JPH08181199A - 光学的に監視可能な透明な光学チャック - Google Patents

光学的に監視可能な透明な光学チャック

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JPH08181199A
JPH08181199A JP23552795A JP23552795A JPH08181199A JP H08181199 A JPH08181199 A JP H08181199A JP 23552795 A JP23552795 A JP 23552795A JP 23552795 A JP23552795 A JP 23552795A JP H08181199 A JPH08181199 A JP H08181199A
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chuck
gap
electrode
thin film
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Anthony Ledger
アンソニー・レッジャー
Michael P Power
マイケル・ピー・パワー
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ウェハ製造中に半導体ウェハをそ
の表面に一致する状態で支持することのできるチャック
を提供することを目的とする。 【解決手段】 所望の形状の光学的に研磨された表面20
を有し、ウェハ14を支持する透明な基体12と、ウェハ14
が実質的にそれに一致するように研磨された表面20にウ
ェハ14を固定するシステムとを具備し、基体12が、研磨
表面20とウェハ14との間に形成されたギャップが基体12
を通って光学的にイメージを生成することを可能にする
ように十分透明であることを特徴とする。ウェハ14を固
定するシステムは真空チャック或いは静電力による吸引
力を利用して構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェハに予
め定められた形態を取らせるために使用されるチャック
およびその使用方法に関する。チャックは、干渉計光学
系を使用してウェハの後面とチャックの前面との間の残
留間隙の光学的な監視を可能にする。
【０００２】
【従来の技術】測定システムまたはステッパー装置にお
いてウェハを平坦にするために使用される現在のチャッ
クには、ウェハが間隙を残さずに正確にチャック表面に
ぴったり適合されたか否かを監視する手段がない。以前
は、シリコンウェハの厚さの変化は25ミクロンの高さで
あるために、このエラーは無視された。コネチカット州
ダンベリィのヒューズ・ダンベリィ・オプティカル・シ
ステム社による、ウェハ表面が高度に平行なアキュフラ
ット（商標名）ウェハの開発には、0.1 ミクロンのウェ
ハの厚さの許容公差よりはるかに小さい間隙しか残さな
いようにウェハを引寄せることができる改良されたチャ
ックが必要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】予め定められた形態に
ウェハを適応させるために使用されるチャックは、大気
または真空のいずれかで動作することが可能でなければ
ならず、これらの要求が真空チャックおよび静電チャッ
クの商業的な発展に貢献している。市販の真空チャック
および静電ウェハチャックの両者は不透明な本体を有
し、ウェハがどの程度良好にチャック表面に適応されて
いるかを測定することは不可能である。
【０００４】真空チャックは、最初にウェハと接触して
いるチャックの領域を減少しようとしてチャック表面上
にワッフル焼き器のような表面またはネイルパターンを
有するベッドを使用した。これは、ウェハとチャック表
面との間における粉塵粒子の捕獲（トラッピング）を最
小にするために実行された。これらのタイプの設計は、
ウェハの上面へのチャック表面パターンのプリントスル
ーを生じさせる。これは、旧式のウェハが数十ミクロン
程度の大きい厚さ変化を有していたため、アキュフラッ
ト（商標名）ウェハが利用できる以前はそれ程問題では
なかった。
【０００５】静電チャックは、電極がデュポン社によっ
て製造されたカプトン（商標名）等の絶縁層によって接
地ウェハから分離された高電圧を与えられた単一平面で
あるか、或は交互の金属電極が２つの異なる電位（プラ
スおよびマイナスの数百ボルト）に維持され、絶縁層に
