JPS6158763B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はシリコンウエハ、GGGウエハ、プリ
ント基板、セラミツク基板などの基板表面の平坦
度を測定する装置に関するものである。 シリコンウエハ上にパターンを形成するには、
シリコンウエハ上にホトレジストを塗布し、この
ホトレジスト膜上にホトマスクパターンを露光し
て、ホトレジストを感光させて行うことが一般に
行なわれている。この作業をホトリソグラフイと
呼び、マスクとウエハを密着して露光する密着
式、マスクとウエハを数ミクロン〜数十ミクロン
離して露光する近接式、マスク上のパターンをウ
エハ上に投影する投影式などがある。 この際ウエハに「そり」があると、ウエハ上全
面に亘つて、均一に微細パターンを露光すること
が困難となるため、平坦なウエハが必要である。
そのためウエハ表面の平坦度を高精度に測定する
装置及び平坦化する装置が必要である。 本発明は前者の装置に関するものであるが、平
坦なウエハを得る為には前述の如く２つの装置が
必要であるので、先ず後者の平坦化装置について
本発明者等が発明し、特願昭55−33882号として
特許出願したウエハ平坦化装置について、第１図
に基づいてその概略を述べる。 第１図において、ウエハ１はこの平坦化装置５
にのせられ、真空引き手段３により真空引きされ
ることによりウエハ１の裏面はこの装置５に密着
する。ウエハ１の表面を平坦度測定装置４で測定
しながら上下変位手段２を上下方向に変位させる
ことにより、ウエハ１の表面は平坦化される。い
ずれにしても、ウエハ表面の平坦度を高精度に測
定することが不可欠の要素である。 以上はシリコンウエハを例にとつて説明した
が、GGGウエハ、プリント基板、セラミツク基
板などの基板の場合でも同様に論ずることができ
るので、平坦化測定装置の対象とされるこれらの
基板を、以下単に「基板」と称する。 従来より、基板表面の高さを検出する検出端に
は静電容量型検出器や空気マイクロメータなどの
検出端が一般に使用され、本発明の装置において
もこれらの検出端が使用される。また、従来の平
坦度測定装置においては、本発明の測定装置にお
いても同様に、これらの検出端の先端と基板間の
間隙の測定を基板表面上で数個所行うことにより
基板表面全体の平坦度を測定するものである。 次に、従来の平坦度測定装置を第２図、第３図
及び第４図に基づいて説明する。第２図は１個の
検出端６を用いて基板１の表面全体の平坦度を測
定するものである。検出端６はアーム１１の先端
にとりつけられ、アーム１１はXYテーブル８に
とりつけられ、XYテーブル８は駆動源９及び１
０によりXY方向に移動可能とされている。これ
により、検出端６が基板１上を軌跡１２のように
移動され、検出端６の先端７と基板１間の距離が
測定され、従つて平坦度が測定される。本方式で
はXYテーブル８がXY方向に駆動されるので、切
返えしの時に振動が発生すると共に、高速XY駆
動が困難であるため測定に時間がかかる欠点があ
る。 第３図の装置は、駆動源１６により駆動される
Ｘ軸テーブル１５に取付けられたアーム１４に複
数個の検出端６を一列又は一列に近い状態にとり
つけ、Ｘ軸テーブル１５をＸ方向１７に動かし、
基板１の表面全体の平坦度を測定するものであ
る。この方式では多数の検出端６が必要であると
共に、基板１の平坦度の変化を繰返して測定する
為にＸ軸テーブル１５を往復運動させなければな
らないので、切返えしの時に振動が発生する欠点
がある。 第４図の装置は、基板１の上側に、基板１の全
表面を覆うに充分な広さの取付板１８に多数の検
出端６を取付け、取付板１８を移動することな
く、基板１の平坦度を測定するものである。本方
式では多数の検出端６が必要であり、高価となる
欠点がある。 本発明の目的は、上記した従来の欠点をなく
し、少数の検出端を用いて、基板表面の平坦度を
高速、高精度且つ無振動で測定することができる
低廉な価格の測定装置を提供するにある。 本発明による基板の平坦度測定装置は、基板の
