JP3602310B2 - 平面度測定装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体及び半導体ウエハーの製造工程に使用される、ウエハーチャックと呼ばれる半導体ウエハ支持用部材及び該半導体ウエハ支持用部材に支持される半導体ウエハの平面度を測定する平面度測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ウエハー平面度測定方法は電子材料、1997年2月号、P33に記載されたものが知られている。図9に従来のウエハー平面度測定装置の構造が示されている。ウエハー1からの平行な反射光はレンズ3によりピンホール4を通過するように絞られ、ピンホール4を通過した反射光はレンズ5によりCCDカメラ6上に結像される。詳しく説明すると、ウエハー1にて反射した光は、ウエハー1の表面のうねりにより反射角度が変化し、レンズ3とピンホール4とによって、上記うねりの角度に比例してピンホール4を通過する光量が低下する。このピンホール4の通過光量をCCDカメラ6により測定し、光量分布を求めることによりウエハー1のうねりを測定し、計算によりウエハー1の平面度を測定する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
図9に示すようにウエハー1はウエハーチャック2によりウエハー1の裏面側で支持されており、該ウエハーチャック2は、ウエハー1の表面上に約lmmピッチで格子状に配列され立設される直径約0.2mmのピン2aを有する。ウエハー1は上記ピン2aにて支持されることから、それぞれのピン2aの高さの精度がウエハー1の平面度測定にも影響する。このように上述した従来の測定方式では、ウエハー1の表面の平面度の精度は、ウエハーチャック2のピン2aの高さの精度に依存することになる。ところが、ウエハー1の平面度は、CCDカメラ6における隣り合う画素間の光量の差に基づき計測していることから、ウエハーチャック2のピン2aの高さ精度を直接に測定することはできない。
したがって、従来においては、基準となるウエハーの平面度に対する被測定ウエハー1の平面度の差を測定するに止まっており、サブミクロン以下の高精度にてウエハー1の平面度を絶対的に測定することは不可能であった。さらに、従来の測定方法では、上述のように光量の変化を検出してウエハー1のうねりとして測定しているので、ウエハー1の表面において光の反射率の分布を有するような場合には、正確な測定が行えない。
又、従来、半導体のパターンをウエハー上に露光にて形成するステッバーにおいても、ウエハーチャック2の単体における平面度の測定は不可能であった。近年、半導体パターンの微細化により、露光工程においては露光装置の焦点深度が0.35μm以下となり、この露光工程を実現するためには、ウエハー1単体と、露光装置においてウエハー1を固定するウエハーチャック2が上記0.35μm以下の高い平面度で仕上がっている必要がある。このためには、ステッパの露光領域の約20mm平方の領域に対する、ウエハーチャック2及びウエハー1におけるの平面度を上記0.35μm以下の精度で測定する必要がある。
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、半導体ウエハ支持用部材及び半導体ウエハ自体に傷をつけることなく、かつ従来より高精度にて測定可能な、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、並びに測定方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1態様の平面度測定装置は、被測定物を載置する被測定物ステージ及びプローブユニットを設けたX,Yステージを、互いに直交するX,Y軸を含む定盤上に設置し、上記X,Yステージの移動により上記プローブユニットをX,Y軸方向に移動して上記プローブユニットにて上記被測定物の被測定面の平面度を測定する平面度測定装置であって、
上記プローブユニットは、
上記被測定物が、互いに隣接して配置される突起部材の先端にて半導体ウエハを支持する半導体ウエハ支持用部材であり、上記被測定面が上記突起部材先端に接する面であるとき、上記X,Y軸方向に直交するZ軸方向に移動可能であり一端には少なくとも2つの上記突起部材の先端に接触する平面であってその平面度が1μm以下である平面を有する平面プローブと、
上記平面プローブを支持し上記Z方向へ自由に移動可能でありその質量が1g以下であるスライダと、