よってウェハから分離された多極タイプであることが可
能である大面積キャパシタである。後者の場合、ウェハ
は、意図する接地が静電回路の一部分であることを必要
としない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、シリコンウェ
ハ等の半導体ウェハに予め定められた形状を取らせる使
用される新しいタイプのチャックからなる。チャックは
透明であり、その表面は通常微細な許容範囲に光学的に
研磨された平面であるが、それはまた球形、パラボラ
型、楕円形またはトロイドの形態、或は対応的に成形さ
れたウェハ表面を提供する任意の他の所望の形状の光学
的に研磨された表面を有する基体であることができる。
本発明のチャックと従来技術において使用されるものと
の主な相違は、新しいチャックの本体が透明なことであ
る。本発明の装置は、ウェハの後面と透明なチャックの
対向する表面との間の残留空隙中の干渉縞を光学的に観
察するために干渉計光学系を使用する。
【０００７】ウェハは、真空または静電界のいずれかを
使用することによってチャック表面の形状と同じ形状に
され、いずれのタイプも残留干渉縞パターンが透明なチ
ャックを通して観察できるように構成される。真空チャ
ックの場合、表面はガラスから形成されていることが好
ましく、ウェハの厚さより小さい孔がウェハの下に真空
路を生成するために使用される。静電界の場合は、干渉
縞はベース電極を通して観察され、そのベース電極は電
極抵抗をさらに小さくするためにガラス基体上に被覆ま
たは供給された透明な導電性の薄膜（以下、ＥＣ薄膜と
呼ぶ）またはチャック中に埋設された金属グリッド或は
チャック中に埋設されたグリッドを備えたハイブリッド
ＥＣ薄膜から製造されていることが好ましい。
【０００８】光学系は、Ｈｅ−Ｎｅレーザ、レーザダイ
オード、放電ランプまたはフィルタされた白色光源から
の単一の光波長を使用して、電子カメラによって記録さ
れる干渉縞を生成することが好ましい。本発明のプロセ
スによると、記録されたイメージは解析され、ウェハと
チャックとの間の適合の近さを示すメリット関数を提供
する。メリット関数は、ウェハおよびチャックが正確に
同じ形状になり、残留間隙がないときにゼロに近付く。
本発明によると、簡単な光学測定は、隣接したチャック
上面と半導体ウェハの反対側または後面との間の接合部
分の空隙について行われる。空隙は、フィゾー干渉計が
好ましい単一の狭帯域光源によって透明なチャックを通
して照明される。電子カメラは、チャック表面と半導体
ウェハの対向した研磨またはラップ表面との間の残留間
隙の中に形成された干渉縞のＣＣＤ（電荷結合装置）イ
メージを記録する。その後、このＣＣＤ干渉縞パターン
は解析され、チャックおよびウェハが完全に接触してい
るか否かが決定される。全体的な干渉縞量または最も近
接した傾きの和に比例したメリット関数は、ウェハがチ
ャックに適合した場合ゼロである。すなわち、干渉縞が
存在せず、残留雑音傾き以外イメージを横切って検出可
能な傾きが存在しない。測定されたメリット関数は、残
留間隙またはギャップの大きさの測定値を提供する。
【０００９】本発明のチャックおよびプロセスの別の適
用は、これらチャックのステッパでの使用、特にアキュ
フラット（商標名）ウェハを使用するものにおける使用
である。本発明によると、ＵＶステッパの焦点深度より
小さいウェハ／チャック適合性を測定することが可能で
ある。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面と関連して本発明
の上記の観点および別の特徴を説明する。図１を参照す
ると、シリコンウェハ等の半導体ウェハ14を支持する透
明チャック12と、チャック12の第１の表面20とウェハ14
の対向した第１の表面22との間の残留ギャップ18中に干
渉縞を形成して監視する光学系16とを含む本発明の１実
施例による装置10が示されている。ウェハ14は、例えば
ステッパ中のフォトリソグラフ、付着または拡散ステッ
プを含む種々の半導体ウェハ製造段階でこのようなチャ
ック12上に支持されることができる。真空チャック12が
示されているが、本発明の透明チャック12は、それが透
明である限り任意の所望の設計であってよい。
【００１１】予め定められた形態にウェハ14を成形する
ために使用されたチャック12は、大気中または真空状態
で動作することが可能でなければならず、これらの要求
