(57)【要約】【課題】基板の歪みを簡便に計測する方法および装置。【解決手段】複数の素子を有する基板に、処理が実行される前に、一定の周期を有する周期パターンを形成するパターン形成段階と、他の基板に、一定の周期を有する周期パターンを形成して参照基板を作製する参照基板準備段階と、処理を実行された基板を参照基板に重ねて、周期パターンの重なりにより生じる縞を観測する観測段階と、観測段階における観測結果から基板の歪を計測する計測段階とを備える。【選択図】図７
2014033215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路パターンが形成された第一の基板および第二の基板を互いに接合する基板接合方法であって、
前記第一の基板及び前記第二の基板に一定の周期パターンを形成するパターン形成段階と、
前記第一の基板および前記第二の基板が接合される前に前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの前記周期パターンを観測する処理前観測段階と、
接合された前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの前記周期パターンを観測する処理後観測段階と、
前記処理前観測段階と前記処理後観測段階との間の前記周期パターンの変化に基づいて前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれにおける接合による歪みを計測する計測段階とを備える基板接合方法。
【請求項２】
前記パターン形成段階では、前記第一の基板および前記第二の基板の接合時に互いに対向しないそれぞれの裏面に、それぞれ前記周期パターンが形成される請求項１に記載の基板接合方法。
【請求項３】
前記第一の基板に形成された前記周期パターンと、前記第二の基板に形成された前記周期パターンとは、互いに交差する方向に形成される請求項１または２に記載の基板接合方法。
【請求項４】
前記周期パターンは、前記第一の基板及び前記第二の基板にそれぞれ形成されたオリエンテーションフラットに対して平行である請求項１または２に記載の基板接合方法。
【請求項５】
前記周期パターンは、前記第一の基板及び前記第二の基板にそれぞれ形成されたオリエンテーションフラットに対して一定の角度を有する複数の直線パターンを含む請求項１から３のいずれか一項に記載の基板接合方法。
【請求項６】
一定の周期を有する周期パターンが形成された参照基板を準備する参照基板準備段階を備え、
前記処理前観測段階及び前記処理後観測段階では、前記第一の基板及び前記第二の基板と前記参照基板とをそれぞれ重ねて、前記周期パターンの重なりにより前記第一の基板及び前記第二の基板上に生じる縞を観測し、
前記計測段階では、前記縞の変化に基づいて前記第一の基板および前記第二の基板の歪をそれぞれ計測する請求項１から５のいずれか一項に記載の基板接合方法。
【請求項７】
前記参照基板は、互いに交差する２組の前記周期パターンを有する請求項６に記載の基板接合方法。
【請求項８】
前記処理後観測段階は、前記第一の基板および前記第二の基板のそれぞれの前記周期パターンと前記参照基板の前記周期パターンとが交差する角度を変えて発生した他の縞を観測する再観測段階を含む請求項６または７に記載の基板接合方法。
【請求項９】
前記接合は、前記第一の基板と前記第二の基板とを互いに接合すべく前記第一の基板および前記第二の基板を加圧する加圧装置により実行される加圧処理を含む請求項１から８のいずれか一項に記載の基板接合方法。
【請求項１０】
前記加圧処理は、前記加圧装置に装填した前記第一の基板および前記第二の基板のそれぞれのオリエンテーションフラットが、前記加圧装置に対してなす角度を一定にして実行される請求項９に記載の基板接合方法。
【請求項１１】
前記処理は、前記第一の基板と前記第二の基板とを互いに接合すべく前記第一の基板および前記第二の基板を加熱する加熱装置により実行される加熱処理を含む請求項１から１０のいずれか一項に記載の基板接合方法。
【請求項１２】
前記処理後観測段階は、前記基板の表面に対して傾いた結像面を有する撮像装置により前記基板を撮影する撮像段階と、
前記撮像装置により得られた映像を、前記基板の表面に平行な結合面に現れる画像に補正する補正段階とを含む請求項１から１１のいずれか一項に記載の基板接合方法。
【請求項１３】
一定の周期パターンが形成された基板を保持する基板保持部と、
前記基板が他の基板に接合される前後で前記基板の前記周期パターンを観測する観測装置と、
