間にずれが生じる。従って、パターン膜１１ｃが形成された処理面１１ｄの表面形状を正確に測定することが困難になってしまう。一方、裏面１１ｅは、パターン膜１１ｃが形成されていない。従って、反射率の面内分布が一様になる。このため、裏面１１ｅの表面形状を正確に測定することができる。また、パターン形成前の処理面１１ｄでは、反射率が一様になっている。従って、処理面１１ｄであっても、パターン形成前であれば正確に測定することができる。 In the sensor head 12, the surface shape is measured based on the reflected light from the sample surface. Therefore, if the surface reflectance of the sample 11 changes, a measurement error may occur. For example, the portion where the pattern film 11c exists has a high reflectance, and the portion where the pattern film 11c exists has a low reflectance. When light is irradiated so as to cross the boundary of the pattern film 11c, the reflected light profile changes. In this case, a deviation occurs between the measured position and the actual position. Therefore, it becomes difficult to accurately measure the surface shape of the processing surface 11d on which the pattern film 11c is formed. On the other hand, the pattern film 11c is not formed on the back surface 11e. Therefore, the in-plane distribution of reflectance becomes uniform. For this reason, the surface shape of the back surface 11e can be measured accurately. Further, the reflectance is uniform on the treated surface 11d before pattern formation. Therefore, even the processing surface 11d can be accurately measured before pattern formation.

次に、本実施の形態にかかる平坦度評価方法について図３を用いて説明する。図３は、本実施の形態にかかる評価方法を示すフローチャートである。まず、処理前の試料１１の処理面１１ｄの形状を測定する（ステップＳ１０１）。すなわち、表面形状測定装置１０において、処理面１１ｄを下にした状態で、資料１をステージ１３上に配置する。ここで、処理面１１ｄに対しては、処理が施されていないので、正確に測定することができる。すなわち、パターン形成前の処理面１１ｄでは、反射率が一様である。このため、正確な表面形状測定が可能になる。 Next, the flatness evaluation method according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing the evaluation method according to the present embodiment. First, the shape of the processing surface 11d of the sample 11 before processing is measured (step S101). That is, in the surface shape measuring apparatus 10, the material 1 is placed on the stage 13 with the processing surface 11 d facing down. Here, since the processing surface 11d is not processed, it can be measured accurately. That is, the reflectance is uniform on the treated surface 11d before pattern formation. For this reason, accurate surface shape measurement becomes possible.

次に、処理前の試料１１の裏面１１ｅの形状を測定する（ステップＳ１０２）。すなわち、表面形状測定装置１０において、試料１１を反転させる。これにより、処理面１１ｄが上になり、裏面１１ｅが下になる。もちろん、裏面１１ｅには、パターンが形成されていないため、正確な測定が可能になる。なお、処理面１１ｄと裏面１１ｅの表面形状を測定する順番は、反対でもよい。すなわち、裏面１１ｅに対して測定を行った後、処理面１１ｄに対して測定を行ってもよい。 Next, the shape of the back surface 11e of the sample 11 before processing is measured (step S102). That is, the sample 11 is inverted in the surface shape measuring apparatus 10. Thereby, the processing surface 11d is on the top and the back surface 11e is on the bottom. Of course, since no pattern is formed on the back surface 11e, accurate measurement is possible. Note that the order of measuring the surface shapes of the processing surface 11d and the back surface 11e may be reversed. That is, after the measurement is performed on the back surface 11e, the measurement may be performed on the processing surface 11d.

そして、試料１１の処理面１１ｄに対して所定の処理を行う（ステップＳ１０３）。ここでは、成膜処理、及びパターン形成処理が行われる。通常の成膜、露光、現像、エッチング、レジスト剥離工程などを用いて、パターン形成を行う。すなわち、処理面１１ｄに設けられたされた薄膜をフォトリソグラフィー工程等によってパターニングする。これにより、処理面１１ｄに対してパターン膜１１ｃが形成される。ここでは、試料１１が表面形状測定装置１０から各プロセスの装置に搬送される。もちろん、ここでの処理には、パターン形成工程以外の工程が含まれていてもよい。 Then, a predetermined process is performed on the processing surface 11d of the sample 11 (step S103). Here, a film forming process and a pattern forming process are performed. Pattern formation is performed using normal film formation, exposure, development, etching, resist stripping process, and the like. That is, the thin film provided on the processing surface 11d is patterned by a photolithography process or the like. Thereby, the pattern film 11c is formed on the processing surface 11d. Here, the sample 11 is conveyed from the surface shape measuring apparatus 10 to the apparatus of each process. Of course, the process here may include processes other than the pattern forming process.