は以下図３および４を参照して説明するように真空チャ
ック12および静電チャック24の商業的な発展に貢献して
いる。
【００１２】図１および２の実施例において、駆動力は
真空であるが、このタイプのチャック12は大気中で動作
することができるシステム10に制限される。真空チャッ
ク12は最初にウェハ14と接触しているチャック12の領域
を減少しようとしてチャック面上でワッフル焼き器の表
面のような、またはネイルパターンを有するベッドを使
用した。これは、ウェハ面22とチャック表面20との間に
おける粉塵粒子の捕獲（トラッピング）を最小にするた
めに実行された。これらのタイプの設計は、チャック面
パターンがウェハの上面にプリントスルーしてしまう。
これは、ウェハ14の厚さ変化が大きく、数十ミクロン程
である場合にはそれ程問題ではなかったが、厚さ変化が
小さい商標名アキュフラット（ＡｃｃｕＦｌａｔ）ウェ
ハ14ではそれは問題である。
【００１３】本発明による真空設計は、透明な光学的に
研磨された表面20を使用することによってプリントスル
ー問題を最小にしようとするものであり、この研磨表面
20において小さい孔26（約 600ミクロンのウェハの厚さ
より小さい）が研磨表面20に穿孔され、真空路が研磨表
面20とウェハ14の表面22との間のギャップ18中の空気を
排出することを可能にする。小さい孔26のパターンは、
孔26の全面積がウェハ14の面積に比較して非常に小さい
ため、空隙または残留ギャップ18の測定を妨害するもの
ではない。
【００１４】光学的なーに研磨された表面20を提供する
ために、チャック12はガラス基体から形成されることが
好ましいが、しかしながら任意の所望の透明な材料が使
用可能である。孔26はチャック12の表面全体に配列され
ることが好ましい。孔の間の間隔は、ウェハ14の厚さ程
度である（すなわち、約 600ミクロン）ことが好まし
い。例えば孔の間の間隔が約１mmならば、一辺 200ｍμ
のチャック12には40,000個の孔26が必要である。このよ
うな非常に多数の孔26の穿孔は困難であるが、それらは
フォトリソグラフおよびエッチング、レーザ加工または
類似したものを含む技術的に知られた任意の所望の技術
によって形成されることができる。孔26は直径が約 300
乃至約500 ミクロンであり、任意の所望のパターンで表
面20にレーザ加工されることが好ましい。圧力降下を最
小にするために、大きい直径の皿穴、または芯抜きされ
た孔28がレーザの使用等の任意の所望の技術によって孔
26に対してほぼ同軸関係でチャック12の対向する第２の
表面30に加工される。ポンプ等の適切な真空源（示され
ていない）は、各孔28に接続された個別の導管（示され
ていない）の使用、或は表面30および真空源に接続され
た適切なプレナム室（示されていない）の使用のいずれ
かにより皿穴28に通常の方法で接続される。
【００１５】図３および４を参照すると、図１の装置10
において示された真空チャック12に代るものとして使用
されることができる静電チャック24が示されている。チ
ャック24は大面積キャパシタで構成され、このキャパシ
タの電極は所望に応じて商標名カプトン（Kapton）また
はガラス或はその他の材料等の絶縁層34によって接地さ
れたウェハから分離された高電圧またはその他所望の電
圧の単一の平面電極32であるか、或は交互の金属電極36
および38が２つの異なる高電位（プラスおよびマイナス
数百ボルト）またはその他所望の差動電圧に維持され、
絶縁層34によってウェハ14から分離される多電極タイプ
であることができる。後者の場合、ウェハ14には意図さ
れた接地が静電回路の一部分である必要はない。使用さ
れる電圧は、ウェハ14を強制的にチャック面40と実質的
に一致した状態にさせるのに十分である。通常の静電チ
ャックは数百ボルトの電位差を使用するが、本発明の好
ましい実施例による設計は必要な電位差を約 100ボルト
以下に減少させることができる。
【００１６】透明な基体に基づいた本発明による静電チ
ャック24の設計には、平坦なまたは多数の電極チャック
24に対してそれぞれ使用される金属電極構造32または36
および38が、干渉縞が形成され、測定されることを可能
にするために十分に透明であることが必要である。これ
は、ＥＭＩ遮蔽に対して長年開発されたタイプの導電性
の薄膜または被覆電極を使用することによって行われる
ことが好ましい。高い光透過率は狭い波長範囲に対して
だけ必要とされるため、多数の被覆が利用可能である。