前記観測装置が観測した前記周期パターンの変化に基づいて前記基板の歪を計測する計測部とを備え、
前記観測装置は、前記基板および前記他の基板が互いに接合される前および後で、前記基板及び前記他の基板のそれぞれに形成された前記周期パターンを観測し、
前記計測部は、前記基板及び前記他の基板のそれぞれに生じた前記周期パターンの変化に基づいて、前記基板及び前記他の基板における接合による歪みを計測する歪計測装置。
【請求項１４】
一定の周期を有する周期パターンが形成された参照基板を前記基板に重ねて保持する参照基板保持部を備え、
前記観測装置は、重なった前記基板と前記参照基板とにおいて、前記周期パターンの重なりにより生じる縞を観測し、
前記計測部は、前記観測装置が観測した前記縞の変化に基づいて前記基板の歪を計測する請求項１３に記載の歪計測装置。
【請求項１５】
前記参照基板保持部は、前記参照基板を前記他の基板に重ねて保持し、
前記観測装置は、重なった前記基板及び前記他の基板と前記参照基板とのそれぞれにおいて前記縞を観測し、
前記計測部は、前記基板および前記他の基板のそれぞれにおいて前記観測装置が観測した前記縞の変化に基づいて、前記基板及び前記他の基板のそれぞれの歪を計測する請求項１４に記載の歪計測装置。
【請求項１６】
前記基板保持部は、前記基板および前記他の基板が載置される回転ステージを有し、前記回転ステージの回転により前記基板及び前記他の基板のそれぞれの周期パターンと、前記参照基板の前記周期パターンとが交差する角度を変えて発生した他の縞を更に観測する請求項１４または１５に記載の歪計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歪計測方法および歪計測装置に関する。より詳細には、ウエハ等の基板に対して何らかの処理を実行した場合に、当該基板に生じる歪を簡便に計測する歪計測方法と、当該歪計測方法を実施する場合に使用する歪計測装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
各々に素子および回路が形成された基板を積層した積層型の半導体装置がある（特許文献１参照）。立体的な回路構造を有する積層型の半導体装置は、実装面積を拡大することなく実効的に高い実装密度を有する。また、積層型の構造は、積層された基板相互の配線長が短いので、動作速度の向上および低消費電力化にも寄与する。
【０００３】
積層された基板を貼り合わせる場合は、互いに平行に保持された一対の基板を、半導体回路の線幅精度で精密に位置合わせして積層した後、基板全体に加熱、加圧して接合させる。このため、一対の基板を正確に位置合わせする位置決め装置（特許文献２参照）と、加熱加圧して接合を恒久的に保持する加熱加圧装置（特許文献３）とを組み合わせた接合装置が用いられる。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２６１０００号公報
【特許文献２】特開２００５−２５１９７２号公報
【特許文献３】特開２００７−１１４１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
加熱加圧装置において一対の基板を接合させた場合、高温環境下で基板に応力を作用させるので、基板に歪みが生じる場合がある。このような歪みは、干渉計等の精密な計測機器を用いれば計測できる。しかしながら、精密な計測機器は、それ自体が高価で導入し難い。また、計測機器の操作に熟練が求められるので、利用範囲が制限される。このため、生産現場でも簡便に使用でき、処理を経た基板に生じる歪を有効に計測する技術が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決すべく、本発明の第１の形態として、複数の素子が形成される基板に、処理が実行される前に、一定の周期を有する周期パターンを形成するパターン形成段階と、他の基板に、一定の周期を有する周期パターンを形成した参照基板を準備する参照基板準備段階と、処理を実行された基板を参照基板に重ねて、周期パターンの重なりにより生じる縞模様を観測する観測段階と、観測段階における観測結果から基板の歪を計測する計測段階とを備える歪計測方法が提供される。
【０００７】
また、本発明の第２の形態として、一定の周期を有する周期パターンを形成した、複数の素子が形成される基板を保持する基板保持部と、一定の周期で形成された周期パターンを有する参照基板を、基板に重ねて保持する参照基板保持部と、重なった基板および参照基板において、周期パターンの重なりにより生じる縞を撮影する撮像装置と、を備え、撮像装置が撮影した縞模様の形状に基づいて基板の歪を計測する歪計測装置が提供される。