そして、処理後の裏面１１ｅの形状を測定する（ステップＳ１０４）。すなわち、試料１１を再度、表面形状測定装置１０に搬入する。表面形状測定装置１０において、裏面１１ｅを下にした状態で、試料１１をステージ１３上に配置する。パターン形成処理が行われた後でも、裏面１１ｅには、パターンが形成されていない。このため、正確な測定が可能になる。 And the shape of the back surface 11e after a process is measured (step S104). That is, the sample 11 is carried into the surface shape measuring apparatus 10 again. In the surface shape measuring apparatus 10, the sample 11 is placed on the stage 13 with the back surface 11 e facing down. Even after the pattern formation processing is performed, no pattern is formed on the back surface 11e. For this reason, accurate measurement becomes possible.

この後、ステップＳ１０３での処理による変化量を算出する（ステップＳ１０５）。具体的には、処理前の裏面形状と処理後の裏面形状とを比較する。そして、ステップＳ１０３の処理の前後で、試料１１がどの程度変化したかを算出する。このようにして、処理による試料１１の変形量が変化量として算出される。例えば、パターン膜１１ｃの応力などによる反り量が変化量として算出される。 Thereafter, the amount of change due to the processing in step S103 is calculated (step S105). Specifically, the back surface shape before processing and the back surface shape after processing are compared. Then, how much the sample 11 has changed before and after the process of step S103 is calculated. In this way, the deformation amount of the sample 11 due to the processing is calculated as the change amount. For example, the amount of warpage due to the stress of the pattern film 11c is calculated as the amount of change.

次に、ステップＳ１０５で算出された変化量に基づいて、判定を行なう（ステップＳ１０６）。ここでは、変化量、及び処理前の処理面形状に基づいて、処理後の処理面形状を推測する。すなわち、処理前の処理面形状、処理前の裏面形状、及び処理後の裏面形状に基づいて、処理後の試料１１の平坦度を評価する。例えば、処理前の処理面形状に対して、算出された変化量を加えることで、処理後の処理面形状が求められる。このように推測された処理面形状に基づいて、平坦度が評価される。すなわち、処理面１１ｄの平坦度が許容範囲であるか否かが判定される。平坦度が許容範囲内に収まっている場合、その試料１１が適合品となる。一方、平坦度が許容範囲を越えている場合、不適合品となる。具体的には、処理後の処理面の高さ分布が許容値以下になっているか否かを判別する。処理面内の高さ分布が許容値以下である場合、適合品として判定される。適合品として判定された試料１１は次の製造工程に進む。一方、処理面内の高さ分布が許容値以上である場合、不適合品として判定された試料１１は、破棄されるか、詳細に検査される。このように、処理前後の裏面形状と、処理前の処理面形状とに基づいて、処理後の試料１１の平坦度が適合しているか否かが評価される。 Next, a determination is made based on the amount of change calculated in step S105 (step S106). Here, the processed surface shape after processing is estimated based on the amount of change and the processed surface shape before processing. That is, the flatness of the sample 11 after processing is evaluated based on the shape of the processing surface before processing, the shape of the back surface before processing, and the shape of the back surface after processing. For example, the processed surface shape after processing is obtained by adding the calculated amount of change to the processed surface shape before processing. The flatness is evaluated based on the processing surface shape thus estimated. That is, it is determined whether or not the flatness of the processing surface 11d is within an allowable range. When the flatness is within the allowable range, the sample 11 is a conforming product. On the other hand, if the flatness exceeds the allowable range, it becomes a nonconforming product. Specifically, it is determined whether or not the height distribution of the processed surface after processing is below an allowable value. When the height distribution in the processing surface is less than the allowable value, it is determined as a conforming product. The sample 11 determined as the conforming product proceeds to the next manufacturing process. On the other hand, when the height distribution in the processing surface is greater than or equal to the allowable value, the sample 11 determined as nonconforming product is discarded or inspected in detail. In this way, it is evaluated whether or not the flatness of the sample 11 after processing is suitable based on the back surface shape before and after processing and the processing surface shape before processing.