導電性（ＥＣ）の透明な薄膜または被覆、或は連続した
薄い金属層（外側の層と整合した）のいずれかを使用可
能であることが好ましい。透明な金属層は、数百オング
ストロームの厚さであり、整合した層は金属の屈折率を
大気のそれにできるだけ一致させることによって透過率
を高める誘電層を含む。その代りとして、埋設された金
属グリッド構造がチャック24中に設けられることが可能
であり、或はＥＣ／埋設グリッドハイブリッド構造がそ
こに設けられることができる。本発明によると、可視領
域で透過率が＞80％の非常に効率的な１オーム／cm2 の
導電性被覆を提供することができる。このように、シリ
コン／空気／ガラス境界部分はＥＤ薄膜または被覆を通
って光学的に観察可能であるため、導電性の薄膜または
被覆を使用して製造された静電チャックは本発明の干渉
縞量の測定システム10と適合可能である。
【００１７】その代りとして、カプトン（商標名）誘電
体層は、例えば窒化ホウ素、溶融シリカ、酸化アルミニ
ウム、シリコン等の任意の高い強度の誘電体材料である
ことができる。例えば導電性被覆は真空状態での蒸発に
よって付着され、酸化アルミニウムの薄い（約0.1 ミク
ロン）層で被覆された。酸化アルミニウム層は、電子ビ
ーム銃を使用して蒸発によって付着されることにより多
少多孔質であるが、ウェハ14のほとんどを引寄せるため
に必要な電圧は、わずか30乃至40ボルトであった。これ
は、厚さが25乃至50ミクロン程度の厚いカプトン（商標
名）層を使用する現在入手可能なチャックによって必要
とされる 700乃至 800ボルトのはるかに高い電圧に比較
して著しく低い電圧である。
【００１８】図３を参照すると、単極の電極32を有する
透明なチャック24の設計が示されている。チャック24に
おいて、キャパシタは導電性の薄膜32および接地された
ウェハ14の連続した層によって形成されている。ウェハ
14が接地された状態で約１ＫＶまでの電圧でＥＣ層32を
バイアスすることにより、ウェハ14は静電力によってチ
ャック24の面40に引寄せられる。
【００１９】図４を参照すると、多数の電極36および38
を有する透明なチャック24の設計が示されている。この
実施例において、交互の電極36または38は対向した電位
に電気的に接続され、このような交互の電極36、38の間
に約１ＫＶまでの電位降下を生成する。交互の各電極36
および38間で生じたバイアスにより、ウェハ14はウェハ
14が静電回路の一部分として接地されることを必要とせ
ずにチャック24の表面40に引寄せられる。図３および４
の静電チャック24は、真空チャック12の場合のように大
気中で動作する測定またはウェハ製造システム10に制限
されるものではない。
【００２０】本発明によると、静電チャック24の好まし
い実施例は以下のように構成されることができる。窒化
ホウ素または溶融シリカ或はその他所望の材料等の高い
誘電率で絶縁破壊電圧の高いバルク透明材料は、標準的
な両面研磨技術によって研磨される。研磨は、プラズマ
補助化学エッチングによって約15ミクロン以下、好まし
くは10ミクロン以下の厚さまで行われることが好まし
い。研磨後、誘電体材料は真空被覆されることできるよ
うに処理可能な自立した薄膜34であることが好ましい。
薄膜34の一側が約１乃至２オーム／cm2 の電気抵抗の導
電性の薄膜で被覆される（蒸着またはその他の所望の技
術等によって）。その代りとして、方形グリッドの寸法
が数百ミクロンである（すなわち約 400ミクロンより大
きく、好ましくは約 500ミクロンより大きい）ことが好
ましく、またグリッドラインの幅が約30乃至約50ミクロ
ンであることが好ましい金属グリッド32（典型的に、金
または任意の他の所望の材料）は、薄膜34上に被覆また
は付着されることができる。グリッドは、空隙またはギ
ャップ18の干渉の測定が行われることができるように、
ほとんどの光が通過することを可能にする。
【００２１】導電性の薄膜またはグリッド32で被覆され
た薄膜34は、光学セメントまたはチャック24に薄膜34を
接着する任意の所望の技術を使用して、溶融シリカ、ガ
ラスまたはその他所望の透明材料の基体またはチャック
24に接合される（或は任意の所望の手段によって結合さ
れる）。導電性の被覆または金属グリッド32は、薄膜34
とチャック24の大きい透明基体との間に設けられる。こ
の時点で、大きい基体またはチャック24の表面20が平坦