【０００８】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【０００９】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決に必須であるとは限らない。
【実施例１】
【００１０】
図１は、歪計測装置１００の構造を模式的に示す断面図である。歪計測装置１００は、基盤１１０、基板保持部１２０、参照基板保持部１４０、照明部１６０、撮像装置１７０、画像処理装置１８０および画像表示装置１９０を備える。
【００１１】
基盤１１０は、基板保持部１２０、参照基板保持部１４０、照明部１６０および撮像装置１７０を覆うカバー１１２を有する。これにより、基板１３０に対する歪計測は、外部から遮断された環境で実行される。
【００１２】
基板保持部１２０は、基盤１１０の平坦な上面に順次積層されたチルトステージ１２２、昇降ステージ１２４および回転ステージ１２６を有する。更に、回転ステージ１２６は、当接部材１２１および突き当て部材１２３を上面に有する。
【００１３】
当接部材１２１は、鋭利な先端を基板１３０の下面に当接させることにより支持する。突き当て部材１２３は、基板１３０の側面に突き当たることにより、基板１３０を位置決めする。これにより、回転ステージ１２６は、基板１３０を、所定の位置に位置決めして搭載する。
【００１４】
一方、チルトステージ１２２は、搭載した昇降ステージ１２４を、基盤１１０の上面に対して任意の傾斜角度で傾斜させる。昇降ステージ１２４は、搭載した回転ステージ１２６を昇降させる。回転ステージ１２６は、後述するように、搭載した基板１３０を単一の平面内で回転させる。
【００１５】
これらチルトステージ１２２、昇降ステージ１２４および回転ステージ１２６が協働することにより、基板保持部１２０は、基板１３０を、後述する参照基板１５０に平行にする。また、参照基板１５０に近接させて保持する。なお、保持される基板１３０は、例えば、直径２００ｍｍまたは３００ｍｍのシリコンウエハであり得る。更に、各々が素子、回路等を形成された一対のシリコンウエハを相互に位置決めして積層された積層基板でもあり得る。
【００１６】
参照基板保持部１４０は、基板保持部１２０よりも上方まで延在する支柱１４２を有する。支柱１４２は、当接部材１４１および突き当て部材１４３を上面に有する。当接部材１４１は、鋭利な先端を参照基板１５０の下面に当接させることにより支持する。突き当て部材１４３は、参照基板１５０の側面に突き当たることにより、参照基板１５０を位置決めする。これにより、参照基板１５０は、所定の位置に水平に位置決めされる。
【００１７】
照明部１６０は、参照基板保持部１４０に支持された参照基板１５０に向かって、照明光を斜め上方から照射する。照明部１６０から照射された照明光の一部は、参照基板１５０を透過して、基板保持部１２０に支持された基板１３０にも照射される。
【００１８】
撮像装置１７０は、照明部１６０に照明された参照基板１５０および基板１３０を、斜め上方から撮像する。なお、図面上では、照明部１６０および撮像装置１７０が、参照基板１５０に対して対称な位置に描かれているが、シリコンウエハ等である基板１３０の反射率が高いので、照明光の初期反射が撮像装置１７０に入射しないように配置することが好ましい。
【００１９】
画像処理装置１８０は、撮像装置１７０が撮像した画像の信号を処理して、画像表示装置１９０に表示させる。これにより、後述するように、基板１３０の歪みを観測できる。また、また、後述するように、観測した画像信号を処理して基板１３０に生じた歪みを数値化することができる。
【００２０】
図２は、歪測定に先立って準備される参照基板１５０の一例を示す図である。参照基板１５０は、例えばレチクル用の透明なガラス基板１５４と、ガラス基板１５４に形成された周期パターン１５２とを有する。周期パターン１５２は、ガラス基板１５４の一辺に平行な多数の平行線として形成される。
【００２１】
ただし、周期パターン１５２は、平行線パターンに限られるものではない。即ち、同心円等、一定の周期を有するパターンであれば、任意のパターンを用いることができる。ただし、ガラス基板の形状に対して一定の角度を有するパターンとすることにより、観察段階で生じる縞の形状を予測して、高速な画像処理を図ることができる。
【００２２】
図３は、歪計測方法を実施する場合の手順を示す流れ図である。より詳細には、図１に示した歪計測装置１００と、図２に示した参照基板１５０とを用いて、シリコンウエハ等の歪みを計測する場合の作業手順を示す流れ図である。以下、図３を随時参照しつつ、作業手順毎に説明する。
