JP3532642B2 - ウェーハその他の薄層体の表面形状測定方法及び装置 - Google Patents
ウェーハその他の薄層体の表面形状測定方法及び装置Info
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- JP3532642B2 JP3532642B2 JP31605894A JP31605894A JP3532642B2 JP 3532642 B2 JP3532642 B2 JP 3532642B2 JP 31605894 A JP31605894 A JP 31605894A JP 31605894 A JP31605894 A JP 31605894A JP 3532642 B2 JP3532642 B2 JP 3532642B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ウェーハその他の薄層
体の平面形状測定方法及び装置に関するものである。
体の平面形状測定方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】シリコンウェーハは、直径約２００ｍｍの
単結晶のインゴットをマルチワイヤソー、ＩＤソー等に
よって０．６〜０．８ｍｍ程度の厚さにスライスされて
作成される。このように、ウェーハは薄層体であること
により、容易に外力に対して変形するため、表面形状の
測定においては、ウェーハに不用の応力がかからないよ
うに保持することが必要である。シリコンウェーハの表
面形状測定において、材料歪等を評価する場合、ウェー
ハを保持する方法は、従来から図９の方法が知られてい
る。図９（ａ）は、ウェーハ９の中央部を支持部２５及
び２６で挟んでウェーハ９を保持するものであり、ウェ
ーハ９の中央部から外周部に至るにつれて、ウェーハ９
の自重によるたわみにより湾曲し、表面形状が変形する
ために正確な評価が困難であった。また、図９（ｂ）
は、定盤２７の上にウェーハ９を載置するものである。
定盤の上面は通常、最高の平面度に研磨されているもの
であり、その表面に歪みのないウェーハ９を載置すれば
ウェーハ９の下面は定盤２７の上面に密着し、前述の重
力影響によるたわみは発生しないが、歪みを有したウェ
ーハを載置すると、ウェーハの下面は歪みにより定盤面
とは点接触になり、その点接触が多数あり、その点接触
同志の距離が離れていると、新たに点接触同志間におい
てウェーハのたわみが発生し、表面形状が変形するため
に正確な形状の評価が困難であった。
単結晶のインゴットをマルチワイヤソー、ＩＤソー等に
よって０．６〜０．８ｍｍ程度の厚さにスライスされて
作成される。このように、ウェーハは薄層体であること
により、容易に外力に対して変形するため、表面形状の
測定においては、ウェーハに不用の応力がかからないよ
うに保持することが必要である。シリコンウェーハの表
面形状測定において、材料歪等を評価する場合、ウェー
ハを保持する方法は、従来から図９の方法が知られてい
る。図９（ａ）は、ウェーハ９の中央部を支持部２５及
び２６で挟んでウェーハ９を保持するものであり、ウェ
ーハ９の中央部から外周部に至るにつれて、ウェーハ９
の自重によるたわみにより湾曲し、表面形状が変形する
ために正確な評価が困難であった。また、図９（ｂ）
は、定盤２７の上にウェーハ９を載置するものである。
定盤の上面は通常、最高の平面度に研磨されているもの
であり、その表面に歪みのないウェーハ９を載置すれば
ウェーハ９の下面は定盤２７の上面に密着し、前述の重
力影響によるたわみは発生しないが、歪みを有したウェ
ーハを載置すると、ウェーハの下面は歪みにより定盤面
とは点接触になり、その点接触が多数あり、その点接触
同志の距離が離れていると、新たに点接触同志間におい
てウェーハのたわみが発生し、表面形状が変形するため
に正確な形状の評価が困難であった。
【０００３】また、図９（ｃ）は、円形のウェーハ９を
三点で支持するものであり、測定ベース３０上の隣り合
う二点の支持部２８、２９の上にウェーハ９を載置して
いる状態を開示している。この二点間の測定ベース３０
上の空所に、ウェーハ９はその自重によるたわみによ
り、測定ベース３０に向かって湾曲し、表面形状が変形
するために正確な形状の評価が困難であった。また、図
９（ｄ）は、測定ベース３０上にウェーハ９の下部全面
から均一に吸引する吸着盤３１を配置し、その吸着盤３
１上にウェーハ９を載置したものである。この方法は、
ウェーハ９の下面全面から均一にウェーハ９を吸引する
ために、本来歪みであった部分も吸引により矯正変形さ
れるために、歪みの測定には不適であった。また、図９
（ｅ）は、ウェーハの自重による変形を極力小さくする
ために、ウェーハと同じ比重の液体３２にウェーハ９を
浮かせて測定する方法である。しかしながら、この方法
は、液体３２とウェーハ９との境界面において液体の表
面張力による応力によりウェーハ９が変形するために正
確な形状の評価が困難であった。また、ウェーハと同じ
比重の液体を見つけること及びその液体がウェーハの表
面に付着した場合に、その液体を完全に除去しなければ
ならず、それが困難であるという問題があった。
三点で支持するものであり、測定ベース３０上の隣り合
う二点の支持部２８、２９の上にウェーハ９を載置して
いる状態を開示している。この二点間の測定ベース３０
上の空所に、ウェーハ９はその自重によるたわみによ
り、測定ベース３０に向かって湾曲し、表面形状が変形
するために正確な形状の評価が困難であった。また、図
９（ｄ）は、測定ベース３０上にウェーハ９の下部全面
から均一に吸引する吸着盤３１を配置し、その吸着盤３
１上にウェーハ９を載置したものである。この方法は、
ウェーハ９の下面全面から均一にウェーハ９を吸引する
ために、本来歪みであった部分も吸引により矯正変形さ
れるために、歪みの測定には不適であった。また、図９
（ｅ）は、ウェーハの自重による変形を極力小さくする
ために、ウェーハと同じ比重の液体３２にウェーハ９を
浮かせて測定する方法である。しかしながら、この方法
は、液体３２とウェーハ９との境界面において液体の表
面張力による応力によりウェーハ９が変形するために正
確な形状の評価が困難であった。また、ウェーハと同じ
比重の液体を見つけること及びその液体がウェーハの表