であっても、ウェハ14を支持するように構成された薄膜
34の外面40は光学的に平坦ではない。これは、光学セメ
ント層が厚さ変化を有し、薄膜34の両面研磨では完全に
平行な薄いスラブは提供されないために生じる。
【００２２】しかしながら、上面40の表面形状は、その
偏位が１／２波長よりも小さければ通常の干渉計によっ
て測定可能である。上面40の偏位が約１／２波長より大
きい場合、本発明者による米国特許第 5,333,049号明細
書に記載されているような多スペクトル薄膜マッピング
装置が表面40の偏位を測定するために使用されることが
できる。これは、表面40と既知の光学平面との間のエア
ギャップを測定するためにマッピング装置を使用して、
表面マップを提供することによって実現される。表面40
は通常の研磨によって、または好ましくは技術的に知ら
れているプラズマ補助化学エッチング技術の使用により
平坦化される。本発明の出願人であるヒューズ・エアク
ラフト社に譲渡された多数の特許明細書には、均一な薄
膜を生成するプラズマ補助化学エッチング（ＰＡＣＥ）
が記載されている。ＰＡＣＥプロセスは、薄膜34を薄く
し、その表面40を平坦化するために使用されることがで
きる。静電チャック24のこの構成方法は、低い電圧（す
なわち 800ボルトの代わりに50ボルト）で動作する静電
チャックを生成する電位を有する。したがって、この実
施例によると、静電チャック24は約 200ボルトより小さ
く、好ましくは約 100ボルトより小さい電位降下で動作
することができる。
【００２３】図１を再度参照すると、光学系16では、観
察されている半導体ウェハ14の表面22がシリコンウェハ
上で通常認められる粗い研磨表面と比較して、反射率を
高めるために研磨または微細にラップされる必要があ
る。研磨表面でさえ傾斜した入射照明が使用された場合
には干渉縞を形成するために使用されることが可能であ
る。研磨表面と精密研磨表面との間で干渉縞を得ること
ができるが、干渉縞品質（最小率に対する最大率）は研
磨表面の表面の粗さに大きく依存する。垂直の入射で干
渉縞を得るために、表面は1/10ミクロンの領域の表面の
粗さにラップされる必要がある。シリコンウェハの後面
に認められるような通常の研磨表面は、これよりはるか
に粗く、したがって大きい入射角が使用される必要があ
る。表面の粗さの影響は、入射角が増加すると減少す
る。
【００２４】図１は、電子カメラ44のＣＣＤ（電荷結合
装置）センサ42において非常に微細な干渉縞を生成する
ことができる簡単な光学系16を示す。このシステム16の
光源46は、研磨面の光学試験に通常使用されるタイプの
ネオン放電管であることが好ましい。これらの放電ラン
プ46は、5493オングストロームで狭帯域にわたって光を
放射し、長い放電管を折曲げることによって大面積ラン
プに形成されることができる。光源46は、光源に対する
コヒーレンス要求に応じて任意の所望のタイプのＨｅ−
Ｎｅレーザ、レーザダイオードまたは狭帯域フィルタ光
源であることができる。本出願人による米国特許第 5,2
91,269号明細書には、適切な光源が記載されており、こ
こでは特に参照文献として含まれている。典型的に、コ
ヒーレンス長はチャック12中の別の光学面によってでは
なく、ギャップ18においてのみ干渉縞を生じさせるよう
に十分でなければならない。
【００２５】ランプ46の前面の研磨されたガラススクリ
ーン48は、被覆されていないガラスの一片を含んでいる
ことが好ましく、或はそれが部分的に銀めっきされてい
てもよいビーム分割器50によってチャック12／残留ギャ
ップ18／半導体ウェハ14の構造を照明するために使用さ
れる大きい拡大光源を生成する。しかしながら、技術的
に知られている任意の所望のビーム分割器が使用される
ことができる。この実施例では、光源46からの光は、そ
れがシリコンウェハ14の表面22に到達するまで、ビーム
分割器50によってチャック12のガラスおよび残留エアギ
ャップ18を通って反射される。任意の残留エアギャップ
18が存在している場合、シリコンウェハ14の表面22およ
びチャック12の表面26からの反射は結果的にフィゾー干
渉縞パターンを生じさせる。装置10が真空システムと共
に使用された場合、ギャップ18は真空であり、静電チャ
ック24が真空チャック12の代りに使用される。同様に、
この実施例においてギャップ18中のガスは空気であると
説明されているが、それはアルゴン等の不活性ガス、或
は付着または拡散に使用される反応ガスを含む任意の所