上記スライダを支持するスライダ支持部材のたわみ量を検出し検出したたわみ量が一定になるように上記Z軸方向への上記スライダの移動制御をして上記平面プローブにおける測定圧力を200mg以下の一定圧力に設定するフィードバック装置と、
上記平面プローブの上記Z方向への移動量を0.1μm以下の分解能で測定する第1測長装置と、
上記第1測長装置及び上記X,Yステージの動作制御を行うとともに、上記半導体ウエハ支持用部材のX,Y軸方向への移動による上記平面プローブの上記突起部材先端に接する面の走査により上記突起部材先端に接する面のZ軸方向における凹凸を測定し平面度を演算する制御装置と、を備え、
上記被測定物ステージは、上記被測定物である上記半導体ウエハ支持用部材を上記X軸若しくは上記Y軸、又は上記X軸及び上記Y軸の軸回り方向に回転させるあおり調整機構を備えたことを特徴とする。
【0005】
又、本発明の第2態様の平面度測定装置は、被測定物を載置する被測定物ステージ及びプローブユニットを設けたX,Yステージを、互いに直交するX,Y軸を含む定盤上に設置し、上記X,Yステージの移動により上記プローブユニットをX,Y軸方向に移動して上記プローブユニットにて上記被測定物の被測定面の平面度を測定する平面度測定装置であって、
上記プローブユニットは、
上記被測定物が、互いに隣接して配置される突起部材の先端にて半導体ウエハを支持する半導体ウエハ支持用部材であり、上記被測定面が上記突起部材先端に接する面であるとき、上記X,Y軸方向に直交するZ軸方向に移動可能であり一端には少なくとも2つの上記突起部材の先端に接触する平面であってその平面度が1μm以下である平面を有する平面プローブと、
上記平面プローブを支持し上記Z方向へ自由に移動可能でありその質量が1g以下であるスライダと、
上記スライダを支持するスライダ支持部材のたわみ量を検出し検出したたわみ量が一定になるように上記Z軸方向への上記スライダの移動制御をして上記平面プローブにおける測定圧力を200mg以下の一定圧力に設定するフィードバック装置と、
上記平面プローブの上記Z方向への移動量を0.1μm以下の分解能で測定する第1測長装置と、
上記第1測長装置及び上記X,Yステージの動作制御を行うとともに、上記半導体ウエハ支持用部材のX,Y軸方向への移動による上記平面プローブの上記突起部材先端に接する面の走査により上記突起部材先端に接する面のZ軸方向における凹凸を測定し平面度を演算する制御装置と、を備え、
上記被測定物ステージは、上記被測定物である上記半導体ウエハ支持用部材を上記X軸若しくは上記Y軸、又は上記X軸及び上記Y軸の軸回り方向に回転させるあおり調整機構を備え、
さらに、上記プローブユニットは、上記半導体ウエハ支持用部材にて支持される半導体ウエハの表面を走査するため上記半導体ウエハの表面に一端が接触しZ軸方向に移動可能であり、かつ上記平面プローブと交換可能な球状プローブを有し、
上記半導体ウエハ支持用部材には、当該半導体ウエハ支持用部材に載置される半導体ウエハと上記突起部材の先端とを密着させるための密着装置を備え、
上記第1測長装置は、上記平面プローブと交換された上記球状プローブによる上記半導体ウエハ表面の走査における上記球状プローブの上記Z方向への移動量を0.1μm以下の分解能で測定し、
上記制御装置は、さらに、上記半導体ウエハの表面を上記球状プローブにて測定して得られた平面度と、上記半導体ウエハ支持用部材の上記突起部材先端に接する面を上記平面プローブにて測定して得られた平面度とに基づき、上記半導体ウエハ表面のみの平面度を演算する、
ことを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態である、半導体ウエハ支持用部材及び該支持用部材に支持される半導体ウエハの平面度測定装置について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同じ構成部分については同じ符号を付している。
又、上記「課題を解決するための手段」に記載した、密着装置の機能を果たす一例として、本実施形態では吸引装置を例に採る。
又、本明細書において「平面度」とは、図7に示すように、例えば半導体ウエハ141の所定範囲におけるその表面のうねりの高さXをいう。尚、上記所定範囲は、例えば半導体ウエハの全体の、例えばφ200〜300mmであったり、ステッパの露光領域の約20mm平方である。
【0007】