上記の平坦度評価方法では、パターン膜１１ｃが形成されていない面のみに対して測定を行っている。すなわち、パターン膜１１ｃに起因する反射率分布がない面に対して、表面形状測定を行うことができる。測定面の反射率が一様であるため、正確に表面形状を測定している。このため、パターン膜１１ｃの形成した後でも、平坦度を正確に評価することがきる。すなわち、適合品か不適合品かの判別を確実に行なうことができる。 In the above flatness evaluation method, measurement is performed only on the surface on which the pattern film 11c is not formed. That is, surface shape measurement can be performed on a surface having no reflectance distribution due to the pattern film 11c. Since the reflectance of the measurement surface is uniform, the surface shape is accurately measured. For this reason, even after the pattern film 11c is formed, the flatness can be accurately evaluated. That is, it is possible to reliably determine whether the product is conforming or nonconforming.

半導体装置の製造工程において、上記の評価方法を適宜実施することが可能である。すなわち、処理後の裏面形状測定を２回以上行ってもよい。具体的には、処理前に１度、試料１１の両面の形状を測定する。そして、試料１１が変形する処理が実施された後に、裏面形状を測定する。また、別の処理が実行された後に、再度裏面形状を測定する。このようにすることで、それぞれの処理による変化量を算出することができる。すなわち、半導体製造工程で複数回実施されるパターニング処理毎に、変化量を算出することができる。このようにして、各処理工程の管理を行うことができる。 In the manufacturing process of the semiconductor device, the above evaluation method can be appropriately implemented. That is, you may perform the back surface shape measurement after a process twice or more. Specifically, the shape of both surfaces of the sample 11 is measured once before processing. And after the process which deform | transforms the sample 11 is implemented, a back surface shape is measured. Moreover, after another process is performed, the back surface shape is measured again. By doing in this way, the amount of change by each processing is computable. That is, the amount of change can be calculated for each patterning process performed a plurality of times in the semiconductor manufacturing process. In this way, each processing process can be managed.

もちろん、複数回処理を行った後で、ステップＳ１０４の裏面形状測定を行ってもよい。例えば、パターン膜を積層する場合であれば、１回のパターン形成処理毎に、裏面形状測定を行わなくてもよい。この場合、パターン膜を積層した後に、裏面形状測定を行う。そして、複数回のパターン形成処理による変化量を算出する。なお、パターン形成前の試料１１であれば、両面の測定を行うことが可能である。例えば、試料１１の略前面に均一な膜が形成されている状態で、両面を測定してもよい。なお、ステップＳ１０３の処理はパターン形成処理に限られるものではない。すなわち、ステップＳ１０３の処理は試料１１が変形する処理であればよい。 Of course, the back surface shape measurement in step S104 may be performed after the processing is performed a plurality of times. For example, in the case of stacking pattern films, the back surface shape measurement need not be performed for each pattern formation process. In this case, the back surface shape measurement is performed after laminating the pattern films. Then, the amount of change due to a plurality of pattern formation processes is calculated. In addition, if it is the sample 11 before pattern formation, it is possible to measure both surfaces. For example, both surfaces may be measured in a state where a uniform film is formed on the substantially front surface of the sample 11. Note that the process of step S103 is not limited to the pattern formation process. That is, the process of step S103 may be a process that deforms the sample 11.

