(57)【要約】      （修正有）【課題】搭載や取り外しが水平方向で行い、垂直方向において処理又は計測を行う為に半導体ウェーハ又は薄い材料のプレートを支持する装置を提供する。【解決手段】ウェーハの両側面が露出するように開口３２をデザインしたパレットフレーム３０を有し、ウェーハ１００はパレット内へ搭載され、開口内へ少しだけ突き出している三つの固定レスト部材上に落ち着く。パレット上の可動クランプ部材は、対応するレスト部材に近づいたり遠ざかったりする運動をするように位置する。二つの円筒形レストピンは開口３２の中心軸に平行な軸上に位置し、パレット３０が垂直の位置に回転した時にウェーハ１００が重力でレストピン上に落ち着くのを可能にする。ウェーハ１００の形状に影響を及ぼし得る機械的ストレスを引き起こす事なくウェーハ１００の装置内での強固な物理的抑制を保証すると共にウェーハ１００の機械的振動の影響を最小にする為の対策６０を施す。【選択図】図２
2004320015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測システムにおいて比較的薄いウェーハの材料を垂直に配置する為の装置であって：
配置されるウェーハ（１００）の外径/幅/長さに等しいかそれ以上の寸法の開口部を包囲するフレーム（３０）と；
該フレーム内の該開口（３２）のエッジに間隔を置いて固定され該開口に突き出している三つのレスト部材（９８）と；
該フレーム上で（５０、５２、５４を介して）該対応する固定レスト部材（９８）方向に向かったり、それから遠ざかったりするように位置して、ウェーハ（１００）を該レスト部材（９８）と該可動クランプ部材（９０）の間で締め付ける事によって該フレームの該開口（３２）内の適所に保持する三つの可動クランプ部材（９０）と；
該フレームの開口部の一側面上に位置して、ウェーハの搭載/取り外し時の水平の位置から垂直位置に該フレーム（３０）を９０度回転する時にウェーハ（１００）を支持する二つの固定レストピン（９２）と；
により特徴付けられる装置。
【請求項２】
前記三つのレスト部材（９８）の各々とそれらに対応する各々の可動クランプ部材（９０）がクランプステーション（５６、５７、５８）を備え、該クランプステーションの各々が該ウェーハの厚みを通して対向力を与える、
ことを更に特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記三つのレスト部材（９８）の中の二つが、前記２つの固定レストピン（９２）の中の異なる１つの直ぐ隣に位置する、
ことを更に特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記三つの固定レスト部材（９８）の各々が、前記フレーム（３０）が水平の位置にある時にそこに支持されるウェーハ（１００）の表面に正接な湾曲した表面を有し、対応する前記三つの可動クランプ部材（９０）の各々が該支持されたウェーハの表面に平行な平面に正接な湾曲した表面を含む、
ことを更に特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記三つの固定レスト部材（９８）は半球形又は半円筒形のパッドであり、前記三つの可動クランプ部材（９０）は各々対応する半球形又は半円筒形のパッドであり、その各々は該対応する固定レスト部材（９８）の各々がウェーハに接触する平面に直角な経路に沿って動く、
ことを更に特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記三つの可動クランプ部材（９０）は対応する前記三つの固定レスト部材（９８）の方向に、予め定めた力でばねにより偏向（８８を介して）されている、
ことを更に特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記フレームの開口は円形の開口（３２）である、
ことを更に特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記二つの固定レストピン（９２）は、前記フレーム（３０）が垂直位置に回転した時、前記装置内で支持されたウェーハの第三及び第四四分円内で対称的にお互いの反対に位置する、
ことを更に特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記可動クランプ部材（９０）と前記固定レスト部材（９８）の間の対向締め付け力は、前記フレーム（３０）が垂直位置に回転した時にそこに支持されているウェーハ（１００）が重力によって移動して前記二つの固定レストピン（９２）に接触する事ができるものである、
ことを更に特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記三つのレスト部材（９８）の中の二つは前記二つの固定レストピン（９２）の中の異なる１つの直ぐ隣に位置する、