図1に示すように、本実施形態の平面度測定装置100は、大別して、互いに直交するX,Y軸を含む定盤110と、該定盤110上に設置される、被測定物を載置する被測定物ステージ120と、上記定盤110上に設置されるX,Yステージ125と、該X,Yステージ上に設置されるプローブユニット130と、上記X,Y軸に直交するZ軸方向において上記プローブユニット130の上方にて、上記定盤110上に立設したフレーム111に取り付けられた基準部材128とを備える。
【0008】
被測定物ステージ120上には、上記被測定物として、ウエハチャックと呼ばれる半導体ウエハ支持用部材121、又は図2に示すように該半導体ウエハ支持用部材121上に吸着される半導体ウエハ141が設置される。半導体ウエハ支持用部材121は、図3に示すように半導体ウエハに対応して円形の平面形状にてなり表面121aには、半導体ウエハ141の裏面へのゴミの付着を低減するため、寸法Iのピッチにて、直径IIのピン状の突起部材122が格子状に配列、立設されている。本実施形態では上記寸法Iは約1mm、上記直径IIは約0.2mmである。又、半導体ウエハ支持用部材121には、吸引装置161が接続される。よって半導体ウエハ支持用部材121に載置される半導体ウエハ141は、それぞれの突起部材122間のすき間を介しての吸引によりそれぞれの突起部材122の先端部に密着して支持される。尚、後述するように、被測定物が半導体ウエハ支持用部材121のときには、例えば上記表面121aからのそれぞれの突起部材122の高さ寸法を測定することで、それぞれの突起部材122の各先端部に接する面(以下、「包絡面」という)の平面度を演算する。一方、被測定物が半導体ウエハ141のときには、半導体ウエハ支持用部材121上に載置した半導体ウエハ141の表面141aの凹凸を測定し上記表面141aの平面度を演算する。
【0009】
本実施形態の場合、被測定物ステージ120は、あおり機構123を有する。あおり機構123は、被測定物ステージ120上に載置された上記被測定物を、上記X軸の軸回りについてα方向への回転、及び上記Y軸の軸回りについてβ方向への回転を調整ネジにて行うものであり、後述の平面プローブ131の平面1311と定盤125との平行度を1.5×10−5rad以下の精度にて調整する。
X,Yステージ125は、定盤110上に直接固定されY軸方向に移動可能なYステージ125aと、該Yステージ125a上に設置されYステージ125a上をX軸方向に移動可能なXステージ125bとを有する。尚、X,Yステージ125の移動は、NCコントローラにて駆動、制御される。
又、基準部材128は、X,Y軸方向の測定点におけるプローブユニット130のZ軸方向の基準を決めるための部材である。このような基準部材128は、ガラス等を研磨することにより製作されたミラーにてなり、上記被測定物の半導体ウエハ141を含むような面積を有する。尚、上記基準部材128は、8インチの半導体ウエハに相当する直径200mmにて、1μm以下の精度にて製作される。
【0010】
プローブユニット130は、平面プローブ131又は球状プローブ142と、スライダ132と、スライダ支持部材133と、反射ミラー134と、第1測長装置135と、フィードバック装置136と、第2測長装置137と、制御装置138とを備える。尚、平面プローブ131は、図1に示すように、上記被測定物が半導体ウエハ支持用部材121の場合に使用されるプローブであり、球状プローブ142は、図2に示すように、上記被測定物が半導体ウエハ141の場合について使用されるプローブである。
又、本実施形態では、制御装置138には、表示装置139が接続されている。
【0011】
平面プローブ131は、図4に示すように一端に平面1311を有し、又は、平面プローブ131の変形例であり図5に示す平面プローブ1310のように平面1312を有する。これらの平面1311及び平面1312は、隣接する上記突起部材122間のすき間に当該プローブが落ち込まないように、隣接する少なくとも2つの上記突起部材122の先端部に接触可能なように、X軸及びY軸方向における寸法が1mmないし5mm程度の平面であり、かつ上記突起部材122の高さ測定の必要な精度を得るためその平面度が1μm以下である。尚、本実施形態では、平面1311における寸法IIIは1〜5mmであり寸法IVは1〜5mmであり、平面1312における直径寸法Vは1〜5mmである。又、上記平面度を得るため、及び摩耗を防止するために、平面1311,1312部分は、ガラス等の材質にて構成される。尚、平面プローブには上述の四角形型、丸型に限定されるものではなく、これら以外の形状でも上述と同様の効果が得られる。又、球状プローブ142は、図6に示すように直径が1mmにてなる球体142aを有し、該球体142aが半導体ウエハ141の表面141aに接触する。尚、球状プローブは、一般的に球状スタイラスと呼ばれる。