【００２３】
まず、図４に一例を示すように、歪計測の対象となるウエハ１３４等の基板１３０に、周期パターン１３２を形成するパターン形成段階が実行される（ステップＳ１０１）。ウエハ１３４は、例えばシリコンウエハであり、種々の処理により複数の素子を形成される前のものであっても、既に複数の素子を形成されたものであってもよい。更に、複数の素子を有するシリコンウエハを位置合わせして接合したものであってもよい。また、周期パターン１３２は、ウエハ１３４のオリエンテーションフラット１３６に平行な多数の平行線として形成される。
【００２４】
ただし、周期パターン１３２は、平行線パターンに限られるものではない。即ち、格子、網点、同心円等、一定の周期を有するパターンであれば、任意のパターンを用いることができる。ただし、オリエンテーションフラット１３６等を基準として、一定の角度で形成されたパターンを形成することにより、観察段階で生じるモアレを予測して、適切な観察条件を設定できる。また、歪計測の精度を向上させることもできる。
【００２５】
照明部１６０が出射する照明光が、例えばニュートン縞観察等に用いられるｅ線（波長５４６．１ｎｍ）のような可視光である場合、基板１３０であるシリコンウエハの反射率が高いので、当該照明光を吸収する材料を用いることにより、観察し易い周期パターン１３２を形成できる。具体的には、基板１３０の表面に被着させた低反射クロム膜、ＴｉＮ膜、Ｗ膜等をフォトリソグラフィによりパターニングして形成できるが、材料、形成方法共に、これらに限定されるものではない。
【００２６】
ここで再び図３を参照すると、周期パターン１３２を形成された基板１３０は、歪計測装置１００に装入される（ステップＳ１０２）。即ち、基板１３０は、歪計測装置１００において、基板保持部１２０の上に搭載される。
【００２７】
図５は、歪計測装置１００における基板１３０の位置決め方法を示す図であり、基板１３０を搭載した回転ステージ１２６を上から見下ろした様子が描かれている。回転ステージ１２６の上で、基板１３０は、３個の当接部材１２１に支持されている。これにより、基板１３０は、当接部材１２１の先端により規定された特定平面上に位置決めされる。
【００２８】
また、基板１３０は、３本の突き当て部材１２３のうちの２本にオリエンテーションフラット１３６を突き当て、更に、円弧状の側面を他の１本の突き当て部材１２３に突き当てた状態で当接部材１２１に載せられる。これにより、基板１３０は、上記特定平面内で、特定の位置に、特定の方向で位置決めされる。
【００２９】
既に説明した通り、基板１３０の周期パターン１３２は、オリエンテーションフラット１３６に対して平行に形成されている。従って、基板保持部１２０に搭載された基板１３０の周期パターン１３２は、歪計測装置１００に対しても特定の方向に位置決めされる。
【００３０】
再び図３を参照すると、次に、歪計測装置１００に参照基板１５０が装入される（ステップＳ１０３）。即ち、参照基板１５０は、歪計測装置１００において、参照基板保持部１４０の上に搭載される。
【００３１】
図６は、歪計測装置１００における参照基板１５０の位置決め方法を示す図であり、参照基板１５０を搭載した参照基板保持部１４０を上から見下ろした様子が描かれる。支柱１４２の上端面の上で、参照基板１５０は、３個の当接部材１４１に支持されている。これにより、参照基板１５０は、当接部材１４１の先端により規定された特定平面上に位置決めされる。
【００３２】
また、参照基板１５０は、３本の突き当て部材１４３のうちの２本に一辺を突き当て、他の１本の突き当て部材１２３に他の一辺を突き当てた状態で当接部材１４１に載せられる。これにより、参照基板１５０は、上記特定平面内で、特定の位置に位置決めされる。
【００３３】
既に説明した通り、参照基板１５０の周期パターン１５２は、ガラス基板の一辺に対して平行に形成されている。従って、適切な向きで参照基板保持部１４０に搭載することにより、参照基板１５０の周期パターン１５２は、基板保持部１２０に搭載された基板１３０の周期パターン１３２と一定の角度をなす。更に、回転ステージ１２６を回転させることにより、基板１３０および参照基板１５０の周期パターン１３２、１５２を、任意の角度で交差させることができる。
【００３４】
基板１３０および参照基板１５０を装入されると、歪計測装置１００のカバー１１２が閉じられ、以下、外部からの制御により基板１３０の歪が計測される。再び図３を参照すると、まず、チルトステージ１２２を動作させることにより、基板保持部１２０に搭載された基板１３０は水平にされる（ステップＳ１０４）。次に、回転ステージ１２６を動作させて基板１３０を回転させることにより、周期パターン１３２、１５２を交差させる（ステップＳ１０５）。