面に付着した場合に、その液体を完全に除去しなければ
ならず、それが困難であるという問題があった。
【０００４】これらの従来技術は、重力をウェーハの平
面で受けるものである。したがって、平面で受ける重力
の影響を排除するには、ウェーハを縦に配置して測定す
ればよいのではないかということから図７に示すように
Ｘ−Ｙテーブルを縦に置いた装置が考えられている。こ
れは、基台２４に垂直にＸ軸テーブル２０を起立させ、
該Ｘ軸テーブル２０の一面にモータ２２によって左右動
可能にＹ軸テーブル２１を設け、該Ｙ軸テーブル２１上
にウェーハ９を保持する移動テーブル１９をモータ２３
により上下動可能に配置したものである。この装置によ
るウェーハの表面形状の測定においては、ウェーハ９の
表面に対抗して測定手段を固定し、前記モータ２２及び
２３によりウェーハ９をＸ方向及びＹ方向に移動させて
測定するものである。
面で受けるものである。したがって、平面で受ける重力
の影響を排除するには、ウェーハを縦に配置して測定す
ればよいのではないかということから図７に示すように
Ｘ−Ｙテーブルを縦に置いた装置が考えられている。こ
れは、基台２４に垂直にＸ軸テーブル２０を起立させ、
該Ｘ軸テーブル２０の一面にモータ２２によって左右動
可能にＹ軸テーブル２１を設け、該Ｙ軸テーブル２１上
にウェーハ９を保持する移動テーブル１９をモータ２３
により上下動可能に配置したものである。この装置によ
るウェーハの表面形状の測定においては、ウェーハ９の
表面に対抗して測定手段を固定し、前記モータ２２及び
２３によりウェーハ９をＸ方向及びＹ方向に移動させて
測定するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術によると、重力をウェーハの平面から受けない
ものの、縦方向のＹ軸方向からの重力の影響により装置
全体がウェーハ９の厚み方向に湾曲し、測定結果に影響
を与え信頼性が薄いものであった。又、その重力の影響
に対処しようとすると、装置は複雑になり大型化し、実
用的でない。又、ウェーハ全面にわたって表面形状を測
定しようとすると、図８に示すように、前記ＸーＹテー
ブルに設けられた、ウェーハを装着した移動テーブルを
モータ２２、２３によって何回も往復動させる必要があ
り、大幅に時間が掛かるとともに複雑な制御装置を必要
とした。上述の事情に鑑み、本発明は、重力の影響によ
るウェーハのたわみを極力小さくしてウェーハの表面形
状を測定する方法及び装置を提供することを目的とした
ものである。また、本発明の他の目的は、測定装置が簡
単で、測定時間が短縮される装置を提供することであ
る。
従来技術によると、重力をウェーハの平面から受けない
ものの、縦方向のＹ軸方向からの重力の影響により装置
全体がウェーハ９の厚み方向に湾曲し、測定結果に影響
を与え信頼性が薄いものであった。又、その重力の影響
に対処しようとすると、装置は複雑になり大型化し、実
用的でない。又、ウェーハ全面にわたって表面形状を測
定しようとすると、図８に示すように、前記ＸーＹテー
ブルに設けられた、ウェーハを装着した移動テーブルを
モータ２２、２３によって何回も往復動させる必要があ
り、大幅に時間が掛かるとともに複雑な制御装置を必要
とした。上述の事情に鑑み、本発明は、重力の影響によ
るウェーハのたわみを極力小さくしてウェーハの表面形
状を測定する方法及び装置を提供することを目的とした
ものである。また、本発明の他の目的は、測定装置が簡
単で、測定時間が短縮される装置を提供することであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１発明は、ウェーハその他の薄層体の表
面形状測定方法において、水平面に対して直交する面若
しくは所定角度傾斜させた面内に沿って取付面を形成し
た回転テーブル上に、薄層体の中心を前記回転テーブル
の軸線とほぼ一致させた状態で、該回転テーブルの回転
中心から重量バランスの等しい位置にある薄層体外周の
複数箇所を固定した後、前記回転テーブルの回転により
薄層体に中心域から半径方向に遠心力を付勢させるとと
もに、該薄層体と対抗配置した測定手段を前記薄層体の
略半径方向に沿って移動させながら表面形状を測定する
ことを特徴とする。また、前記測定手段が薄層体の半径
方向に沿って直線移動するように構成すると好ましい。
そして、本発明の第２発明は、ウェーハその他の薄層体
の表面形状測定装置において、水平面に対して直交する
面若しくは所定角度傾斜させた面内に沿って取付面を形
成した回転テーブルと、この回転テーブル上に設けら
れ、薄層体の中心を前記回転テーブルの軸線とほぼ一致
させた状態で該回転テーブルの回転中心から重量バラン
スの等しい位置にある薄層体外周の複数箇所を固定して
装着する装着手段と、前記回転テーブルを回転させ、薄
層体に中心域から半径方向に遠心力を付勢させる駆動手
段と、前記薄層体と非接触で対抗配置された測定手段と
を備えたことを特徴とする。また、前記測定手段を、前
記薄層体の略半径方向に沿って好ましくは直線移動可能
に構成するのがよい。そして、本発明の第３発明は、ウ
ェーハその他の薄層体の表面形状測定装置において、水
平面に対して直交する面若しくは所定角度傾斜させた面
内に沿って取付面を形成した回転テーブルと、この回転
テーブル上に設けられ、薄層体の中心を前記回転テーブ
ルの軸線とほぼ一致させた状態で該回転テーブルの回転
中心から重量バランスの等しい位置にある薄層体外周の
複数箇所を固定して装着する装着手段と、前記回転テー
ブルを間欠回転させる駆動手段と、前記薄層体と非接触
で対抗配置された測定手段とを備えたことを特徴とす
る。又本第４発明は、ウェーハの表面形状測定装置にお
いて、水平面に対して直交する垂直面内に沿って取付面
を形成した回転テーブルと、垂直面内に回転自在に回転
テーブルを支持するエアベアリングと、前記回転テーブ
ルの上に配設され、計測の最中に該回転テーブルの回転
中心から重量バランスの等しい位置にあるウェーハ外周
の複数箇所を固定して該ウェーハを保持する固定手段
と、回転テーブルから離間して設けられた取付台に配設
され、前記回転テーブルの回転表面に平行な方向に沿っ
て直線的に移動する移動可能な測定部とを有し、前記ウ
ェーハが、前記固定手段によって前記回転テーブルの測
定部と対面する回転表面に固定された状態で、前記回転