又、以下の説明において、特記しない限り平面プローブ131を例に採るが、平面プローブ131を平面プローブ1310又は球状プローブ142に読み替えることができる。
【0012】
スライダ132は、X軸及びY軸方向に剛性が高く、Z軸方向に力を受けることなく移動の自由度を有する状態で平面プローブ131を支持し、かつ低い測定圧及びZ軸方向への急な移動にも追随するために、アルミ等の低比重で、かつ直径4mm程度に小さくすることにより、質量が1g以下、より好ましくは200mg以下に製作されたマイクロエアースライダにより構成されている。尚、該マイクロエアースライダ、及びその周辺の構成については、当該出願人によりなされた特許出願(特願平5−53382号)に開示されている構造を同様である。上記マイクロエアースライダ132は、図8に示すように、その先端部分に上記平面プローブ131が取り付けられ円筒形状であり、エアー供給部1321からエアーが供給される供給穴を有するガイド1320の内壁をエアースライドとしてZ方向に滑らかに移動する。
スライダ支持部材133は、平面プローブ131を支持する上記マイクロエアースライダ132を支持し、平面プローブ131が低い測定圧で測定可能なように、幅lmm程度、厚さ20μm程度でバネ定数が5mg/μm以下程度のステンレス製等のマイクロスプリングにより構成されている。
反射ミラー134は、平面プローブ131のZ軸方向における位置の変化を測定するために、平面プローブ131の他端に取り付けられたミラーであり、ガラス等の面にアルミ膜を蒸着した直径2mm程度の反射ミラーにより構成されている。
【0013】
第1測長装置135は、Z方向に移動する平面プローブ131の延長線上であって上記反射ミラー134との間でレーザ光の投光、受光を行うように設置され、平面プローブ131のZ方向の位置の変化、換言すると反射ミラー134のZ方向の位置の変化を0.1μm以下の分解能で測定する、レーザ干渉測長装置により構成されている。
フィードバック装置136は、平面プローブ131における測定圧力を200mg以下のー定圧力に維持するための装置で、スライダ支持部材133であるマイクロスプリングの10ないし40μmのたわみ量を検出する検出器136aと、この検出器136aにより検出されたたわみ量がー定になるようにスライダ132のZ軸方向への移動を制御するサーボユニット136bと、このサーボユニット136bの指示によりスライダ132をZ軸方向に上下動させるリニアモータ等にて構成されるアクチュエータ136cとを有する。
【0014】
第2測長装置137は、当該第2測長装置137が備わるプローブユニット130から、ミラーにてなる上記基準部材128までの距離を、0.1μm以下の分解能で測定するレーザ干渉測長ユニットにより構成されている。
制御装置138には、上述したX,Yステージ125に備わるNCコントローラ、第1測長装置135、及び第2測長装置137が接続される。このような制御装置138は、平面プローブ131が半導体ウエハ支持用部材121の突起部材122の先端部を走査するようにX,Yステージ125のNCコントローラに対してX,Y軸方向への移動を制御し、かつ第1測長装置135及び第2測長装置137の測長情報に基づき半導体ウエハ支持用部材121のZ軸方向の形状データを測定するとともに測定点におけるX,Y軸方向の位置も測定して、これらZ軸方向の形状データ及びX,Y軸方向の位置データを関連づけながら記憶する。さらに、上記Z軸方向の形状データ及びX,Y軸方向の位置データに基づき半導体ウエハ支持用部材121の突起部材122の先端部の上記包絡面における平面度を演算する。
【0015】
次に、被測定物が、半導体ウエハ支持用部材121上に吸着される半導体ウエハ141である平面度測定装置101の構成を説明する。
平面度測定装置101の場合には、上述の平面プローブ131に代えて、図6に示す球状プローブ142を備えたプローブユニット102が使用される。又、上述の制御装置138に対応する制御装置103は、X,Y軸方向の同位置について、半導体ウエハ支持用部材121の場合と同様にして得られる半導体ウエハ141の表面141aにおけるZ軸方向の形状データと、半導体ウエハ支持用部材121におけるZ軸方向の形状データとの差を演算することで、半導体ウエハ141の表面141aのみの形状を演算する。尚、その他の構成は、被測定物が、半導体ウエハ支持用部材121の場合の構成と変わるところはないので、説明は省略する。