次に、上記の評価方法を実施するための演算装置について図４を用いて説明する。図４は、演算装置１５の構成を示すブロック図である。図４に示すように、演算装置１５は、処理前データ記憶部３１、処理後データ記憶部３２、変化量算出部３３、判定部３４センサヘッド制御部４１、測定部４２、ステージ制御部４３を有している。センサヘッド制御部４１は、駆動信号を出力して、Ｘ駆動機構１７によるセンサヘッド１２の駆動を制御する。ステージ制御部４３は、駆動信号を出力して、Ｙ駆動機構１６によるステージ１３の駆動を制御する。これにより、試料１１の任意の座標での検出を行なうことができる。測定部４２は、センサヘッド１２からの検出信号に対して、所定の演算を行う。すなわち、測定部４２は、光センサ２５上での入射位置を試料表面の高さに変換する。そして、測定部４２は、試料表面の高さを試料１１上での座標に対応付けて、表面形状を測定する。 Next, an arithmetic unit for carrying out the above evaluation method will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the arithmetic device 15. As shown in FIG. 4, the arithmetic device 15 includes a pre-processing data storage unit 31, a post-processing data storage unit 32, a change amount calculation unit 33, a determination unit 34, a sensor head control unit 41, a measurement unit 42, and a stage control unit 43. Have. The sensor head control unit 41 outputs a drive signal and controls the driving of the sensor head 12 by the X drive mechanism 17. The stage control unit 43 outputs a drive signal and controls the drive of the stage 13 by the Y drive mechanism 16. Thereby, the detection of the sample 11 at an arbitrary coordinate can be performed. The measurement unit 42 performs a predetermined calculation on the detection signal from the sensor head 12. That is, the measurement unit 42 converts the incident position on the optical sensor 25 to the height of the sample surface. Then, the measurement unit 42 measures the surface shape by associating the height of the sample surface with the coordinates on the sample 11.

測定部４２で測定された表面形状のデータは、処理前データ記憶部３１、又は処理後データ記憶部３２に記憶される。処理前データ記憶部３１は、処理前の両面の表面形状のデータを記憶する。すなわち、処理前データ記憶部３１には、パターン形成前の処理面形状、及び裏面形状が記憶される。処理後データ記憶部３２は、処理後の裏面形状のデータを記憶する。すなわち、処理後データ記憶部３２には、パターン形成後の裏面形状が記憶される。もちろん、２回以上、処理後の裏面形状を測定した場合、それぞれの測定データが記憶される。こうすることで、製造工程中の表面形状の履歴を管理することができる。処理前データ記憶部３１、又は処理後データ記憶部３２では、試料１１上での座標に表面高さが対応付けられている。 The surface shape data measured by the measurement unit 42 is stored in the pre-processing data storage unit 31 or the post-processing data storage unit 32. The pre-processing data storage unit 31 stores surface shape data of both surfaces before processing. That is, the pre-processing data storage unit 31 stores the processed surface shape and the back surface shape before pattern formation. The post-processing data storage unit 32 stores back surface shape data after processing. That is, the post-processing data storage unit 32 stores the back surface shape after pattern formation. Of course, when the processed back surface shape is measured twice or more, each measurement data is stored. By doing so, the history of the surface shape during the manufacturing process can be managed. In the pre-processing data storage unit 31 or the post-processing data storage unit 32, the surface height is associated with the coordinates on the sample 11.

変化量算出部３３は、処理前後の裏面形状のデータから、変化量を算出する。すなわち、変化量算出部３３は処理前データ記憶部３１から処理前の裏面形状データを読み出す。また、変化量算出部３３は、処理後データ記憶部３２から処理前の裏面形状データを読み出す。そして、処理後の裏面形状データと処理前の裏面形状データの差を取る。ここでは、試料１１の同じ位置でのデータに対して差を取る。そして、試料１１の全面に対して、差を求める。これにより、試料１１がステップＳ１０３の処理によってどの程度変形したかを算出することができる。このようにして、処理による試料１１の変形量を変化量を算出する。判定部３４は、変化量、及び処理前の処理面形状データから、処理後の処理面形状データを推測する。そして、処理後の処理面形状データから平坦度を評価する。すなわち、推測された処理後の処理面形状データが許容範囲に収まっているか否かを判定する。このようにして、正確に平坦度を評価することができる。 The change amount calculation unit 33 calculates the change amount from the back surface shape data before and after the process. That is, the change amount calculation unit 33 reads the back surface shape data before processing from the pre processing data storage unit 31. Further, the change amount calculation unit 33 reads the back surface shape data before processing from the post-processing data storage unit 32. Then, the difference between the back surface shape data after processing and the back surface shape data before processing is taken. Here, a difference is taken with respect to data at the same position of the sample 11. Then, the difference is obtained for the entire surface of the sample 11. Thereby, it is possible to calculate how much the sample 11 has been deformed by the process of step S103. In this way, the amount of change of the deformation amount of the sample 11 due to the processing is calculated. The determination unit 34 estimates the processed surface shape data after processing from the amount of change and the processed surface shape data before processing. Then, the flatness is evaluated from the processed surface shape data after processing. That is, it is determined whether or not the estimated processed surface shape data is within an allowable range. In this way, the flatness can be accurately evaluated.