テーブルを垂直面内で回転させながら、測定部を前記回
転テーブルの回転表面に平行な方向に沿って直線的に移
動させながら渦巻き状の走査経路でウェーハの表面形状
を測定することができるように構成したことを特徴とす
る。この場合前記複数の固定手段が３つの固定部材から
なり、内１つが可動固定部材で構成してなるのがよく、
又、前記測定部は、回転テーブルの回転表面に固定手段
によって固定されたウェーハの表面に対向して非接触に
て薄層体の表面形状をウェーハの回転中心を含んでウェ
ーハの周辺部方向に測定可能に取り付け台に配設されて
いるのがよい。更に第５発明は、ウェーハの表面形状測
定装置において、水平面に対して直交する垂直面内に沿
って取付面を形成した回転テーブルと、垂直面内に回転
自在に回転テーブルを支持するエアベアリングと、前記
回転テーブルの上に配設され、計測の最中に該回転テー
ブルの回転中心から重量バランスの等しい位置にあるウ
ェーハ外周の複数箇所でウェーハを固定する複数の固定
手段とを有し、前記固定手段が、３つの固定部材からな
り、内１つが可動固定部材で構成してなること を特徴と
し、好ましくは前記固定部材が、ウェーハの端面と接触
して該端面を係止するＶ溝を有してなるのがよい。
に、本発明の第１発明は、ウェーハその他の薄層体の表
面形状測定方法において、水平面に対して直交する面若
しくは所定角度傾斜させた面内に沿って取付面を形成し
た回転テーブル上に、薄層体の中心を前記回転テーブル
の軸線とほぼ一致させた状態で、該回転テーブルの回転
中心から重量バランスの等しい位置にある薄層体外周の
複数箇所を固定した後、前記回転テーブルの回転により
薄層体に中心域から半径方向に遠心力を付勢させるとと
もに、該薄層体と対抗配置した測定手段を前記薄層体の
略半径方向に沿って移動させながら表面形状を測定する
ことを特徴とする。また、前記測定手段が薄層体の半径
方向に沿って直線移動するように構成すると好ましい。
そして、本発明の第２発明は、ウェーハその他の薄層体
の表面形状測定装置において、水平面に対して直交する
面若しくは所定角度傾斜させた面内に沿って取付面を形
成した回転テーブルと、この回転テーブル上に設けら
れ、薄層体の中心を前記回転テーブルの軸線とほぼ一致
させた状態で該回転テーブルの回転中心から重量バラン
スの等しい位置にある薄層体外周の複数箇所を固定して
装着する装着手段と、前記回転テーブルを回転させ、薄
層体に中心域から半径方向に遠心力を付勢させる駆動手
段と、前記薄層体と非接触で対抗配置された測定手段と
を備えたことを特徴とする。また、前記測定手段を、前
記薄層体の略半径方向に沿って好ましくは直線移動可能
に構成するのがよい。そして、本発明の第３発明は、ウ
ェーハその他の薄層体の表面形状測定装置において、水
平面に対して直交する面若しくは所定角度傾斜させた面
内に沿って取付面を形成した回転テーブルと、この回転
テーブル上に設けられ、薄層体の中心を前記回転テーブ
ルの軸線とほぼ一致させた状態で該回転テーブルの回転
中心から重量バランスの等しい位置にある薄層体外周の
複数箇所を固定して装着する装着手段と、前記回転テー
ブルを間欠回転させる駆動手段と、前記薄層体と非接触
で対抗配置された測定手段とを備えたことを特徴とす
る。又本第４発明は、ウェーハの表面形状測定装置にお
いて、水平面に対して直交する垂直面内に沿って取付面
を形成した回転テーブルと、垂直面内に回転自在に回転
テーブルを支持するエアベアリングと、前記回転テーブ
ルの上に配設され、計測の最中に該回転テーブルの回転
中心から重量バランスの等しい位置にあるウェーハ外周
の複数箇所を固定して該ウェーハを保持する固定手段
と、回転テーブルから離間して設けられた取付台に配設
され、前記回転テーブルの回転表面に平行な方向に沿っ
て直線的に移動する移動可能な測定部とを有し、前記ウ
ェーハが、前記固定手段によって前記回転テーブルの測
定部と対面する回転表面に固定された状態で、前記回転
テーブルを垂直面内で回転させながら、測定部を前記回
転テーブルの回転表面に平行な方向に沿って直線的に移
動させながら渦巻き状の走査経路でウェーハの表面形状
を測定することができるように構成したことを特徴とす
る。この場合前記複数の固定手段が３つの固定部材から
なり、内１つが可動固定部材で構成してなるのがよく、
又、前記測定部は、回転テーブルの回転表面に固定手段
によって固定されたウェーハの表面に対向して非接触に
て薄層体の表面形状をウェーハの回転中心を含んでウェ
ーハの周辺部方向に測定可能に取り付け台に配設されて
いるのがよい。更に第５発明は、ウェーハの表面形状測
定装置において、水平面に対して直交する垂直面内に沿
って取付面を形成した回転テーブルと、垂直面内に回転
自在に回転テーブルを支持するエアベアリングと、前記
回転テーブルの上に配設され、計測の最中に該回転テー
ブルの回転中心から重量バランスの等しい位置にあるウ
ェーハ外周の複数箇所でウェーハを固定する複数の固定
手段とを有し、前記固定手段が、３つの固定部材からな
り、内１つが可動固定部材で構成してなること を特徴と
し、好ましくは前記固定部材が、ウェーハの端面と接触
して該端面を係止するＶ溝を有してなるのがよい。
【０００７】
【作用】次に、本発明の作用を説明する。本発明は、水
平面に対して直交する面若しくは所定角度傾斜させた面
内に沿って取付面を形成した回転テーブル上に、薄層体
の中心を前記回転テーブルの軸線とほぼ一致させた状態
で薄層体を装着し、前記回転テーブルを回転させると、
その回転により薄層体に中心域から半径方向に遠心力が
発生する。この遠心力により薄層体は外周方向に引っ張
られ、縦方向の重力によって発生したたわみにより湾曲
していた薄層体はたわみが矯正される。また、薄層体に
対して非接触で測定することにより測定手段の接触圧が
薄層体に印加されることなく、高精度の測定が可能であ
る。尚、非接触の測定手段としてはレーザその他の光学
的測定手段を用いるのがよい。また、前記回転テーブル
に装着された前記薄層体と対抗配置した測定手段は、回
転する前記薄層体の略半径方向に沿って移動させながら
表面形状を測定する。測定手段の移動範囲は薄層体の中
心部から半径方向の外周部までである。測定手段を薄層
体の中心から所定距離移動して所定時間測定し、また所
定距離移動して所定時間測定するというように間欠送り