ことを更に特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記三つのレスト部材（９８）の各々とそれらに対応する各々の可動クランプ部材（９０）がクランプステーション（５６、５７、５８）を備え、該クランプステーションの各々が該ウェーハの厚みを通して対向力を与える、
ことを更に特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記可動クランプ部材（９０）と前記固定レスト部材（９８）の間の対向締め付け力は、前記フレーム（３０）が垂直位置に回転した時にそこに支持されているウェーハ（１００）が重力によって移動して前記二つの固定レストピン（９２）に接触する事ができるものである、
ことを更に特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記三つの可動クランプ部材（９０）は対応する前記三つの固定レスト部材（９８）の方向に、予め定めた力でばねによって偏向（８８を介して）されている、
ことを更に特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記可動クランプ部材（９０）と前記固定レスト部材（９８）の間の対向締め付け力は、前記フレーム（３０）が垂直位置に回転した時にそこに支持されているウェーハ（１００）が重力によって移動して前記二つの固定レストピン（９２）に接触する事ができるものである、
ことを更に特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記フレームの開口が円形の開口（３２）である、
ことを更に特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記三つの固定レスト部材（９８）は半球形又は半円筒形のパッドであり、前記三つの可動クランプ部材（９０）は各々対応するパッドであり、その各々は対応する固定レスト部材（９８）の各々がウェーハに接触する平面に直角な経路に沿って動く、
ことを更に特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記フレームの開口が円形の開口（３２）である、
ことを更に特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記三つのレスト部材（９８）の中の二つは前記二つの固定レストピン（９２）の中の異なる１つの直ぐ隣に位置する、
ことを更に特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記フレーム内で支持されたウェーハ（１００）のエッジと接触させる、該フレーム（３０）に接続された可動減衰部材（１１８）を含む、
ことを更に特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
前記可動減衰部材（１１８）は前記フレーム上に位置し、そこで前記開口（３２）に突き出ている、
ことを更に特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記可動減衰部材（１１８）は始動して、事前に定めた時間間隔でウェーハ（１００）のエッジと接触する、
ことを更に特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
該フレーム（３０）に接続し、該フレームの振動を減衰するための手段（２００、３０２）、
により更に特徴付けられる請求項１９に記載の装置。
【請求項２３】
前記減衰するための手段は少なくとも一つの補助質量ダンパ（２００）を含む、
ことを更に特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記減衰するための手段は拘束層ダンパ（３０２）を含む、
ことを更に特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】
該フレームに接続し、該フレームの振動を減衰するための手段（２００、３０２）、
により更に特徴付けられる請求項１に記載の装置。
【請求項２６】
前記減衰するための手段は少なくとも一つの補助質量ダンパ（２００）を含む、
ことを更に特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記減衰するための手段は拘束層ダンパ（３０２）を含む、
ことを更に特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２８】
前記減衰するための手段は更に拘束層ダンパ（３０２）を含む、
ことを更に特徴とする請求項２６に記載の装置。
【請求項２９】
計測システムにおけるイメージングの為に比較的薄い材料のウェーハを垂直に配置する方法であって：
配置するウェーハ（１００）の外周寸法と等しいかそれ以上の寸法の開口（３２）を包囲するフレーム（３０）を提供し；
該フレーム（３０）を水平位置に向け；