望の気体であることができる。
【００２６】ギャップ18が存在する場合、そこにおける
干渉縞のイメージはフレームグラバ52（カメラ44からの
ビデオイメージ用のデジタル回路）およびコンピュータ
システム54を含む電子カメラ44のＣＣＤセンサ42によっ
てチャック12の後面30を通って記録される。コンピュー
タ54は電子カメラ44の出力を受信して、ギャップ18のイ
メージ中のフィゾー干渉縞等の干渉縞の存在を検査す
る。図１に示された光学系16は、フィゾー干渉計に類似
していることが好ましい。
【００２７】技術的に知られている種々のその他の光学
系16は、例えばここにおいて参照文献として含まれてい
る本発明者の米国特許第 5,333,049号明細書に記載され
たもののような干渉縞を記録するため使用されることが
できる。これらはまた、ウェハ14／チャック12よりなる
ユニットを光ビームの下で移動するか、或はウェハ14／
チャック12の境界部分を横切って光ビームを高速で光学
的に走査するかのいずれかによってデータがもっと逐次
的に獲得されるラインおよびポイント走査システムを含
む。通常の写真撮影方法でさえチャック12を通ってギャ
ップ18中の干渉縞パターンを撮影するために使用される
ことが可能であり、その後写真は干渉縞が存在するか否
かを決定し、それらの数および大きさを測定するために
検査されることができる。干渉計16はフィゾー設計であ
ることが好ましいが、技術的に知られている任意の所望
の干渉計が、ウェハ14とチャック12との間のギャップ18
を示す干渉縞パターンを生成するために使用されること
ができる。
【００２８】図１および２の実施例の真空チャック12の
構造は、空隙が変化すると反射率が変化するガラス／空
気／シリコンフィゾー干渉計からなる。狭帯域照明に対
して反射率を平均することにより、測定におけるコヒー
レンス効果が考慮される。図３および４の静電チャック
24の実施例の場合、構造はまたガラス／空気／シリコン
フィゾー干渉計からなり、上部絶縁層34が結合されたＥ
Ｃ層32または36および38による別の層が付加される。こ
れらの静電チャック形態における反射率は、特定の薄膜
の厚さおよび照明している放射線のスペクトル幅（コヒ
ーレンス長効果）に依存している。一般に狭帯域に対し
て、これは単に反射オフセットを生じさせるに過ぎず、
干渉縞の測定結果に影響するものではない。ギャップ18
の厚さの変化は、依然として反射光を本質的に変調す
る。
【００２９】図５は、測定されているギャップ18を包囲
した２つの表面20および22において等しくない振幅反射
率を有する基本的なフィゾーイメージに対する反射率の
変化を示す。カメラ44の出力として供給されるギャップ
18のデジタル化されたイメージは、いくつかの方法で干
渉縞の存在を決定するために使用されることができる。
第１に、“干渉縞の量”の評価がメリット関数を計算す
ることによって行われることができる。任意の地点にお
ける反射率は、照明の均一さＵ（ｘ，ｙ）の変化を取除
くように正規化され、メリット関数が以下の式にしたが
って計算される：
【数１】 ここでＫは、イメージ中の地点の合計数であり、Ｒ
（ｘ，ｙ）は空間反射率であり、Ｒtheory（ｘ，ｙ）は
ギャップ18がゼロの場合に対して計算された反射率であ
る。チャック12または24の設計がチャック表面20にウェ
ハ14を真に適応させるならば、ギャップ18はゼロに近付
き、上記のメリット関数は急速にゼロに近付く。表Ｉ
は、種々のギャップの厚さに対するガラス／空気／シリ
コンフィゾー干渉縞パターンのイメージ中の4096個の地
点に対する反射率およびメリット関数の値を示し、本発
明の方法の感度を示す。 表 Ｉ ガラス／空気／シリコンフィゾー干渉縞量の メリット関数に対するメリット関数値 ギャップ 反射率％ 干渉縞量の の厚さμ メリット関数 ０．０ ２０．２ ０ ０．０１ ２０．４ １６７ ０．０２ ２０．９ ２１２３ ０．０３ ２１．９ １１８３７ ０．０４ ２３．１４ ３５８８７ ０．０５ ２４．６５ ８１８４１ ０．０７５ ２９．２ ３３３２５２ ０．１ ３４．２１ ０．２５ ５０．５５ 図５を参照すると、光学的な厚さの１／２波長に達した
後、値は反復するため、測定が曖昧になることを示して
いる。チャック12または24の設計は残留ギャップ18を１
／２波長より小さく減少するとみなすことができるた
め、これは問題ではないと考えられる。