をして測定すると、薄層体は回転テーブルによって回転
しているので同心円状に薄層体表面形状が測定される。
また、薄層体の中心から半径方向の外周部まで連続的に
測定手段を移動させると薄層体が回転しているので渦巻
状に薄層体表面の表面形状が測定される。また、前記間
欠送りによる測定データ若しくは連続送りによる測定デ
ータを、測定手段の移動距離と移動時間とによるＸ軸の
位置と、回転テーブルの回転速度とによるＹ軸の位置と
の座標位置によるデータとして記憶して測定データを表
示すると、任意の放射方向の表面形状の測定結果を得る
ことができる。また、薄層体の直径に対して板厚が厚
く、重力によるたわみの影響が小さい場合には、回転テ
ーブルを所定角度ずつ間欠送りして、測定部を直線移動
させて、放射方向の表面形状の測定結果を得ることがで
きる。
平面に対して直交する面若しくは所定角度傾斜させた面
内に沿って取付面を形成した回転テーブル上に、薄層体
の中心を前記回転テーブルの軸線とほぼ一致させた状態
で薄層体を装着し、前記回転テーブルを回転させると、
その回転により薄層体に中心域から半径方向に遠心力が
発生する。この遠心力により薄層体は外周方向に引っ張
られ、縦方向の重力によって発生したたわみにより湾曲
していた薄層体はたわみが矯正される。また、薄層体に
対して非接触で測定することにより測定手段の接触圧が
薄層体に印加されることなく、高精度の測定が可能であ
る。尚、非接触の測定手段としてはレーザその他の光学
的測定手段を用いるのがよい。また、前記回転テーブル
に装着された前記薄層体と対抗配置した測定手段は、回
転する前記薄層体の略半径方向に沿って移動させながら
表面形状を測定する。測定手段の移動範囲は薄層体の中
心部から半径方向の外周部までである。測定手段を薄層
体の中心から所定距離移動して所定時間測定し、また所
定距離移動して所定時間測定するというように間欠送り
をして測定すると、薄層体は回転テーブルによって回転
しているので同心円状に薄層体表面形状が測定される。
また、薄層体の中心から半径方向の外周部まで連続的に
測定手段を移動させると薄層体が回転しているので渦巻
状に薄層体表面の表面形状が測定される。また、前記間
欠送りによる測定データ若しくは連続送りによる測定デ
ータを、測定手段の移動距離と移動時間とによるＸ軸の
位置と、回転テーブルの回転速度とによるＹ軸の位置と
の座標位置によるデータとして記憶して測定データを表
示すると、任意の放射方向の表面形状の測定結果を得る
ことができる。また、薄層体の直径に対して板厚が厚
く、重力によるたわみの影響が小さい場合には、回転テ
ーブルを所定角度ずつ間欠送りして、測定部を直線移動
させて、放射方向の表面形状の測定結果を得ることがで
きる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳
細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品
の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な
記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する
趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品
の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な
記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する
趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【０００９】図１は、本発明に係るウェーハその他の薄
層体の表面形状測定装置の基本構成を示す外観図、図２
は、図１の側面図、図３は、薄層体装着機構を示す第１
実施例図、図４は、薄層体装着機構を示す第２実施例
図、図５は、平面形状測定結果の表示例を示す説明図、
図６は、遠心力により薄層体のたわみを矯正する説明
図、図７は、従来例図、図８は、従来例の測定方法の説
明図、図９は、従来のウェーハ支持方法を示す図であ
る。
層体の表面形状測定装置の基本構成を示す外観図、図２
は、図１の側面図、図３は、薄層体装着機構を示す第１
実施例図、図４は、薄層体装着機構を示す第２実施例
図、図５は、平面形状測定結果の表示例を示す説明図、
図６は、遠心力により薄層体のたわみを矯正する説明
図、図７は、従来例図、図８は、従来例の測定方法の説
明図、図９は、従来のウェーハ支持方法を示す図であ
る。
【００１０】図１は、本発明に係るウェーハその他の薄
層体の表面形状測定装置の基本構成を示す外観図であ
る。同図において、水平に設けられた測定ベース１上に
は、回転テーブル４が、台座２上に植設された支柱２ａ
の上部に設けられたエアベアリング３を介して、回転自
在に配設されている。回転テーブル４は表面にウェーハ
９を保持する固定部材６を有し、ウェーハ９を保持した
状態で、エアベアリング３の後方に設けられたモータ５
によりウェーハ９を、回転テーブル４の軸心中心に回転
し、その遠心力によってウェーハ９を外周方向に伸張さ
せ、縦方向の重力により生じたウェーハ９のたわみを矯
正するように構成されている。回転テーブル４から離間
して、取付台７が設けられ、該取付台７には回転テーブ
ル４の表面に設けられたウェーハ９の表面に対向して非
接触にてウェーハ９の表面形状を測定する測定部８が、
ウェーハ９の回転中心を含んでウェーハの外周方向に測
定できるように摺動可能に配設されている（図２）。こ
の測定部８の非接触の測定手段としては、レーザその他
の光学的測定手段を用いて、光切断法により測定しても
よく、また、ＣＣＤ素子を用いて表面形状を測定しても
よい。
層体の表面形状測定装置の基本構成を示す外観図であ
る。同図において、水平に設けられた測定ベース１上に
は、回転テーブル４が、台座２上に植設された支柱２ａ
の上部に設けられたエアベアリング３を介して、回転自
在に配設されている。回転テーブル４は表面にウェーハ
９を保持する固定部材６を有し、ウェーハ９を保持した
状態で、エアベアリング３の後方に設けられたモータ５
によりウェーハ９を、回転テーブル４の軸心中心に回転
し、その遠心力によってウェーハ９を外周方向に伸張さ