発明の実施の形態２．
実施の形態２にかかる平坦度評価方法について、図５、及びを用いて説明する。図５は、実施の形態２にかかる平坦度評価方法を示すフローチャートである。図６は、試料１１の表面形状を測定している様子を示す図である。図６は、表面形状測定装置１０の側面構成を示している。表面形状測定装置１０の基本的構成については、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。また、実施の形態１と同様のステップについては、説明を適宜省略する。 Embodiment 2 of the Invention
The flatness evaluation method according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a flowchart of the flatness evaluation method according to the second embodiment. FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the surface shape of the sample 11 is being measured. FIG. 6 shows a side configuration of the surface shape measuring apparatus 10. Since the basic configuration of the surface shape measuring apparatus 10 is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted. Further, description of steps similar to those in Embodiment 1 will be omitted as appropriate.

なお、本実施の形態では、試料１１が半導体製造工程などに用いられるフォトマスクであるとして説明する。そして、フォトマスクである試料１１には、図６（ｂ）に示すようにペリクル１９が貼り付けられる。なお、ペリクル１９は、ペリクル膜１９ａ、及びペリクルフレーム１９ｂを有している。ペリクル膜１９ａは薄い透明フィルムである。ペリクルフレーム１９ｂは枠状のフレームであり、ペリクル膜１９ａを支持している。すなわち、ペリクル１９はパターン形成面である処理面１１ｄに設けられる。ペリクルフレーム１９ｂは、パターン形成領域の外側において、処理面１１ｄに接着されている。ペリクル膜１９ａは処理面１１ｄを塵などから保護している。ペリクル膜１９ａは、処理面１１ｄから所定の間隔を隔てて配置されている。 Note that in this embodiment mode, the sample 11 is described as a photomask used in a semiconductor manufacturing process or the like. A pellicle 19 is attached to the sample 11 as a photomask as shown in FIG. The pellicle 19 includes a pellicle film 19a and a pellicle frame 19b. The pellicle film 19a is a thin transparent film. The pellicle frame 19b is a frame-like frame and supports the pellicle film 19a. That is, the pellicle 19 is provided on the processing surface 11d which is a pattern formation surface. The pellicle frame 19b is bonded to the processing surface 11d outside the pattern formation region. The pellicle film 19a protects the processing surface 11d from dust and the like. The pellicle film 19a is disposed at a predetermined interval from the processing surface 11d.

まず、処理前の処理面形状を測定する（ステップＳ２０１）。図６（ａ）に示すように、処理面１１ｄがセンサヘッド１２側に配置される。ここでは、遮光膜であるパターン膜１１ｃを形成する前の表面形状を測定している。あるいは、遮光膜が均一に形成されたマスクブランクスの状態で処理面形状を測定してもよい。反射率が均一であるため、正確に処理面形状を測定することができる。そして、処理前の裏面形状を測定する（ステップＳ２０２）。なお、ステップＳ２０１、及びステップＳ２０１については、実施の形態１のステップＳ１０１、及びＳ１０２と同様であるため、詳細な説明を省略する。 First, the processing surface shape before processing is measured (step S201). As shown in FIG. 6A, the processing surface 11d is disposed on the sensor head 12 side. Here, the surface shape before forming the pattern film 11c which is a light shielding film is measured. Alternatively, the shape of the processing surface may be measured in a mask blank state in which the light shielding film is uniformly formed. Since the reflectance is uniform, the processed surface shape can be measured accurately. And the back surface shape before a process is measured (step S202). Note that step S201 and step S201 are the same as steps S101 and S102 of the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.