【００３０】干渉縞の存在の高感度の測定である第２の
方法は、最も近接した傾きの和であるメリット関数を計
算することである。すなわち、
【数２】 ここで、Ｋはイメージ中の地点の合計数であり、Ｒ
（ｘ，ｙ）は空間反射率であり、Ｕ（ｘ，ｙ）は照明強
度である。
【００３１】この関数はまた干渉縞が消えるとゼロに近
付く。この方法は、ゼロの厚さの間隙反射率の知識を必
要としないことに留意されたい。
【００３２】上記に示された式は、通常の方法でコンピ
ュータ54で解くために容易にプログラムされることがで
きる。その後、電子カメラ44のデジタル出力はコンピュ
ータ54に直接供給され、干渉縞量および、または最も近
接した傾きに基づいて各メリット関数を計算するのに必
要な可変入力データを提供することができる。
【００３３】全ての場合において、ギャップ18における
干渉縞は、チャックが所望されてるようにウェハを完全
に引き寄せて、それをチャック12または24の表面に一致
させるのに成功していないことを示す。
【００３４】本発明の装置10はまた本出願と同日出願の
本発明者の米国特許出願（代理人明細書No.016-945250-
NA）の測定装置により使用されることが可能であり、こ
の測定装置は、一方がチャック12または24であることが
好ましい２個の光学平面の間に配置された時に、ウェハ
の両側のギャップを測定することによって半導体ウェハ
の厚さマップを測定する。チャック12または24は、ウェ
ハとチャックとの間のギャップを強制的にゼロまたは１
波長の何分の１かにして、半導体ウェハの厚さがウェハ
の上部とそれに対向した光学平面との間のギャップを単
に測定することによって測定されることを可能にする。
多スペクトルの傾斜入射干渉計を使用して測定されたこ
の後者のギャップを、チャック／光学平面の全体の分離
距離から減算することによって、ウェハの厚さが測定さ
れ、或は厚さマップが生成されることができる。
【００３５】この明細書において使用されているウェハ
製造という用語は、電子装置および回路を生成するため
の種々のリソグラフ、付着、拡散ステップ等による半導
体ウェハの処理を示す。
【００３６】上記の説明は本発明の一例に過ぎないこと
を理解しなければならない。当業者は本発明の技術的範
囲を逸脱することなく、種々の変更および修正を行なう
ことが可能である。したがって、本発明は添付された特
許請求の範囲内にあるこのような変更、修正、変形を含
むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体ウェハと、チャックとウェハとの間のギ
ャップを照明してギャップ中に位置する干渉縞のイメー
ジをデジタル化する光学系とを支持した真空チャックを
含む本発明による装置の概略図。
【図２】半導体ウェハを支持した本発明の１実施例によ
る真空チャックの側断面図。
【図３】半導体ウェハを支持した本発明の別の実施例に
よる単極静電チャックの側断面図。
【図４】半導体ウェハを支持した本発明のさらに別の実
施例による多極静電チャックの側断面図。
【図５】干渉縞反射率と、チャックとウェハとの間のギ
ャップまたは空隙の厚さとの関係を示したグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル・ピー・パワー アメリカ合衆国、コネチカット州 06470、 ニュータウン、パーマリー・ヒル 25

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所望の形状の光学的に研磨された表面を
    有し、ウェハを支持する透明な基体と、 前記ウェハが実質的にそれに一致するように前記研磨さ
    れた表面に前記ウェハを固定するシステムとを具備し、 前記基体が、前記研磨表面と前記ウェハとの間に形成さ
    れたギャップが前記基体を通って光学的にイメージを生
    成することを可能にするように十分透明であることを特
    徴とするウェハ製造中に半導体ウェハを支持するチャッ
    ク。
  2. 【請求項２】 前記基体は、狭帯域照明が前記ギャップ
    中に干渉縞を形成することを可能にし、このような干渉
    縞の光学的なイメージ生成を可能にするように十分透明
    である請求項１記載のチャック。
  3. 【請求項３】 前記固定システムは、前記ウェハに静電
    力を提供して、前記研磨された表面上にそれを結合させ
    るシステムを含んでいる請求項２記載のチャック。