該開口（３２）のエッジに間隔を置いて配置されたレスト部材（９８）上の該フレーム内の開口（３２）内でウェーハを締め付け；
該フレームを水平位置から垂直位置へ回転し；
該ウェーハ（１００）が垂直位置にある時に、該フレームの底部で該開口（３２）内に間隔を置いて突き出ている固定された一対のレストピン（９２）上に該ウェーハ（１００）が重力で移動して載置されることを可能にする；
ことを特徴とする方法。
【請求項３０】
前記ウェーハを締め付けるステップが、該ウェーハの厚みを直接通して前記固定レスト部材（９８）と可動クランプ部材（９０）間で予め定めた力で該ウェーハを締め付ける事を有する、
ことを更に特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記フレーム（３０）が垂直位置に回転した時に該ウェーハ（１００）が重力で移動して前記レストピン（９２）上に載置されることを可能にする前記ステップが更に、そのような移動を可能にするに足るだけの充分弱い力で（９０を介して）該ウェーハを締め付ける事を含む、
ことを更に特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記レストピン（９２）を前記クランプ部材（９８）の中の二つに隣接させて位置させるステップを含む、
ことを更に特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
（２００と３０２を介して）前記フレームの振動を減衰するステップ、
によって更に特徴付けられる請求項２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
＜発明の背景＞
この発明は、半導体ウェーハのような、相対応する平行表面を有する比較的薄い材料のプレートを計測システム内において処理したりテストしたりする為に支持する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェーハなどのような、半導体ウェーハから装置を製造する場合、生産と品質コントロール工程でウェーハの特性（例えば、その平坦度、その厚さ、及びその他の特性）の正確な知識を必要とする。特に重要な事は、ウェーハ表面上の全ての点における形状と厚さの計測に関連して、該ウェーハの表面の精確なプロファイルである。多くの場合、現在の工程では、そのようなウェーハの表裏面両方のプロファイリングと平坦度の計測を必要とする。
【０００３】
過去には、厚さ変化の計測は、米国特許（Abbe No. 4,860,229）に公開されているような、容量性プローブや類似の手段で成し遂げていた。この特許で公開されているように、ウェーハは平坦度ステーション内の回転可能な真空チャック上に取り付けられる；そして、該ウェーハをチャックの下で回転させる時に該ウェーハの厚さを示す出力を発生する位置に容量性プローブが置かれる。該容量性厚さセンサによって与えられたデータは、次に該ウェーハの平坦度プロファイルを計算する為にプロセッサに入力される。
【０００４】
半導体の光学的プロファイリングもまた、位相シフトを用いてウェーハのプロファイルを生成する干渉計システムの手段に影響されて来た。過去に用いられたシステムでは、そのようなプロファイリングには典型的に真空チャックを導入して、見掛け上は平たい面であるウェーハの反対側の面を引き付ける事によって該ウェーハを支持した。しかし、ウェーハは大変しなやかなので、該真空チャック表面のどんな平面変化も直接ウェーハに伝わる。更に、もし該ウェーハ自体が弓なりに曲がっていると、真空チャックによるウェーハの引き付けが該曲がりを除くであろう；従って、該ウェーハが実際に存在する形での精確なプロファイル又は平坦度の計測は行われない。現在製造されるウェーハの直径は常に増大しており、その多くは200mmから300mm（約 8" から 12"）の範囲である;  従って、そのようなウェーハが表面上に置かれたりエッジで水平に支えられたりすると重力の影響によって撓みがちであり、平坦度やプロファイルを精確に計測する事は、不可能ではないとしても、難しくなる。ウェーハのこの変形は計測結果に入り込むかも知れない;そうなると、平坦度や厚さは充分な精度で求められない。
【０００５】
プロファイリング又は計測をする時にウェーハを真空チャックで支える場合のもう一つの問題は、容量性計測を用いようと干渉計光学計測を用いようと、真空チャックとそれに近接するウェーハの表面との間に物理的接触がある事である。これは真空チャック自体からウェーハに欠陥を与える原因になる。
【０００６】