【００３５】
図７は、上記ステップＳ１０８において画像表示装置１９０に表示される画像１９２を例示する図である。より詳細には、歪計測装置１００に装填されて重ねられた基板１３０および参照基板１５０を、撮像装置１７０により撮像した場合に得られる画像１９２が描かれている。
【００３６】
歪計測装置１００において、基板保持部１２０に周期パターン１３２を有する基板１３０を搭載し、回転ステージ１２６を回転させて基板１３０および参照基板１５０の周期パターン１３２、１５２を僅かに交差させた場合、重なった周期パターン１３２、１５２を撮像した画像１９２には、複数のモアレ縞１９１が現れる。モアレ縞１９１は、いずれの周期パターン１３２、１５２にも含まれていない平行な縞模様として現れる。これにより、基板１３０の歪を観測する観測段階が実行される。
【００３７】
なお、歪計測装置１００における撮像装置１７０は、図１に示したように、参照基板１５０および基板１３０を斜めから撮像する。従って、撮像装置１７０への入射光に含まれる画像は大きな台形歪みを有する。そこで、画像処理装置１８０は、撮像装置１７０から得られた画像の台形歪を補正した後に、画像表示装置１９０に表示させることが好ましい。また、モアレ縞１９１の形状から、参照基板１５０および基板１３０の間隔の分布を解析する縞解析プログラムの処理も、台形歪を補正した後の画像に対して実行することが好ましい。
【００３８】
また、周期パターン１３２そのもの直線性が完全ではない場合もある。しかしながら、４次式以下の低次で表すことができる誤差であれば、比較的容易に補償できるので差し支えない。
【００３９】
このように、歪計測方法は、基板１３０の表面に対して傾いた結像面を有する撮像装置１７０により基板１３０を撮影する撮像段階と、撮像装置１７０により得られた映像を、基板１３０の表面に平行な結像面に現れる画像に補正する補正段階とを含む観測段階を含んでもよい。これにより、画像表示装置１９０によるモニタが容易になると共に、解消縞解析プログラムにおける処理が軽減されるので正確且つ高速な処理ができる。
【００４０】
続いて、撮像装置１７０によりモアレ縞１９１を撮像して、基板１３０の歪みを計測する（ステップＳ１０６）。即ち、モアレ縞１９１の形状から、参照基板１５０および基板１３０の間隔の分布を解析する縞解析プログラムが画像処理装置１８０において実行される。
【００４１】
なお、後述する処理前の基板１３０にも若干の歪みが生じている場合もあるが、本実施形態では、この段階では基板１３０に歪みが生じていないものとする。従って、画像１９２に現れるモアレ縞１９１は、互いに平行な直線状になる。これに基づいて、画像処理装置１８０は、後述する加熱加圧処理が実行される前の基板１３０の形状を計測する。
【００４２】
また、上記の実施形態では、基板１３０を先に装填し、それに重ねて装填した参照基板１５０を通してモアレ縞１９１を観察した。しかしながら、例えば基板１３０がシリコンウエハである場合は、赤外線により基板１３０を透過させてモアレ縞１９１を観察することもできる。
【００４３】
こうして、一定の周期を有する周期パターン１３２を形成した基板１３０を保持する基板保持部１２０と、一定の周期で形成された周期パターン１５２を有する参照基板１５０を、基板１３０に重ねて保持する参照基板保持部１４０と、重なった基板１３０および参照基板１５０において、周期パターン１３２、１５２の重なりにより生じるモアレ縞１９１を撮影する撮像装置１７０と、を備え、撮像装置１７０が撮影したモアレ縞１９１の形状に基づいて基板１３０の歪を計測する歪計測装置１００が形成される。これにより、簡素な設備と簡便な方法により、基板１３０の微細な歪みを計測できる。
【００４４】
再び図３を参照すると、次に、周期パターン１３２、１５２の交差角度を変更して（ステップＳ１０７）、再び基板１３０の歪みが計測される（ステップＳ１０８）。即ち、回転ステージ１２６を動作させることにより周期パターン１３２、１５２の交差角度を変更して、図７に示したモアレ縞１９１とは異なるモアレ縞１９１を発生させる。更に、この異なるモアレ縞１９１に基づいて縞解析プログラムを実行することにより、基板１３０の歪みを再び計測する。
【００４５】
図８は、画像表示装置１９０に表示される他の画像１９２を例示する図である。この画像１９２は、図７に示した基板１３０の周期パターン１３２を、より大きな交差角度で周期パターン１５２に交差させた場合に生じ、モアレ縞１９１の本数が増加している。