【0016】
上述の平面プローブ131及び球状プローブ142を使用した実施形態では、Z軸方向における測定精度を高めるため、第2測長装置137及び基準部材128を設けたが、X,Yステージ125におけるX,Y軸方向への移動にともなうZ軸方向への変位量が、被測定物の平面度測定に要求される精度よりも小さい場合には、第2測長装置137及び基準部材128は設けなくてもよい。
【0017】
以上のように構成される平面度測定装置100,101の動作について以下に説明する。まず、平面度測定装置100の動作について説明する。
被測定物ステージ120上に半導体ウエハ支持用部材121が固定され、又、平面プローブ131の平面1311と定盤110の表面との平行度がX,Y軸方向のそれぞれについて1.5×10−5rad以下となるように、被測定物ステージ120に備わるあおり機構にて調整される。次に、制御装置138の制御によりX,Yステージ125のX,Y軸方向への移動が制御され、X,Yステージ125上に設置されるプローブユニット130に備わる平面プローブ131にて上記半導体ウエハ支持用部材121の突起部材122の先端部がX,Y軸方向に走査される。尚、この走査の際、フィードバック装置136の動作により、スライダ132を支えるスライダ支持部材133のたわみ量が検出され、該たわみ量が一定になるようにZ軸方向にスライダ132のZ軸方向の高さを変化させるようにフィードバックし、プローブの測定圧力を200mg以下のー定圧力にする。よって平面プローブ131における突起部材122への測定圧力は200mg以下に設定される。このような測定圧力にて測定が行われることから、半導体ウエハ支持用部材121の突起部材122の先端部が平面プローブ131により傷つくことはない。
又、第1測長装置135にて反射ミラー134までの距離が0.1μm以下の精度で、かつ第2測長装置137にて基準部材128までの距離が0.1μm以下の精度で測定される。このような状態にて、平面プローブ131と第1測長装置135とをー体としてX,Y軸方向に移動させ、半導体ウエハ支持用部材121の突起部材122の先端部の上記包絡面を平面プローブ131にてX,Y軸方向に走査する。よって上記測定圧力及び上記距離の条件により、約20mm平方のステッパにおける露光範囲において、半導体ウエハ支持用部材121の突起部材122の先端部の上記包絡面における平面度を0.1μmの精度にて測定することができる。尚、半導体ウエハ支持用部材121の全面、及び8インチのウエハ全面については1μm以下の測定精度となる。
制御装置138は、X,Y軸方向における座標位置と、該座標位置に対応するZ軸方向の高さ寸法とを記憶し、最終的に半導体ウエハ支持用部材121の突起部材122の先端部の上記包絡面における平面度を演算する。
【0018】
次に平面度測定装置101の動作について説明する。
上述の半導体ウエハ支持用部材121上に被測定物である半導体ウエハ141を吸着させて、密着させる。又、平面プローブ131に代えて球状プローブ142を取り付けたプローブユニット102にて、上述の平面プローブ131を用いた場合と同様に、上記半導体ウエハ141の表面141aを走査する。該走査により、上記表面141aにおけるX,Y軸方向における座標位置と、該座標位置に対応するZ軸方向の高さ寸法とが制御装置103に記憶される。制御装置103は、上述の半導体ウエハ支持用部材121におけるZ軸方向のデータと、半導体ウエハ141におけるZ軸方向のデータとの差を演算することで、約20mm平方のステッパにおける露光範囲において、半導体ウエハ141の表面141aのみの平面度を0.1μmの精度にて、かつ半導体ウエハ141を傷つけることなく測定することができる。
【0019】
又、上述の平面度測定装置100,101の第1測長装置135及び第2測長装置137について、レーザ干渉測長装置に代えて、静電客量式位置検出器又は3角測距式位置検出器にて第1測長装置135及び第2測長装置137を形成することもできる。このような構成とすることで、レーザ干渉測長装置にて形成する場合に比べて製造コストを低減することができる。