現在の半導体の工程では、半導体ウェーハの両面を研磨する事が頻繁に要求される。従って、平坦度計測とプロファイリングを両面に行う事が望ましい。過去には干渉計を用いて、ウェーハを前に述べたように例えば真空チャック内の一箇所で支えて該ウェーハの一方の面を光学的にスキャン出来るようにして、これを達成した。ウェーハの一方の面をスキャンし終わった後、ウェーハは物理的に反転されて干渉計内に戻され、反対側をスキャンした。このシーケンシャルな工程が時間を喰う事は明白である。ウェーハの移動や物理的な再配置が必要であると全体の工程が潜在的エラーを受けやすくなるから、そういった操作は、ウェーハの精確な厚さ変化計測値を求める事をも非常に難しくする。ウェーハの対向側面の平坦度計測やプロファイリングをシーケンシャルに行うには、一方の面だけの平坦度計測やプロファイリングを行う場合の二倍以上の時間が掛かる。
【０００７】
アベ（Abe Nos. 5,995,226 and 6,504,615）の二つの米国特許は、半導体ウェーハの両面を同時に計測する為の光学装置を趣旨としている。開示されたこれら両方の特許ではウェーハは二つの同一の干渉計の間に垂直に置かれ、ウェーハの対向表裏面の平坦度とプロファイルの信号は一つ、又は、一対のコンピュータに送られる。これらの特許の何れにも、ウェーハを垂直に支持してその両面を同時に光学的に、又は、干渉計によって計測する事を可能にする事は開示されていない。
【０００８】
二つの国際知的財産機構の特許（Mueller et al., No. WO 01/77612 A1と Sullivan et al., No. WO 00/79245 A1）は同様な目的の為の光学的装置を趣旨としている。そこでは、半導体ウェーハを垂直に設置した状態でその両面を同時に光学的に分析する。それら両者の特許には、正接に据え付けられた球形か半球形の接点を有し、支持盤に充分共有面になるように配置されたクリップからなるオン・エッジ三点端運動学的据付台を用いてウェーハを支持する方法が開示されている。そこでは該クリップは、ウェーハの形状の多少の不規則性に対処できるように調整可能である。そこには、クリップ調整の方法や装置に関する開示も、ウェーハを該クリップに取付けたり外したりする為の方法や装置に関する開示も、通常の製造時のウェーハの厚さや直径の変化の補正の方法や装置に関する開示も何もない。
【０００９】
ウェーハの形状計測に関する重要な要求事項は、本質的な形状、即ち、外力の影響を受けないウェーハの形状、の計測である。薄い大直径のウェーハは、重力や支持機構から来る力など外力によって変形されやすい。重力による影響は、重力ベクトルがウェーハ面に整合するように該ウェーハを垂直に設置する事によって最小限になる。しかし、標準のウェーハ支持装置は、ウェーハを水平方向に扱う。尚、支持機のウェーハ形状への影響を回避又は最小限にする為には、該支持機構のデザインに特別な注意を払わなければならない。
【００１０】
非常に敏感な計測システムでは、ウェーハ又はテスト部品の振動は計測工程に有害である。ウェーハの主な振動モードは、ウェーハ面に対して垂直な軌跡を有する曲がり振動からなる。即ち、ウェーハ形状は振動中変動する。従って、ウェーハ形状への影響を最小限にするような据付台は簡単にウェーハの振動に影響を及ぼす事はできない。周囲の振動は計測工程では常に存在し、音響的及び地震によって起こる周期的な変位の源は数多い；それらは、施設の基礎や床、壁、空調制御システム、付近の処理機器や機械、そして、特定の計測工程を行う為に支持する装置や機構自体から継続的にそして思いがけなく発生するかも知れない。能動的に振動を減衰させた軸受け装置や支持機及び数限りない受動的振動減衰機など、計測工程での振動の影響を減ずる為に数多くの減衰方法が導入されるが、エネルギー全部が消滅してウェーハに届かなくなる訳ではない。それに加え、ウェーハの近辺の空気の運動が該ウェーハに直接振動を及ぼし、そのエッジで支えられる大きくて薄い半硬堅な材質のシートは共振薄膜になり得る。
【００１１】
ウェーハ又は薄膜対象物への変形圧力の影響を最小限に維持しながら安定して精確に垂直方向に支持すると共に、干渉計プロファイリングのような引き続く処理の為に該対象物の接点における振動を更に減衰させながら該支持機への環境からの振動の伝導を減衰させる装置を提供する事が望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
＜発明の概要＞
この発明目的は、比較的薄いシート、又は、ウェーハなどの材料を配置する為に、改良した装置を提供する事である。
【００１３】
この発明のもう一つの目的は、計測システムにおけるテスト及び/又は処理の為に比較的薄いシート又はウェーハの材料を垂直方向に配置する為に、改良した装置を提供する事である。
【００１４】
この発明のもう一つの目的は、比較的薄いシート又はウェーハの材料の変形量を最小限に保ちながらそれを垂直方向に支持する為の運搬及び配置用パレットを提供する事である。
【００１５】
この発明の更にもう一つの目的は、比較的大きな直径の半導体材料のウェーハのエッジを適所でその厚さを通して（即ち、対抗する力で）直接掴むクランプ及びレスト部材を有し、該ウェーハを垂直に回転させた時にウェーハに変形圧力が掛からないようにそれを支持できるように選定された力を有する、該ウェーハの両対向面を開口部に露出させて受け入れる為のパレットを提供する事である。