次に、基板の処理面１１ｄに対して、所定の処理を行う（ステップＳ２０３）。ここでは、ペリクル１９が試料１１に貼り付けられる。すなわち、ペリクル１９が処理面１１ｄに貼着される。なお、ペリクル１９を貼り付ける前に、遮光膜をパターニングしてもよい。これらの工程では、通常のパターン描画装置、及びペリクル貼付装置等が用いられる。これにより、パターン膜１１ｃが形成された処理面１１ｄにペリクル１９が貼り付けられる。もちろん、ここでの処理にはペリクル貼付工程やパターン形成以外の工程が含まれていてもよい。 Next, a predetermined process is performed on the processing surface 11d of the substrate (step S203). Here, the pellicle 19 is attached to the sample 11. That is, the pellicle 19 is attached to the processing surface 11d. Note that the light shielding film may be patterned before the pellicle 19 is attached. In these steps, a normal pattern drawing device, a pellicle sticking device, and the like are used. As a result, the pellicle 19 is attached to the processing surface 11d on which the pattern film 11c is formed. Of course, the process here may include processes other than the pellicle sticking process and pattern formation.

そして、処理後の裏面形状を測定する（ステップＳ２０４）。ここでは、図６（ｂ）に示すように、裏面１１ｅがセンサヘッド１２側となる。そして、ペリクル１９が貼り付けられた試料１１の裏面形状を測定する。その後、処理による試料１１の変化量を算出する（ステップＳ２０５）。なお、ステップＳ２０４、及びステップＳ２０５については、実施の形態１のステップＳ１０４、及びＳ１０５と同様であるため、詳細な説明を省略する。 And the back surface shape after a process is measured (step S204). Here, as shown in FIG. 6B, the back surface 11e is the sensor head 12 side. And the back surface shape of the sample 11 with which the pellicle 19 was affixed is measured. Thereafter, the amount of change of the sample 11 due to the processing is calculated (step S205). Note that step S204 and step S205 are the same as steps S104 and S105 of the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.

この後、変化量に基づいて判定する（ステップＳ２０６）。ここでは、実施の形態１のステップＳ１０６と同様の方法で判定される。そして、不適合であると判定された試料１１については、再度、ステップＳ１０３の処理を行う。すなわち、貼り付けられているペリクル１９を基板から剥がして、貼り直す。そして、ペリクル１９を貼り直した試料１１に対して、ステップＳ２０４〜Ｓ２０６の処理を再度行う。そして、適合品と判定されるまで、ステップＳ２０４〜Ｓ２０６を繰り返し実行する。これにより、マスクの歩留まりを改善することができる。なお、不適合と判定された場合、剥がしたペリクル１９と異なるペリクル１９を貼り付けるようにしてもよい。すなわち、違うペリクル１９を用意して、不適合と判定されたマスクに貼り付ける。これにより、歩留まりをさらに向上することができる。もちろん、繰り返し不適合と判定された試料１１を破棄等してもよい。 Thereafter, the determination is made based on the change amount (step S206). Here, it is determined by the same method as in step S106 of the first embodiment. And about the sample 11 determined to be nonconforming, the process of step S103 is performed again. That is, the pasted pellicle 19 is peeled off from the substrate and then pasted again. And the process of step S204-S206 is performed again with respect to the sample 11 which stuck the pellicle 19 again. Then, steps S204 to S206 are repeatedly executed until it is determined as a conforming product. Thereby, the yield of the mask can be improved. If it is determined as non-conforming, a pellicle 19 different from the peeled pellicle 19 may be attached. That is, a different pellicle 19 is prepared and affixed to a mask determined to be incompatible. Thereby, the yield can be further improved. Of course, the sample 11 that has been repeatedly determined to be nonconforming may be discarded.