【００４６】
即ち、基板１３０の大きな歪みを計測する場合は、周期パターン１３２、１５２の交差角度を小さくして、モアレ縞１９１の間隔を広くすることが好ましい。一方、基板１３０の小さな歪みを計測する場合は、周期パターン１３２、１５２の交差角度を大きくして、モアレ縞１９１の間隔を狭くすることが好ましい。
【００４７】
このように、観測段階は、基板１３０の周期パターン１３２および参照基板１５０の周期パターン１５２が交差する交差角度を変えて発生した他のモアレ縞１９１を観測する再観測段階を含んでもよい。これにより、大きさの異なる歪みをモアレ縞１９１に反映させて、歪みを正確に計測することができる。
【００４８】
再び図３を参照すると、次に、基板１３０に対して加熱加圧処理が施される（ステップＳ１０９）。即ち、基板１３０に対して施される処理の一例として、本実施形態では、基板１３０に対する加熱加圧処理が実行される。
【００４９】
図９は、加熱加圧装置２００の構造を模式的に示す図である。加熱加圧装置２００は、各々一対のプレス２１０、ウエハホルダ２２０および加熱部２３０を備える。
【００５０】
一対のウエハホルダ２２０は、それぞれの表面にウエハ１３１を保持する。一対のプレス２１０は、ウエハホルダ２２０に保持された状態で互いに向き合わされたウエハ１３１を相互に押しつける。更に、一対の加熱部２３０は、プレス２１０の各々に組み込まれ、プレス２１０およびウエハホルダ２２０を介してウエハ１３１を加熱する。
【００５１】
このような加熱加圧装置２００を用いることにより、所定の温度プロファイルに従って加熱しつつ加圧して、一対のウエハ１３１を接合する。接合されたウエハ１３１は、単一の基板１３０として取り扱うことができる。また、ウエハ１３１の各々の裏面に周期パターン１３２を予め形成しておくことにより、接合された一対のウエハ１３１もまた、周期パターン１３２を有する基板１３０として取り扱うことができる。
【００５２】
このように、基板１３０に対する処理は、例えば、ウエハ１３１を、他のウエハ１３１と重ねて加圧するプレス２１０を含む加熱加圧装置２００により実行される接合処理を含み得る。しかしながら、基板１３０に歪みを生じる処理は、加熱加圧処理に限られるわけではない。
【００５３】
また、基板１３０に対して加熱加圧処理をする場合に、加熱加圧装置２００に対して基板１３０のオリエンテーションフラット１３６がなす角度を一定にして接合処理を実行することが好ましい。これにより、加熱加圧装置２００において基板１３０に作用する圧力または熱の分布を評価することもできる。
【００５４】
再び図３を参照すると、上記のようにして、加熱加圧処理を経た基板１３０に対して、再び歪を計測する（ステップＳ１１０）。これにより、計測した基板１３０の歪みを処理前に計測した歪みと比較して、処理に起因する基板１３０の歪みを抽出できる。
【００５５】
図１０は、上記の加熱加圧処理の後に、ステップＳ１０２からステップＳ１０５までの手順を再び実行した場合に、画像表示装置１９０に表示される画像１９２を示す図である。この画像１９２においては、３本のモアレ縞１９１のうち中央の１本に変形模様１９３が生じている。
【００５６】
即ち、交差する周期パターン１３２、１５２により発生するモアレ縞１９１の周期は一定であるが、基板１３０の歪みにより周期パターン１３２、１５２の相互の位置が、周期パターン１３２、１５２と交差する方向にずれた場合は、モアレ縞１９１の間隔が変化する。変形模様１９３は、このようなモアレ縞１９１の間隔の変化により形成される。また、換言すれば、変形模様１９３に含まれるモアレ縞１９１の間隔の変化に基づいて、基板１３０の歪みを計測できる。
【００５７】
なお、基板１３０の歪みによる周期パターン１３２のずれが、周期パターン１３２に含まれるラインパターンと全く平行な場合は、変形模様１９３は生じない。しかしながら、基板１３０に生じる歪みは連続的なので、特定方向に限って歪みが生じることはない。従って、平行線により形成された周期パターン１３２により、基板１３０の平面的な歪みを有効に検出することができる。
【００５８】
これにより、変形模様１９３が生じた領域において、基板１３０に歪みが生じていることが判る。また、このような画像１９２を、画像処理装置１８０が実行する縞解析プログラムにより処理することにより、基板１３０に生じている歪みを数値的に計測できる。
【００５９】