【００１６】
この発明の又もう一つの目的は、音響的及び地震によって起こる振動の持続及び／又は振幅を減ずる事によってウェーハへの振動の影響を最小限にする為の、ウェーハ支持パレットの振動減衰機能を提供する事である。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一実施例では、干渉計システムでイメージングする為に研磨された半導体ウェーハのような比較的薄いウェーハを垂直に配置する装置は、該ウェーハの外径または幅/長さの寸法と等しいかそれ以上の開口部を囲むフレームを含む。最初、該フレームは水平方向に位置する;そして、ウェーハは開口部の上方から水平に配置され、次に下げられて、該開口部のエッジに間隔を以って置かれた三つのレスト部材上に落ち着く。直径的に該に対向する対応するクランプ部材が次に動かされて、該レスト部材とクランプ部材との間で該ウェーハを掴む。該フレームは次に垂直位置に回転され、該ウェーハを二つのレストピン上で垂直方向に支持する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
＜詳細な説明＞
図面を参照する。同等又は類似の構成部分を指定する為に、異なる図面に渡って同じ参照番号を用いる。しかし図面の説明に入る前に、前記様々な図に示す装置が用いられる環境について更に触れる事が物の順序だと考える。
【００１９】
半導体ウェーハは更に大きな直径で作られ続けている。現在生産されている半導体ウェーハは直径が200mmから300mmで、厚さが約750ミクロンである。ウェーハから作られるチップ上に形成される高密度電子回路を処理するには両表面は重要であるから、ウェーハによっては表と裏の両表面は滑らかかつ平らに仕上げる為に研磨される。両面を研磨された半導体ウェーハの両表面の平坦度計測とプロファイリングが望まれる;そして次の処理ステップの為に、該ウェーハの表面の全ての点に渡る厚さ変化の計測値を求める事も望ましい。過去には容量性センサで充分だったが、そのようなセンサで達成できる高精度性と空間解像度には限度があり、将来のウェーハの要求度には不充分になりつつある。結果として、比較的大きな直径の薄膜ウェーハには、光学的干渉計プロファイリングと厚さ判定を行う事が望ましい。
【００２０】
上に述べたように、そのようなウェーハの両面をプロファイル又はマップする必要がある事実とウェーハの物理的特性を考慮した場合、精確で比較的高速な計測をする為には、ウェーハを台やテーブル上に水平方向に置くと言う考えは排除される。又、上下（前後）の表面を同時に干渉計の光学系に向けれるように、ウェーハをその周囲だけで支える事が必要である。従って、軸上の撓みを最小にする為にウェーハを垂直に配置する事が要求される。同時に、機械的圧迫や振動の影響を最小にし、安定性と配置の反復性を最大にするような方法でウェーハを押さえなければならない。本発明はこれらの目的を達成する為にデザインされた。
【００２１】
図１と２は、半導体ウェーハ又は磁気ディスク基盤やゲージブロックのようなその他の研磨された半透明のプレートを移動及び配置するのに使われるパレット又はフレーム３０の二つの異なる位置を示す。支持テーブル２０は、支えパレット３０を用いた該干渉計システムの位置の近くに水平に位置する。
【００２２】
図３に最もはっきりと示すように、パレット３０は、垂直ポスト３６上に支持され、テーブル２０の上方でウェーハパレット３０の一端に間隔を置いて取り付けられた一対のクランプ又は支え顎３９と４０を有するクランプ装置３８を含むクランプ機構によって保持される。パレットクランプ装置３８はポスト３６の一端のピボット３７で回転し、パレット３０が図１に示す水平方向から図２に示す垂直方向への移動するのを可能にする。一旦パレット３０が図２に示す方位になれば、パレット３０は、更に該ウェーハをテストする為に、装置（図示せず）によって干渉計（図示せず）内に移動される。本発明の一実施例は、ウェーハ１００を搭載して適所に保持し、干渉計プロファイリング、厚さ計測、又はその他の作業を行う為にウェーハ１００を更に他の装置に送る方法を示す。
【００２３】
図１と２に示すように、パレット３０は、それを直接貫通して形成される比較的大きな円形開口３２を有する。半導体ウェーハ１００又はその他適当な研磨されたプレートが該干渉計装置内での引き続く処理の為に装着されて用意されるのは、この開口内でである。
【００２４】
図１と２に示すように、テーブル２０はそれを貫通する複数の穴２２を有する。テーブル２０の最上部で間隔をおいて三点に配置されているのはソレノイド５０、５２、及び５４であり、各々図２(及び図３の右手のソレノイド５２と５４)に示す位置から上に向かって図３のソレノイド５０で示す位置に拡張できる垂直方向のピストンを有する。これらのソレノイドとそれらの拡張ピストンは、クランプアセンブリ又はステーション５６、５８、及び５７の部分として形成された、スプリングを搭載したクランプ要素またはクランプ顎の下に各々対応して位置する。これらのクランプアセンブリは、図１０で更に詳細に示されている。そして又、それら三つとも全て図１と２に示されている。パレット３０が図２と１０に示すように垂直の位置に向けられた時に該二つのクランプアセンブリ又はステーション５６と５７が円形開口３２の第三第四の四分円内で対照的に反対の位置にある事と、図２と１０で最も明白に示すように、該クランプアセンブリ又はステーション５８がパレット３０内の開口３２の最上部に直接位置する事は有利であると言う事に、注意されたい。