裏面をほぼ全面に亘つて係留して保持する基板係
留手段を設け、該基板係留手段に対向して基板に
平行に配置された円板を基板の中心を回転中心と
して周縁部を軸受によつて回転自在に支持し、基
板表面との距離を検出する検出端を有する検出器
を複数上記円板上の半径の異なる位置に配置し、
上記円板を回転せしめる駆動手段を設け、上記各
検出端より検出信号を滑り接点を介して信号処理
手段に伝達する伝達手段を設け、上記駆動手段を
駆動して、円板を回転した状態で、各検出端から
上記伝達手段を介して得られる検出信号に基づい
て上記信号処理手段は、基板表面の平坦度を測定
することを特徴とする平坦度測定装置である。 本発明の平坦度測定装置の他の好ましい一態様
においては、該装置内で基板の平坦化が行なわ
れ、前記の基板の係留搬入手段が該装置の下側に
設けられた軌条に沿つて、平坦度測定と平坦化の
工程と前後の工程の間を移動可能とされてある。 以下、本発明の平坦度測定装置を実施例の図面
の第５図，第６図及び第７図に基づいて詳述す
る。 ２２は基板１の係留搬入手段である。係留搬入
手段２２は第１図等における平坦化装置と類似の
図面とされているがこれに限定されるものでな
い。第１図の平坦化装置では基板１が該装置の真
空手段で真空係留されているが、他の係留手段で
あつてもよい。但し、この装置内で基板の平坦化
を行う為には係留搬入手段２２は、例えば特願昭
55−33882号で提案された装置の如く、平坦化の
機能を有することが必要である。係留搬入手段２
２は、装置の下側に設けられた案内軌条２７に直
線ベアリング２８で保持され、図示せざる駆動源
により２９の方向に移動可能とされてある。図示
のステーシヨンで基板１の平坦度を検出し、それ
に基づいて平坦化した後、２９の方向に移動し、
図示せざる次のステーシヨンで基板１上に回路パ
ターンを露光する。 基板１の定位置の上側に、該基板１と平行に円
板２３が配置されている。円板２３は鋼球２４を
介してベース３１上に乗つている。ベース３１は
円形であり、２個のスペーサ３０を介して本体４
１上に固定されている。円板２３は断面台形の截
頭円錐形をなしており、その肩部はベース３１に
取付けられた複数個の回転軸承３３に接触してい
る。円板２３はベース３１の極めて平坦に加工さ
れた面に精度の高い鋼球２４を介して支承され、
且つ軸承３２により平均に下方に押付けられてい
るので、正確に基板と平行を保ちつつその中心を
軸として回転可能である。また、円板２３はベル
ト３８、プーリ３９を介して電動機４０により駆
動され、一定方向に回転運動をつづける。 円板２３には、その先端を基板１表面に向け
て、その先端と基板１表面との距離を検出する複
数個の検出端６が取付けてある。 複数個の検出端６は円板２３の中心より周縁部
に向けて直線又は曲線をなして一列に取付けられ
る。実施例を第８図及び第９図に示す。円板２３
を矢印２６方向に回動すると、各検出端６は円板
２３の中心を軸とする円軌道を描き、対応する基
板１の個所との距離を検出し、基板１の全表面に
亘る平坦度を測定することができる。しかし、第
８図の如く、検出端６を直線をなして一列に並べ
るときは、検出端６の配列間隔を検出端の直径以
下とすることはできない。検出端６の配列間隔を
狭めたい場合は、第９図の如く、各検出端６を中
心より周縁部に向うに従つてその位置を僅かづつ
づらして、曲線をなして一列に並べればよい。こ
れにより、第８図における場合より更に密に基板
１の表面の個所を測定することができる。 各検出端６よりの検出信号はケーブル３３によ
り取出され、ケーブル３３はスペーサ３０に固定
された保持枠３７により保持されたスリツプリン
グの回転側３４に固定され、円板２３と同じ運動
を行う。検出信号は更に、スリツプリング固定側
３５よりケーブル３６を通つて図示せざる信号処
理手段、例えば表示器、演算器、ブラウン管表示
器等に送られる。 本発明の装置は以上の如く構成されているの
で、円板を回転することにより、従来のXYテー
ブル等による時に発生していた切返えし時の振動
が発生しなくなり、極めて高精度の測定が可能と