このような平坦度評価方法を用いることによって、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、ペリクル１９が貼り付けられた後は、センサヘッド１２を試料１１の処理面１１ｄに近づけることが物理的にできない。しかしながら、処理前の両面の形状、及び処理後の裏面形状によって、処理後の処理面形状を推測することができる。よって、ペリクル貼付後であっても、平坦度を評価することが可能になる。 By using such a flatness evaluation method, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Further, after the pellicle 19 is attached, the sensor head 12 cannot be physically brought close to the processing surface 11d of the sample 11. However, the processed surface shape after processing can be estimated from the shape of both surfaces before processing and the back surface shape after processing. Therefore, it is possible to evaluate the flatness even after the pellicle is pasted.

さらに、フォトマスクの製造工程中において、上記の平坦度評価方法で評価を行うことによって、フォトマスクの歩留まりを向上することができる。さらに、平坦なフォトマスクによって露光することができるため、露光時のフォーカスずれを防ぐことができる。よって、上記のフォトマスクを用いて感光性樹脂を露光することで、半導体装置の歩留まりを向上することができる。もちろん、半導体ウエハやフォトマスク以外の基板であっても、平坦度を評価することができる。すなわち、上記の平坦度評価方法は、変形する処理が実行される基板であれば、適用可能である。フォトマスクの製造工程中において、平坦度を評価することで、半導体装置の生産性を向上することができる。 Furthermore, during the photomask manufacturing process, the yield of the photomask can be improved by performing the evaluation using the above-described flatness evaluation method. Furthermore, since exposure can be performed with a flat photomask, it is possible to prevent focus shift during exposure. Therefore, the yield of the semiconductor device can be improved by exposing the photosensitive resin using the photomask. Of course, the flatness can be evaluated even for substrates other than semiconductor wafers and photomasks. In other words, the flatness evaluation method described above can be applied to any substrate as long as the deformation process is executed. By evaluating the flatness during the manufacturing process of the photomask, the productivity of the semiconductor device can be improved.

上記のように、光学式のセンサヘッド１２を用いることによって、非接触で測定することができる。よって、試料１１の損傷などを防ぐことができる。なお、センサヘッド１２は、図２に示す構成に限られるものではない。もちろん、光学式のセンサヘッド以外であってもよい。ペリクル貼り付け後は、処理面１１ｄに対する測定が困難になる。上記の評価方法では、貼り付け後に裏面形状を測定して、平坦度を評価している。従って、ペリクル貼付工程における変形量を測定することができ、ペリクル貼付工程後での平坦度評価が可能になる。 As described above, non-contact measurement can be performed by using the optical sensor head 12. Therefore, damage to the sample 11 can be prevented. The sensor head 12 is not limited to the configuration shown in FIG. Of course, it may be other than the optical sensor head. After the pellicle is pasted, measurement on the processing surface 11d becomes difficult. In the above evaluation method, the flatness is evaluated by measuring the back surface shape after pasting. Therefore, the deformation amount in the pellicle sticking step can be measured, and the flatness evaluation after the pellicle sticking step can be performed.

それぞれの測定するステップでは、別の表面形状測定装置を用いて測定を行ってもよい。従って、それぞれの測定ステップが別の場所で行われてもよい。例えば、マスクサブスレートやマスクブランクスを製造する工場において、両面形状を測定する。そして、両面形状の測定データとともにマスクサブスレートやマスクブランクスをフォトマスク製造工場に出荷する。フォトマスク製造工場に出荷後において、処理後の裏面形状測定を行なうようにしてもよい。なお、各測定工程において、試料１１上での測定位置は異なっていてもよい。この場合、各測定位置でのデータを補間して、変化量を算出する。また、ステップＳ１０３、及びステップＳ２０３に対する処理は、試料１１を変形させる処理であればよい。これにより、変形した後の平坦度を正確に評価することができる。 In each measuring step, measurement may be performed using another surface shape measuring device. Thus, each measurement step may be performed at a different location. For example, a double-sided shape is measured in a factory that manufactures mask subslate and mask blanks. Then, the mask sub-slate and mask blanks are shipped to the photomask manufacturing factory together with the measurement data of the double-sided shape. You may make it perform the back surface shape measurement after a process after shipping to a photomask manufacturing factory. In each measurement process, the measurement position on the sample 11 may be different. In this case, the amount of change is calculated by interpolating data at each measurement position. Moreover, the process with respect to step S103 and step S203 should just be a process which deform | transforms the sample 11. FIG. Thereby, the flatness after the deformation can be accurately evaluated.