せ、縦方向の重力により生じたウェーハ９のたわみを矯
正するように構成されている。回転テーブル４から離間
して、取付台７が設けられ、該取付台７には回転テーブ
ル４の表面に設けられたウェーハ９の表面に対向して非
接触にてウェーハ９の表面形状を測定する測定部８が、
ウェーハ９の回転中心を含んでウェーハの外周方向に測
定できるように摺動可能に配設されている（図２）。こ
の測定部８の非接触の測定手段としては、レーザその他
の光学的測定手段を用いて、光切断法により測定しても
よく、また、ＣＣＤ素子を用いて表面形状を測定しても
よい。
【００１１】図３は、薄層体装着機構を示す第１実施例
図である。回転テーブル４の表面には、回転中心Ｓから
ほぼ重量バランスが等しい位置にウェーハ９を保持する
三個の固定部材６が設けられている。この固定部材６は
内部にウェーハ９の端面と接触して該端面を係止するＶ
溝を有し、該表面に固着された固定部材６ｂ，６ｃと、
回転テーブル４の回転中心に向かって付勢された可動固
定部材６ａで構成されている。この付勢力は、回転テー
ブル４が回転してウェーハ９に発生する遠心力より弱い
力に設定されている。
図である。回転テーブル４の表面には、回転中心Ｓから
ほぼ重量バランスが等しい位置にウェーハ９を保持する
三個の固定部材６が設けられている。この固定部材６は
内部にウェーハ９の端面と接触して該端面を係止するＶ
溝を有し、該表面に固着された固定部材６ｂ，６ｃと、
回転テーブル４の回転中心に向かって付勢された可動固
定部材６ａで構成されている。この付勢力は、回転テー
ブル４が回転してウェーハ９に発生する遠心力より弱い
力に設定されている。
【００１２】次に、このように構成された本実施例の動
作を説明する。今、図３のごとく、ウェーハ９を回転テ
ーブル４の固定部材６ａ，６ｂ，６ｃによって保持す
る。この状態においては、図６に示すように縦方向によ
る重力１１の影響によりウェーハ９は中央部がたわみ、
回転テーブルの表面から離間する方向に湾曲する。次
に、図１に示されるモータ５を回転させる。モータ５の
回転数が所定数に達すると、図６に示すようにウェーハ
９には遠心力１２がウェーハ９の外周方向に発生する。
この遠心力によりウェーハ９は回転テーブル４の表面に
接触し、縦方向の重力により生じたたわみが矯正され
る。この状態において、測定部８は測定を開始する。ま
ず、ウェーハ９の回転中心に測定センサの照準をおいて
いた測定部８は、図２上所定距離左に移動して停止す
る。ここで、連続して測定を行うと、ウェーハ９は図２
上反時計方向に回転しているので図５（Ａ）のＬ１のラ
インの表面形状が測定される。その後、測定を休止し
て、測定部８が所定距離左に移動して、その位置で停止
して連続的に測定を開始すると、今度はＬ２のラインが
測定される。このようにして、ウェーハ９の周辺部まで
間欠的に測定部９を移動させて測定すると、Ｌｎのライ
ンまで測定され、図５（Ａ）に示すような同心円状にウ
ェーハ９の表面形状を測定することができる。
作を説明する。今、図３のごとく、ウェーハ９を回転テ
ーブル４の固定部材６ａ，６ｂ，６ｃによって保持す
る。この状態においては、図６に示すように縦方向によ
る重力１１の影響によりウェーハ９は中央部がたわみ、
回転テーブルの表面から離間する方向に湾曲する。次
に、図１に示されるモータ５を回転させる。モータ５の
回転数が所定数に達すると、図６に示すようにウェーハ
９には遠心力１２がウェーハ９の外周方向に発生する。
この遠心力によりウェーハ９は回転テーブル４の表面に
接触し、縦方向の重力により生じたたわみが矯正され
る。この状態において、測定部８は測定を開始する。ま
ず、ウェーハ９の回転中心に測定センサの照準をおいて
いた測定部８は、図２上所定距離左に移動して停止す
る。ここで、連続して測定を行うと、ウェーハ９は図２
上反時計方向に回転しているので図５（Ａ）のＬ１のラ
インの表面形状が測定される。その後、測定を休止し
て、測定部８が所定距離左に移動して、その位置で停止
して連続的に測定を開始すると、今度はＬ２のラインが
測定される。このようにして、ウェーハ９の周辺部まで
間欠的に測定部９を移動させて測定すると、Ｌｎのライ
ンまで測定され、図５（Ａ）に示すような同心円状にウ
ェーハ９の表面形状を測定することができる。
【００１３】また、ウェーハ９の回転中心に測定センサ
の照準をおいていた測定部８が左に移動しつつ測定を行
うと、図２のウェーハ９は半時計方向に回転しているの
で、図５（Ｂ）に示すように、渦巻状にウェーハ９の表
面形状を測定することができる。また、測定部８がＸ軸
方向に移動可能であるため、測定部８の測定センサの照
準のＸ軸上の位置を記憶することができる。そして、ウ
ェーハ９は回転テーブル４により回転しているので、そ
の測定センサのＸ軸上の照準位置において、測定値が静
止したウェーハのどの位置に対応する測定値であるか
は、回転速度、時間、回転数、及び基準位置からの回転
角α等から演算することができる。したがって、前記間
欠送りによる測定データ若しくは連続送りによる測定デ
ータを、測定手段の移動距離と移動時間とによるＸ軸の
位置と、回転テーブルの回転速度とによるＹ軸の位置と
の座標位置によるデータとして記憶して測定データを表
示すると、図５（ｃ）に示されるような任意の放射方向
の表面形状の測定結果を得ることができる。
の照準をおいていた測定部８が左に移動しつつ測定を行
うと、図２のウェーハ９は半時計方向に回転しているの
で、図５（Ｂ）に示すように、渦巻状にウェーハ９の表
面形状を測定することができる。また、測定部８がＸ軸
方向に移動可能であるため、測定部８の測定センサの照
準のＸ軸上の位置を記憶することができる。そして、ウ
ェーハ９は回転テーブル４により回転しているので、そ
の測定センサのＸ軸上の照準位置において、測定値が静
止したウェーハのどの位置に対応する測定値であるか
は、回転速度、時間、回転数、及び基準位置からの回転
角α等から演算することができる。したがって、前記間
欠送りによる測定データ若しくは連続送りによる測定デ
ータを、測定手段の移動距離と移動時間とによるＸ軸の
位置と、回転テーブルの回転速度とによるＹ軸の位置と
の座標位置によるデータとして記憶して測定データを表
示すると、図５（ｃ）に示されるような任意の放射方向
の表面形状の測定結果を得ることができる。