このようにして、複数の素子を有する基板１３０に、処理が実行される前に、一定の周期を有する周期パターンを形成するパターン形成段階と、他の基板に、一定の周期を有する周期パターンを形成して参照基板を作製する参照基板準備段階と、処理を実行された基板を参照基板に重ねて、周期パターンの重なりにより生じる縞を観測する観測段階と、観測段階における観測結果から基板の歪を計測する計測段階とを備える歪計測方法が実施される。
【００６０】
図１１は、回転ステージ１２６の動作により基板１３０を回転させ（ステップＳ１０７）、図８に示した交差角度で周期パターン１３２、１５２を交差させた場合に生じるモアレ縞１９１を画像表示装置１９０に表示させた様子を示す図である。
【００６１】
図１１に示す画像１９２においては、図８に示した場合と同様に、モアレ縞１９１相互の間隔が狭くなり、図１０の場合よりも多数のモアレ縞１９１が生じている。また、加熱加圧処理により基板１３０に生じた歪みに応じて、図１０に示した画像１９２とは異なる複数の変形模様１９３が生じている。このような変形模様１９３を含む画像１９２を縞解析プログラムにより処理することにより、変形模様１９３が生じた領域において基板１３０に生じた歪みを異なるスケールで計測することができる。
【００６２】
このように、観測段階は、基板１３０に対する処理が実行される前に、基板１３０を参照基板１５０に重ねて、周期パターン１３２、１５２の重なりにより生じるモアレ縞１９１を観測する前観測段階を含み、計測段階は、前観測段階により観測されたモアレ縞１９１を、観察段階により観測されたモアレ縞１９１と比較して、処理により基板１３０に生じた歪みを検出する検出段階を含んでもよい。これにより、簡潔な設備と簡便な方法により、処理が基板１３０に与える影響を計測できる。
【００６３】
なお、周期パターン１３２、１５２が相互になす角度を２θとした場合、交差する周期パターン１３２、１５２により現れるモアレ縞１９１の周期は、周期パターン１３２、１５２のピッチの１／２θ倍に拡大される。また、周期パターン１３２、１５２が形成された基板１３０および参照基板１５０の間隔の変化も、交差する周期パターン１３２、１５２により形成されたモアレ縞１９１において１／２θ倍に拡大される。
【００６４】
従って、モアレ縞１９１のパターン周期は、下記の式１のように表される。
周期パターン１３２の歪（基板１３０の歪）／周期パターン１５２の周期
＝モアレ縞１９１の歪み／モアレ縞１９１の周期・・・式１
ここで、画像処理装置１８０において実行できる縞解析プログラムの処理限界が、モアレ縞１９１のパターン周期の１／５０程度とすると、周期パターン１５２のピッチを５μｍ以下とすることにより、基板１３０における０．１μｍの歪みを検出できる。
【００６５】
一方、基板１３０の直径が２００ｍｍとすると、周期パターン１３２、１５２の交差角度を２６秒とすることにより、２０ｍｍピッチで１０本程度のモアレ縞１９１を発生させることができる。これに対して、撮像装置１７０がライン当たり５００画素の撮像素子を備えているとすると、１０本のモアレ縞１９１の１本当たりには５０画素を充てることができる。この場合、パターン周期の１／５０が、撮像素子の１画素に当たり、モアレ縞１９１を有効に検出できる解像度が得られる。これは、５μｍピッチの周期パターン１３２の歪みを、２０ｍｍピッチのモアレ縞１９１から検出するので、歪みを４０００倍に拡大して計測したことになる。
【００６６】
図１２は、基板１３０に形成される周期パターン１３２の他の例を示す図である。図１２（ａ）に示すように、基板１３０は、シリコンウエハ１３４と、シリコンウエハ１３４の上面に形成された周期パターン１３２とを有する。周期パターン１３２は、オリエンテーションフラット１３６に対して平行な複数のラインパターンを含む。
【００６７】
また、図１２（ｂ）に示すように、基板１３０は、シリコンウエハ１３４の下面に形成された周期パターン１３２をも有する。周期パターン１３２は、オリエンテーションフラット１３６に対して直交する複数のラインパターンを含む。
【００６８】
このように、基板１３０に周期パターン１３２を形成するパターン形成段階において、周期パターン１３２を、基板１３０の表面および裏面にそれぞれ形成する段階を含んでもよい。また、観測段階は、基板１３０の表面および裏面に対してそれぞれ実行されてもよい。これにより、基板１３０の表面および裏面について個々に歪を計測できる。更に、図１２に示す例では、基板１３０の表面および裏面にそれぞれ形成された周期パターン１３２が互いに直交する例を示したが、これに代えて、直交以外の角度で互いに交差する周期パターン、または、互いに平行な周期パターンがそれぞれ基板１３０の表面及び裏面に形成されてもよい。
【００６９】