なる。また、従来のXYテーブルでは振動が大き
くなる為高速に動かすことが出来なかつたが、本
発明の装置では、一方向の回動運動であるので、
XY運動に比べて10〜100倍以上の高速化が可能で
ある。 また、従来、多数の検出端を使用して検出端を
移動することなく基板の平坦度を測定する方法が
行われているが、前述の如く多数の検出端を必要
とする欠点がある。具体的数値をあげると、本発
明の装置では４個の検出端であげられる効果は、
該装置では37個の検出端を使用しなければ達する
ことができない。半導体を例にとると、半導体ウ
エハの外径寸法は年々大きくなつており、従来の
方法では検出端数を益々増加させなければならな
い。検出端の配列層数ｌと、本発明の装置に必要
な検出端の個数ｍと、従来装置に必要な検出端の
個数ｎの関係を第１表に示す。

【表】 即ち、直径５インチ（127mm）のシリコンウエ
ハの場合には有効直径が120mm（半径60mm）であ
るので、10mm間隔でウエハの平坦度を測定する場
合にはｌ＝６となり、この時にはｎ−ｍ＝120で
あるので、本発明の装置によるときは120個の検
出端が節約出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は平坦化装置の一例の概略構成図でａ図
はｂ図におけるＡ−Ａ矢視一部切開面図、ｂ図は
縦断面図、第２図，第３図及び第４図は従来の平
坦度測定装置のそれぞれ異なる例の概略構成図
で、ａ図は平面図、ｂ図は縦断面図、第５図，第
６図及び第７図は本発明の平坦度測定装置の一実
施例の平面図、縦断面図及び第６図と90度異なる
面での縦断面図、第８図及び第９図は本発明の装
置における円板のみの異なる実施例の平面図であ
る。 １……基板（シリコンウエハ等）、２……上下
変位手段、３……真空引手段、４……平坦度測定
装置、５……平坦化装置、６……検出端、２２…
…基板係留搬入手段、２３……円板、２４……鋼
球、２７……案内軌条、３３，３６……ケーブ
ル、３４，３５……スリツプリング回転側と固定
側、３８……ベルト、４０……電動機、４１……
本体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 測定位置において、基板の裏面をほぼ全面に
   亘つて係留して保持する基板係留手段を設け、該
   基板係留手段に対向して基板に平行に配置された
   円板を基板の中心を回転中心として周縁部を軸受
   によつて回転自在に支持し、基板表面との距離を
   検出する検出端を有する検出器を複数上記円板上
   の半径の異なる位置に配置し、上記円板を回転せ
   しめる駆動手段を設け、上記各検出端よりの検出
   信号を滑り接点を介して信号処理手段に伝達する
   伝達手段を設け、上記駆動手段を駆動して、円板
   を回転した状態で、各検出端から上記伝達手段を
   介して得られる検出信号に基づいて上記信号処理
   手段は、基板表面の平坦度を測定することを特徴
   とする平坦度測定装置。 ２ 上記基板係留手段は、軌道に沿つて次の工程
   へと移動できるように構成したことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の平坦度測定装置。 ３ 上記円板の周縁の断面をくさび状に形成し、
   上記軸受を該くさび状部を挟み付ける構成にした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の平
   坦度測定装置。 ４ 上記駆動手段として、上記円板と離間した位
   置に設置されたモータと、該モータの回転出力を
   上記円板に動力伝達するベルトとによつて構成し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   平坦度測定装置。 ５ 上記滑り接点を上記円板の回転中心部に設置
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の平坦度測定装置。