【００１４】図４は、薄層体装着機構を示す第２実施例
図である。回転テーブル４の表面には、回転中心Ｓから
ほぼ重量バランスが等しい位置にウェーハ９を保持する
三個の開口部４ａ，４ｂ，４ｃが開口し、また、ウェー
ハ９の外径より若干余裕をもってスットパ用突起４ｄ，
４ｅ，４ｆが設けられている。この開口部は、回転テー
ブル４内の回転中心部に設けられた図示しない配管に連
結され、該配管から図示しない空気吸引装置に連絡され
ている。そして、前記ストッパ用突起は、空気吸引装置
が駆動していないと回転テーブル４から落下してしまう
し、空気吸引装置を駆動した状態でウェーハ９を載置す
ると中心部を外れて回転テーブルに吸着されていしまう
恐れがあるためであり、容易に回転テーブル４の中心に
ウェーハ９を載置するためのものである。したがって、
この薄層体装着機構は、ウェーハ９を回転テーブル４の
中心に載置した後に空気吸引装置が駆動するように構成
されている。このように構成された第２実施例において
も、前述したように回転テーブル４の回転により遠心力
が働き、自動的に縦方向の重力によるウェーハのたわみ
が矯正され、正確なウェーハの表面形状を測定できる。
図である。回転テーブル４の表面には、回転中心Ｓから
ほぼ重量バランスが等しい位置にウェーハ９を保持する
三個の開口部４ａ，４ｂ，４ｃが開口し、また、ウェー
ハ９の外径より若干余裕をもってスットパ用突起４ｄ，
４ｅ，４ｆが設けられている。この開口部は、回転テー
ブル４内の回転中心部に設けられた図示しない配管に連
結され、該配管から図示しない空気吸引装置に連絡され
ている。そして、前記ストッパ用突起は、空気吸引装置
が駆動していないと回転テーブル４から落下してしまう
し、空気吸引装置を駆動した状態でウェーハ９を載置す
ると中心部を外れて回転テーブルに吸着されていしまう
恐れがあるためであり、容易に回転テーブル４の中心に
ウェーハ９を載置するためのものである。したがって、
この薄層体装着機構は、ウェーハ９を回転テーブル４の
中心に載置した後に空気吸引装置が駆動するように構成
されている。このように構成された第２実施例において
も、前述したように回転テーブル４の回転により遠心力
が働き、自動的に縦方向の重力によるウェーハのたわみ
が矯正され、正確なウェーハの表面形状を測定できる。
【００１５】尚、図６において、縦方向の重力によるウ
ェーハ９のたわみが回転テーブル４の表面を離れるよう
に現れるとして説明したが、表面に向かって湾曲する場
合もあることは勿論のことである。その場合において
は、外周の三個の固定部と回転テーブル４の表面と接触
する部分以外の部分に歪みが発生することが考えられ
る。これらの歪みは、前述したように、回転テーブル４
の回転により発生する遠心力により矯正されるものであ
る。また、回転テーブル４はかならずしも重力の方向に
対向して測定ベース１に対して垂直に設ける必要はない
ものであり、２０°〜３０°程度傾斜させても良いもの
である。しかしながら、４５°を越えて水平方向に傾斜
させると重力の影響がウェーハの面方向に及び、たわみ
の矯正に高度の技術が要求される。上述の実施例では、
ウェーハに回転による遠心力を付勢させた状態での測定
について説明してきたが、それに限定されない。即ち、
ウェーハの直径、厚み等の形状によって、重力によるた
わみの影響が小さい場合には、回転テーブル４を連続回
転させず間欠的に回転させ、測定部を直線移動させて、
図５（Ｃ）に記載されているような放射状に測定するこ
とも可能である。
ェーハ９のたわみが回転テーブル４の表面を離れるよう
に現れるとして説明したが、表面に向かって湾曲する場
合もあることは勿論のことである。その場合において
は、外周の三個の固定部と回転テーブル４の表面と接触
する部分以外の部分に歪みが発生することが考えられ
る。これらの歪みは、前述したように、回転テーブル４
の回転により発生する遠心力により矯正されるものであ
る。また、回転テーブル４はかならずしも重力の方向に
対向して測定ベース１に対して垂直に設ける必要はない
ものであり、２０°〜３０°程度傾斜させても良いもの
である。しかしながら、４５°を越えて水平方向に傾斜
させると重力の影響がウェーハの面方向に及び、たわみ
の矯正に高度の技術が要求される。上述の実施例では、
ウェーハに回転による遠心力を付勢させた状態での測定
について説明してきたが、それに限定されない。即ち、
ウェーハの直径、厚み等の形状によって、重力によるた
わみの影響が小さい場合には、回転テーブル４を連続回
転させず間欠的に回転させ、測定部を直線移動させて、
図５（Ｃ）に記載されているような放射状に測定するこ
とも可能である。
【００１６】上述したように、本実施例は、水平面に対
して直交する面若しくは所定角度傾斜させた面内に沿っ
て取付面を形成した回転テーブル上に、薄層体の中心を
前記回転テーブルの軸線とほぼ一致させた状態で薄層体
を装着し、前記回転テーブルを回転させると、その回転
により薄層体に中心域から半径方向に遠心力が発生し
て、この遠心力により薄層体は外周方向に引っ張られ、
縦方向の重力によって発生したたわみにより湾曲してい
た薄層体は矯正される。また、ウェーハの直径に対して
板厚が厚く、重力によるたわみの影響が小さい場合に
は、回転テーブルを所定角度ずつ間欠送りして、放射方
向の表面形状を測定することができる。そして、Ｘ−Ｙ
テーブルにより、何回もＸ−Ｙ方向に往復動させ、大幅
に時間の掛かる制御方法に比べて、機械的手段は回転テ
ーブルを回転させ、測定部をウェーハの回転中心から周
辺部に向かって移動させるという簡単、単純な動作で、
迅速に同心円状、渦巻状、及び任意の放射方向の表面形
状の測定結果を得ることができる。また、測定手段は薄
層体に対して非接触で測定しているので、測定手段の接
触圧が薄層体に印加され、測定時に薄層体の表面形状が
変形することなく高精度の測定が可能である。
して直交する面若しくは所定角度傾斜させた面内に沿っ
て取付面を形成した回転テーブル上に、薄層体の中心を
前記回転テーブルの軸線とほぼ一致させた状態で薄層体
を装着し、前記回転テーブルを回転させると、その回転
により薄層体に中心域から半径方向に遠心力が発生し
て、この遠心力により薄層体は外周方向に引っ張られ、
縦方向の重力によって発生したたわみにより湾曲してい