上記の平坦度評価方法によって、正確に評価することができる。特に、面内で反射率が変化するパターン付き基板に対する平坦度評価に好適である。よって、半導体のシリコンウエハや、半導体製造工程で用いられるフォトマスクの反り、撓み、うねり等を正確に評価することができる。よって、不良となるウエハやフォトマスクを取り除くことができ、半導体の生産性を向上することができる。 Accurate evaluation can be performed by the above-described flatness evaluation method. In particular, it is suitable for flatness evaluation with respect to a substrate with a pattern whose reflectance changes in the plane. Therefore, it is possible to accurately evaluate warpage, deflection, waviness, etc. of a semiconductor silicon wafer or a photomask used in a semiconductor manufacturing process. Therefore, defective wafers and photomasks can be removed, and semiconductor productivity can be improved.

実施の形態１にかかる平坦度評価方法に用いられる表面形状測定装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the surface shape measuring apparatus used for the flatness evaluation method concerning Embodiment 1. FIG. 図１の表面形状測定装置に用いられるセンサヘッドの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the sensor head used for the surface shape measuring apparatus of FIG. 実施の形態１にかかる平坦度評価方法を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a flatness evaluation method according to the first exemplary embodiment; 図１の表面形状測定装置に用いられている演算装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the arithmetic unit used for the surface shape measuring apparatus of FIG. 実施の形態２にかかる平坦度評価方法を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing a flatness evaluation method according to the second exemplary embodiment; 実施の形態２にかかる平坦度評価方法において、表面形状を測定している様子を示す図である。In the flatness evaluation method concerning Embodiment 2, it is a figure which shows a mode that the surface shape is measured.

Explanation of symbols

１１ウエハ、１１ａ試料面、１１ｂ試料面、１１ｃパターン膜、
１１ｄ処理面、１１ｅ裏面、１２センサヘッド、１３ステージ、１５処理装置、
１６Ｙ駆動機構、１７Ｘ駆動機構、１９ペリクル、
２１光源、２２レンズ、２３スリット、２４レンズ、２５光センサ、
３１処理前データ記憶部、３２処理後データ記憶部、３３変化量算出部、
３４判定部、４１センサヘッド制御部、４２測定部、４３ステージ制御部、 11 Wafer, 11a Sample surface, 11b Sample surface, 11c Pattern film,
11d processing surface, 11e back surface, 12 sensor head, 13 stage, 15 processing device,
16 Y drive mechanism, 17 X drive mechanism, 19 pellicle,
21 light source, 22 lens, 23 slit, 24 lens, 25 optical sensor,
31 pre-processing data storage unit, 32 post-processing data storage unit, 33 change amount calculation unit,
34 determination unit, 41 sensor head control unit, 42 measurement unit, 43 stage control unit,

Claims

A flatness evaluation method for evaluating the flatness of a substrate having a processing surface on which processing is performed,
Measuring the shape of the processing surface and the back surface before the processing is performed;
Processing the processing surface and the processing surface of the substrate on which the shape of the back surface is measured;
Measuring the shape of the back surface of the substrate on which the processing has been performed;
Evaluating the flatness of the substrate after the processing based on the shape of the processing surface before the processing, the shape of the back surface before the processing, and the back surface shape after the processing.

2. The shape of the back surface is measured by detecting reflected light when the substrate is subjected to light from the back surface side in the step of measuring the shape of the back surface of the processed substrate. Flatness evaluation method.

The flatness evaluation method according to claim 1, wherein the step of performing processing on the processing surface of the substrate includes a step of forming a pattern on the substrate.

The flatness evaluation method according to any one of claims 1 to 3, wherein the step of processing the processing surface of the substrate includes a step of attaching a pellicle to the substrate that is a photomask.

A step of evaluating the flatness of the substrate on which the pellicle is attached by the flatness evaluation method according to claim 4,
And a step of peeling the pellicle from the substrate and reattaching it when the flatness of the substrate to which the pellicle is attached exceeds an allowable range.