図１３は、参照基板１５０に形成される他の周期パターン１５２を示す図である。この参照基板１５０は、図１２に示したように両面に周期パターン１３２を形成された基板１３０に対応して調製される。
【００７０】
この参照基板１５０は、方形のガラス基板１５４と、その各辺に対して平行に形成された格子状の周期パターン１５２とを有する。格子状の周期パターン１５２は、互いに直交する２つの方向について周期性を有する。これにより、図１２に示した表裏に周期パターン１３２を有する基板１３０の表裏いずれに対しても、ひとつの参照基板１５０の共通の周期パターン１５２を用いてモアレ縞１９１を発生させることができる。
【００７１】
このように、参照基板１５０は、互いに交差する２組の周期パターンを有してもよい。これにより、異なる周期パターン１３２を有する基板１３０の歪みを、単一の参照基板１５０を使用して計測できる。
【００７２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。また、上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることが当業者に明らかである。更に、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】歪計測装置１００の構造を模式的に示す断面図である。
【図２】参照基板１５０に形成される周期パターン１５２の一例を示す図である。
【図３】歪計測装方法の手順を示す流れ図である。
【図４】基板１３０に形成される周期パターン１３２の一例を示す図である。
【図５】歪計測装置１００における基板１３０の位置決め方法を示す図である。
【図６】歪計測装置１００における参照基板１５０の位置決め方法を示す図である。
【図７】画像表示装置１９０に表示される画像１９２を示す図である。
【図８】画像表示装置１９０に表示される他の画像１９２を示す図である。
【図９】加熱加圧装置２００の構造を模式的に示す図である。
【図１０】処理後に画像表示装置１９０に表示される画像１９２を示す図である。
【図１１】処理後に画像表示装置１９０に表示される他の画像１９２を示す図である。
【図１２】基板１３０に形成される周期パターン１３２の他の例を示す図である。
【図１３】参照基板１５０に形成される周期パターン１５２の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１００  歪計測装置、１１０  基盤、１１２  カバー、１２０  基板保持部、１２１、１４１  当接部材、１２２  チルトステージ、１２３、１４３  突き当て部材、１２４  昇降ステージ、１２６  回転ステージ、１３０  基板、１３１  ウエハ、１３２、１５２  周期パターン、１３４  ウエハ、１３６  オリエンテーションフラット、１４０  参照基板保持部、１４２  支柱、１５０  参照基板、１５４  ガラス基板、１６０  照明部、１７０  撮像装置、１８０  画像処理装置、１９０  画像表示装置、１９１  縞、１９２  画像、１９３  変形模様、２００  加熱加圧装置、２１０  プレス、２２０  ウエハホルダ、２３０  加熱部
【図１】
2014033215.tif 000003
【図２】
2014033215.tif 000004
【図３】
2014033215.tif 000005
【図４】
2014033215.tif 000006
【図５】
2014033215.tif 000007
【図６】
2014033215.tif 000008
【図７】
2014033215.tif 000009
【図８】
2014033215.tif 000010
【図９】
2014033215.tif 000011
【図１０】
2014033215.tif 000012
【図１１】
2014033215.tif 000013
【図１２】
2014033215.tif 000014
【図１３】
2014033215.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成25年9月19日(2013.9.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素子が形成される基板に、処理が実行される前に、一定の周期を有する周期パターンを形成するパターン形成段階と、
一定の周期を有する周期パターンが形成された参照基板を準備する参照基板準備段階と、
前記処理を実行された前記基板を前記参照基板に重ねて、周期パターンの重なりにより生じる縞を観測する観測段階と、
前記観測段階における観測結果から前記基板の歪を計測する計測段階と
を備える歪計測方法。