た薄層体は矯正される。また、ウェーハの直径に対して
板厚が厚く、重力によるたわみの影響が小さい場合に
は、回転テーブルを所定角度ずつ間欠送りして、放射方
向の表面形状を測定することができる。そして、Ｘ−Ｙ
テーブルにより、何回もＸ−Ｙ方向に往復動させ、大幅
に時間の掛かる制御方法に比べて、機械的手段は回転テ
ーブルを回転させ、測定部をウェーハの回転中心から周
辺部に向かって移動させるという簡単、単純な動作で、
迅速に同心円状、渦巻状、及び任意の放射方向の表面形
状の測定結果を得ることができる。また、測定手段は薄
層体に対して非接触で測定しているので、測定手段の接
触圧が薄層体に印加され、測定時に薄層体の表面形状が
変形することなく高精度の測定が可能である。
【００１７】
【効果】以上説明したように、本発明は、水平面に対し
て直交する面若しくは所定角度傾斜させた面内に沿って
取付面を形成した回転テーブル上に、ウェーハの中心を
前記回転テーブルの軸線とほぼ一致させた状態でウェー
ハを装着し、前記回転テーブルを回転させることにより
発生する遠心力によりウェーハは外周方向に引っ張ら
れ、縦方向の重力により発生したたわみにより湾曲して
いたウェーハを矯正して表面形状を測定しているので、
正確に測定されるウェーハの表面形状測定方法及び装置
を提供できる。また、本発明は、ウェーハを装着した回
転テーブルを間欠送りして測定することにより、簡単な
装置により放射方向に測定ができ、測定時間が短縮さ
れ、正確な表面形状が測定される。
て直交する面若しくは所定角度傾斜させた面内に沿って
取付面を形成した回転テーブル上に、ウェーハの中心を
前記回転テーブルの軸線とほぼ一致させた状態でウェー
ハを装着し、前記回転テーブルを回転させることにより
発生する遠心力によりウェーハは外周方向に引っ張ら
れ、縦方向の重力により発生したたわみにより湾曲して
いたウェーハを矯正して表面形状を測定しているので、
正確に測定されるウェーハの表面形状測定方法及び装置
を提供できる。また、本発明は、ウェーハを装着した回
転テーブルを間欠送りして測定することにより、簡単な
装置により放射方向に測定ができ、測定時間が短縮さ
れ、正確な表面形状が測定される。
【図１】本発明に係るウェーハその他の薄層体の表面形
状測定装置の基本構成を示す外観図である。
状測定装置の基本構成を示す外観図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】薄層体装着機構を示す第１実施例図である。
【図４】薄層体装着機構を示す第２実施例図である。
【図５】平面形状測定結果の表示例を示す説明図であ
る。
る。
【図６】遠心力により薄層体のたわみを矯正する説明図
である。
である。
【図７】従来例図である。
【図８】従来例の測定方法の説明図である。
【図９】従来のウェーハの支持方法を示す図である。
１ 測定ベース
２ 台座
３ エアベアリング
４ 回転テーブル
５ モータ
６ 固定部材
７ 取付台
８ 測定部
９ ウェーハ
１０ バネ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平２−83404（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−79828（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−157310（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−238403（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−129515（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−191907（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−134904（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01B 21/00 - 21/32
G01B 11/00 - 11/30
Claims (10)
- 【請求項１】 ウェーハその他の薄層体の表面形状測定
方法において、 水平面に対して直交する面若しくは所定角度傾斜させた
面内に沿って取付面を形成した回転テーブル上に、薄層
体の中心を前記回転テーブルの軸線とほぼ一致させた状
態で、該回転テーブルの回転中心から重量バランスの等
しい位置にある薄層体外周の複数箇所を固定した後、前
記回転テーブルの回転により薄層体に中心域から半径方
向に遠心力を付勢させるとともに、該薄層体と対抗配置
した測定手段を前記薄層体の略半径方向に沿って移動さ
せながら表面形状を測定することを特徴とするウェーハ
その他の薄層体の表面形状測定方法。 - 【請求項２】 前記測定手段の移動が薄層体の半径方向
に沿って直線移動であることを特徴とする請求項１記載
のウェーハその他の薄層体の表面形状測定方法。 - 【請求項３】 ウェーハその他の薄層体の表面形状測定
装置において、 水平面に対して直交する面若しくは所定角度傾斜させた
面内に沿って取付面を形成した回転テーブルと、この回
転テーブル上に設けられ、薄層体の中心を前記回転テー
ブルの軸線とほぼ一致させた状態で該回転テーブルの回
転中心から重量バランスの等しい位置にある薄層体外周
の複数箇所を固定して装着する装着手段と、前記回転テ
ーブルを回転させ、薄層体に中心域から半径方向に遠心
力を付勢させる駆動手段と、前記薄層体と非接触で対抗
配置された測定手段とを備えたことを特徴とするウェー
ハその他の薄層体の表面形状測定装置。 - 【請求項４】 前記測定手段は、前記薄層体の略半径方
向に沿って移動可能に構成されていることを特徴とする
請求項３記載のウェーハその他の薄層体の表面形状測定
装置。 - 【請求項５】 ウェーハその他の薄層体の表面形状測定
装置において、 水平面に対して直交する面若しくは所定角度傾斜させた
面内に沿って取付面を形成した回転テーブルと、この回
転テーブル上に設けられ、薄層体の中心を前記回転テー
ブルの軸線とほぼ一致させた状態で該回転テーブルの回
転中心から重量バランスの等しい位置にある薄層体外周
の複数箇所を固定して装着する装着手段と、前記回転テ