【0020】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の第1態様の平面度測定装置によれば、平面プローブと、上記平面プローブのZ軸方向への移動量を0.1μm以下の分解能で測定する第1測長装置とを備え、上記平面プローブにて半導体ウエハ支持用部材を走査するようにしたことより、半導体ウエハ支持用部材単体の平面度を測定することができる。さらに、測定圧力を200mg以下に制御するようにしたことより、半導体ウエハ支持用部材を傷つけることなく上記平面度を測定することができる。
【0021】
さらに又、本発明の第2態様の平面度測定装置によれば、上記平面プローブに代えて球状プローブを設け、制御装置にて半導体ウエハのみの平面度を演算するようにしたことより、半導体ウエハ単体における平面度を測定、演算することができる。さらに、測定圧力を200mg以下に制御するようにしたことより半導体ウエハを傷つけることなく上記平面度を測定、演算することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のー実施形態の平面度測定装置の構成を示す図である。
【図2】図1に示す平面度測定装置の変形例の構成を示す図である。
【図3】図1に示す半導体ウエハ支持用部材の形状を示す平面図及び側面図である。
【図4】図1に示す平面度測定装置に備わる平面プローブを示す斜視図である。
【図5】図4に示す平面プローブの変形例を示す斜視図である。
【図6】図4に示す平面プローブの変形例を示す斜視図である。
【図7】平面度を説明するための図である。
【図8】図1に示すスライダ部分の詳細図である。
【図9】従来のウエハー平面度測定装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
100,101…平面度測定装置、102…プローブユニット、
103…制御装置、110…定盤、120…被測定物ステージ、
121…半導体ウエハ支持用部材、122…突起部材、
125…X,Yステージ、128…基準部材、130…プローブユニット、
131…平面プローブ、132…スライダ、133…スライダ支持部材、
135…第1測長装置、136…フィードバック装置、
137…第2測長装置、138…制御装置、
141…半導体ウエハ、142…球状プローブ。
Claims (7)
- 被測定物を載置する被測定物ステージ及びプローブユニットを設けたX,Yステージを、互いに直交するX,Y軸を含む定盤上に設置し、上記X,Yステージの移動により上記プローブユニットをX,Y軸方向に移動して上記プローブユニットにて上記被測定物の被測定面の平面度を測定する平面度測定装置であって、
上記プローブユニットは、
上記被測定物が、互いに隣接して配置される突起部材の先端にて半導体ウエハを支持する半導体ウエハ支持用部材であり、上記被測定面が上記突起部材先端に接する面であるとき、上記X,Y軸方向に直交するZ軸方向に移動可能であり一端には少なくとも2つの上記突起部材の先端に接触する平面であってその平面度が1μm以下である平面を有する平面プローブと、
上記平面プローブを支持し上記Z方向へ自由に移動可能でありその質量が1g以下であるスライダと、
上記スライダを支持するスライダ支持部材のたわみ量を検出し検出したたわみ量が一定になるように上記Z軸方向への上記スライダの移動制御をして上記平面プローブにおける測定圧力を200mg以下の一定圧力に設定するフィードバック装置と、
上記平面プローブの上記Z方向への移動量を0.1μm以下の分解能で測定する第1測長装置と、
上記第1測長装置及び上記X,Yステージの動作制御を行うとともに、上記半導体ウエハ支持用部材のX,Y軸方向への移動による上記平面プローブの上記突起部材先端に接する面の走査により上記突起部材先端に接する面のZ軸方向における凹凸を測定し平面度を演算する制御装置と、を備え、
上記被測定物ステージは、上記被測定物である上記半導体ウエハ支持用部材を上記X軸若しくは上記Y軸、又は上記X軸及び上記Y軸の軸回り方向に回転させるあおり調整機構を備えたことを特徴とする平面度測定装置。 - 上記第1測長装置は、上記平面プローブの他端に設けた反射ミラーにレーザ光を反射させることで測長を行うレーザ干渉測長装置にて構成される、請求項1記載の平面度測定装置。
- 上記プローブユニットの上記Z軸方向への移動における基準を定めるため上記平面プローブの移動方向であるZ軸方向に直交する方向に沿って平面となるように上記定盤に設けられ、上記平面が1μm以下の平面度にてなる基準部材と、