  4. 【請求項４】 前記静電力を提供するシステムは、 前記基体の前記研磨された表面上の単極電極と、 所望の距離だけ前記ウェハから前記電極を隔てる前記単
    極電極上の絶縁層とを具備し、 前記ウェハおよび単極電極は前記静電力を提供するのに
    十分な大きさの電位降下をそれらの間で生じさせるよう
    に構成され、 前記単極電極および前記絶縁層は狭帯域照明が前記ギャ
    ップ中に干渉縞を形成することを可能にし、このような
    干渉縞の光学的な投影を可能にするように十分に透明で
    ある請求項３記載のチャック。
  5. 【請求項５】 前記静電力を提供するシステムは、 反対の極性の交互の電極部材を含む、前記基体の前記研
    磨された表面上の多極電極と、 所望の距離だけ前記ウェハから前記電極を隔てる前記多
    極電極上の絶縁層とを具備し、 前記電極部材は前記静電力を生成するのに十分な大きさ
    の電位降下をそれらの間で生じさせるように構成され、 前記多極電極および絶縁層は狭帯域照明が前記ギャップ
    中に干渉縞を形成することを可能にし、このような干渉
    縞の光学的な投影を可能にするように十分に透明である
    請求項３記載のチャック。
  6. 【請求項６】 前記絶縁層は、厚さが約15ミクロンより
    小さい高い誘電性で絶縁破壊耐力の高い透明薄膜を含
    み、 前記単極電極は前記薄膜の１側で被覆された透明な導電
    性薄膜電極を含み、 前記薄膜は、前記薄膜電極がそれらの間に配置されるよ
    うに前記基体に固定され、それによって基体にウェハを
    適合させるために必要とされる電圧が減少されている請
    求項４記載のチャック。
  7. 【請求項７】 前記絶縁層は、厚さが約15ミクロンより
    小さい高い誘電性で絶縁破壊耐力の高い透明薄膜を含
    み、 前記多極電極は前記薄膜の１側で被覆された透明な導電
    性薄膜電極を含み、 前記薄膜は、前記薄膜電極がそれらの間に配置されるよ
    うに前記基体に固定され、それによって基体にウェハを
    適合させるために必要とされる電圧が減少されている請
    求項５記載のチャック。
  8. 【請求項８】 所望の形状の表面を有し、ウェハを支持
    する透明なチャックと、 前記ウェハの第１の表面が前記チャック表面と対向する
    ように前記チャック表面上に支持されたウェハと、 前記ウェハの前記第１の表面と前記チャック表面との間
    で限定された残留ギャップと、 前記透明なチャックを通って前記ギャップを照明するよ
    うに配置され、前記ギャップの厚さを示す前記ギャップ
    中の干渉縞を形成するように選択される狭帯域照明源
    と、前記干渉縞のイメージを生成するカメラとを含んで
    いることを特徴とする半導体ウェハを支持し、半導体ウ
    ェハとチャックとの間の残留ギャップを監視する装置。
  9. 【請求項９】 前記カメラは前記ギャップ中の前記干渉
    縞に対応したデジタル出力を供給する電荷結合装置投影
    システムを含む電子カメラであり、さらに前記出力を受
    取り、全体的な干渉縞量に比例したメリット関数を計算
    するように構成されたコンピュータを具備している請求
    項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記カメラは前記ギャップ中の前記干
    渉縞に対応したデジタル出力を供給する電荷結合装置投
    影システムを含む電子カメラであり、さらに前記出力を
    受取るコンピュータを具備し、このコンピュータは前記
    干渉縞の最も近接した傾きの和に比例したメリット関数
    を計算するように構成されている請求項８記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記照明源は、前記チャックと前記カ
    メラとの間に配置されたビーム分割器を含むフィゾー干
    渉計システムの一部分であり、前記照明源は前記ビーム
    分割器の反射によって前記ギャップを照明するように配
    置されている請求項８記載の装置。
JP23552795A 1994-09-13 1995-09-13 光学的に監視可能な透明な光学チャック Pending JPH08181199A (ja)

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