ーブルを間欠回転させる駆動手段と、前記薄層体と非接
触で対抗配置された測定手段とを備えたことを特徴とす
るウェーハその他の薄層体の表面形状測定装置。 - 【請求項６】 ウェーハの表面形状測定装置において、 水平面に対して直交する垂直面内に沿って取付面を形成
した回転テーブルと、 垂直面内に回転自在に回転テーブルを支持するエアベア
リングと、 前記回転テーブルの上に配設され、計測の最中に該回転
テーブルの回転中心から重量バランスの等しい位置にあ
るウェーハ外周の複数箇所を固定して該ウェーハを保持
する固定手段と、 回転テーブルから離間して設けられた取付台に配設さ
れ、前記回転テーブルの回転表面に平行な方向に沿って
直線的に移動する移動可能な測定部とを有し、 前記ウェーハが、前記固定手段によって前記回転テーブ
ルの測定部と対面する回転表面に固定された状態で、前
記回転テーブルを垂直面内で回転させながら、測定部を
前記回転テーブルの回転表面に平行な方向に沿って直線
的に移動させながら渦巻き状の走査経路でウェーハの表
面形状を測定することができるように構成したことを特
徴とするウェーハの表面形状測定装置。 - 【請求項７】 前記複数の固定手段が３つの固定部材か
らなり、内１つが可動固定部材で構成してなる請求項６
記載のウェーハの表面形状測定装置。 - 【請求項８】 前記測定部は、回転テーブルの回転表面
に固定手段によって固定されたウェーハの表面に対向し
て非接触にて薄層体の表面形状をウェーハの回転中心を
含んでウェーハの周辺部方向に測定可能に取り付け台に
配設されている請求項７記載のウェーハの表面形状測定
装置。 - 【請求項９】 ウェーハの表面形状測定装置において、 水平面に対して直交する垂直面内に沿って取付面を形成
した回転テーブルと、 垂直面内に回転自在に回転テーブルを支持するエアベア
リングと、 前記回転テーブルの上に配設され、計測の最中に該回転
テーブルの回転中心から重量バランスの等しい位置にあ
る薄層体外周の複数箇所で薄層体を固定する複数の固定
手段とを有し、 前記固定手段が、３つの固定部材からなり、内１つが可
動固定部材で構成してなることを特徴とするウェーハの
表面形状測定装置。 - 【請求項１０】 前記固定部材が、薄層体の端面と接触
して該端面を係止するＶ溝を有してなることを特徴とす
る請求項９記載のウェーハの表面形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31605894A JP3532642B2 (ja) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | ウェーハその他の薄層体の表面形状測定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31605894A JP3532642B2 (ja) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | ウェーハその他の薄層体の表面形状測定方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08152319A JPH08152319A (ja) | 1996-06-11 |
| JP3532642B2 true JP3532642B2 (ja) | 2004-05-31 |
Family
ID=18072797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31605894A Expired - Lifetime JP3532642B2 (ja) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | ウェーハその他の薄層体の表面形状測定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3532642B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012019216A (ja) * | 2010-07-07 | 2012-01-26 | Siltronic Ag | 半導体ウェハを検査するための方法および半導体ウェハのエッジを検査するための装置 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002011183A2 (en) * | 2000-07-31 | 2002-02-07 | Ade Corporation | Shape accuracy improvement using a novel calibration approach |
| TWI250133B (en) | 2002-01-31 | 2006-03-01 | Shinetsu Chemical Co | Large-sized substrate and method of producing the same |
| JP5009560B2 (ja) * | 2006-06-29 | 2012-08-22 | 株式会社神戸製鋼所 | 薄片状の被測定物の形状測定装置 |
| CN104776830B (zh) * | 2015-04-28 | 2017-10-03 | 北京航空航天大学 | 修正机构 |
| CN113539877B (zh) * | 2021-07-22 | 2023-10-17 | 长鑫存储技术有限公司 | 半导体结构的测量装置及测量方法 |
-
1994
- 1994-11-28 JP JP31605894A patent/JP3532642B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012019216A (ja) * | 2010-07-07 | 2012-01-26 | Siltronic Ag | 半導体ウェハを検査するための方法および半導体ウェハのエッジを検査するための装置 |
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|---|---|
| JPH08152319A (ja) | 1996-06-11 |
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