当該プローブユニットと上記基準部材との間の距離を0.1μm以下の分解能で測定する第2測長装置と、を上記プローブユニットはさらに備え、
上記制御装置は、さらに、上記第1測長装置及び上記第2測長装置から供給される測長情報に基づき上記突起部材先端に接する面のZ軸方向における平面度を演算し、かつ上記平面プローブのX,Y軸方向における位置を演算する、請求項1又は2記載の平面度測定装置。 - 上記第2測長装置は、上記基準部材をミラーとして該基準ミラーに対してレーザ光を反射させることで測長を行うレーザ干渉測長装置にて構成される、請求項3記載の平面度測定装置。
- 被測定物を載置する被測定物ステージ及びプローブユニットを設けたX,Yステージを、互いに直交するX,Y軸を含む定盤上に設置し、上記X,Yステージの移動により上記プローブユニットをX,Y軸方向に移動して上記プローブユニットにて上記被測定物の被測定面の平面度を測定する平面度測定装置であって、
上記プローブユニットは、
上記被測定物が、互いに隣接して配置される突起部材の先端にて半導体ウエハを支持する半導体ウエハ支持用部材であり、上記被測定面が上記突起部材先端に接する面であるとき、上記X,Y軸方向に直交するZ軸方向に移動可能であり一端には少なくとも2つの上記突起部材の先端に接触する平面であってその平面度が1μm以下である平面を有する平面プローブと、
上記平面プローブを支持し上記Z方向へ自由に移動可能でありその質量が1g以下であるスライダと、
上記スライダを支持するスライダ支持部材のたわみ量を検出し検出したたわみ量が一定になるように上記Z軸方向への上記スライダの移動制御をして上記平面プローブにおける測定圧力を200mg以下の一定圧力に設定するフィードバック装置と、
上記平面プローブの上記Z方向への移動量を0.1μm以下の分解能で測定する第1測長装置と、
上記第1測長装置及び上記X,Yステージの動作制御を行うとともに、上記半導体ウエハ支持用部材のX,Y軸方向への移動による上記平面プローブの上記突起部材先端に接する面の走査により上記突起部材先端に接する面のZ軸方向における凹凸を測定し平面度を演算する制御装置と、を備え、
上記被測定物ステージは、上記被測定物である上記半導体ウエハ支持用部材を上記X軸若しくは上記Y軸、又は上記X軸及び上記Y軸の軸回り方向に回転させるあおり調整機構を備え、
さらに、上記プローブユニットは、上記半導体ウエハ支持用部材にて支持される半導体ウエハの表面を走査するため上記半導体ウエハの表面に一端が接触しZ軸方向に移動可能であり、かつ上記平面プローブと交換可能な球状プローブを有し、
上記半導体ウエハ支持用部材には、当該半導体ウエハ支持用部材に載置される半導体ウエハと上記突起部材の先端とを密着させるための密着装置を備え、
上記第1測長装置は、上記平面プローブと交換された上記球状プローブによる上記半導体ウエハ表面の走査における上記球状プローブの上記Z方向への移動量を0.1μm以下の分解能で測定し、
上記制御装置は、さらに、上記半導体ウエハの表面を上記球状プローブにて測定して得られた平面度と、上記半導体ウエハ支持用部材の上記突起部材先端に接する面を上記平面プローブにて測定して得られた平面度とに基づき、上記半導体ウエハ表面のみの平面度を演算する、
ことを特徴とする平面度測定装置。 - 上記プローブユニットの上記Z軸方向への移動における基準を定めるため上記平面プローブ及び上記球状プローブの移動方向であるZ軸方向に直交する方向に沿って平面となるように上記定盤に設けられ、上記平面が1μm以下の平面度にてなる基準部材と、
当該プローブユニットと上記基準部材との間の距離を0.1μm以下の分解能で測定する第2測長装置と、を上記プローブユニットはさらに備え、
上記制御装置は、さらに、上記第1測長装置及び上記第2測長装置から供給される測長情報に基づき上記突起部材先端に接する面及び上記半導体ウエハ表面のZ軸方向における平面度を演算し、かつ上記平面プローブ及び上記球状プローブのX,Y軸方向における位置を演算する、請求項5記載の平面度測定装置。 - 上記第1測長装置は、上記平面プローブ及び上記球状プローブの他端に設けた反射ミラーにレーザ光を反射させることで測長を行うレーザ干渉測長装置にて構成され、上記第2測長装置は、上記基準部材をミラーとして該基準ミラーに対してレーザ光を反射させることで測長を行うレーザ干渉測長装置にて構成される、請求項6記載の平面度測定装置。
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