【００２５】
図３に示すように、パレット３０がテーブル２０の上方で水平に保持される時、該左端は（図２、３、１０に示すように）突起２３を含む。これはテーブル２０の右端の中央上に位置する支持部分２１内のレセプタクルに挿入されており、半導体ウェーハ１００又はその他の基板を更に取り扱う為にパレット３０内に搭載したり外したりする時にパレット３０の左側を安定させる。
【００２６】
ウェーハ１００又はその他の基板を更に処理する為に該パレット内に搭載する場合、ソレノイド５０、５２、及び５４を操作して、図３でソレノイド５０の例を用いて示す位置に該アクチュエータを上起させる。次に該アクチュエータが各アセンブリ５６、５７、５８内のスプリングを備えたブロック８４の底を押し、図３のクランプアセンブリ又はステーション５６の例で示す位置に該クランプの可動エレメントを上起させる。図３では該クランプステーションの中一つだけを上起して示す;しかし、三つのソレノイド５０、５２、５４は全て同時に操作され、クランプステーション５６、５７、５８の可動部は図３のステーション５６の例で示す位置に上起する事を理解されたい。
【００２７】
クランプ部材８８、９０が上部の位置に上起すると、半導体ウェーハ１００又は磁気ディスクなどのようなその他のディスクは次に（図１に示すように）右から左へ移動して、開口３２の上方のクランプステーション５６、５７、５８の可動部８８、９０の下にディスク１００を配置する。ウェーハ１００は次に該開口内に置かれ、該ウェーハのエッジは三つのステーション５６、５７、５８の各々の箇所で三つの固定半球又は半円筒形のパッド９８上の三つの支点上に落ち着く。パッド９８は開口３２内に多少入り込んでいる;従って、該ディスク又はウェーハ１００の端の直ぐ近辺の平たい部分は該開口内の三つの固定パッド９８上に落ち着き、ウェーハ１００のエッジの残りの部分を含むウェーハ１００の残りの部分は開口３２内で完全に露出されるので、本質的に該ウェーハの全表面の干渉計プロファイリングが可能になる。
【００２８】
図４はクランプステーション５６、５７、５８の可動部の機械的構造の構築を図解する。該クランプステーションは全て同一であるので;図４に一つだけ示す。該クランプステーションはフレーム又は基礎部７０からなり、適当なファスナーの手段でパレットフレーム３０の主部に取付けられており、該フレームを図１０に示す位置に方向付ける。このフレームは、周りにコイルスプリングを施した柱７３と７５（図５と６）を各々支える、間隔を置いて取付けられた耳７２と７４の対を含む。これらのスプリングは、耳７２、７４とそれらに対応する可動ブロック８４に取付けられた耳８５、８７の間に填められている;従って、図４の検証から明らかなように、ブロック８４は固定フレーム７０に対して相対的に上下に運動できる。図４のアセンブリの構成は、ソレノイド５０、５２、５４のアクチュエータピストンが引っ込んでいる状態を示す。しかし、該ソレノイド５０、５２、５４のアクチュエータピストンが図３のソレノイド５０の例で示すように伸びている時には、該対応するソレノイドのアクチュエータピストンは対応するブロック８４の底を押してスプリング８０と８２の活動に逆らいながら該クランプアセンブリの可動部を押し上げ、図３及び図５に更に詳細に示す位置にブロック８４を上起させる。
【００２９】
各ステーション５６、５７及び５８のブロック８４は、ブロック８４に確実に取付けられた、又は接着された板ばねホールダ８６を備える。引き続き、ホールダ８６には板ばね８８の一端（図４ではその左端を示す）が締め付けられており、その反対の端の下側には半円筒形又は半球形のクランプ部材９０が取付けられている。図５と６は図４の部分的アセンブリと、二つの操作状態又は位置においてそれと一緒に作動するその他の構成部を示す。図５は該部分的アセンブリが上起された状態又は上方の位置に有るところを示すが、図３のソレノイド５０の例で示すようなアクチュエータピストンの活動によってスプリング８０と８２は圧縮され、ブロック８４はフレーム７０に対して相対的に上方に押し上げられて可動クランプ部材９０を図５に示す位置に上起させる。
【００３０】
各クランプステーション５６、５７、５８には、部分的円筒又は球形に形成され固定されたレスト部材９８に対応して、その真上に、しかも同軸上にクランプ部材９０が配置されている。レスト部材９８は、部分的円筒形に形成されたレストピン９２の外周に取り付けられたブロック９６によって保持されている。ピン９２は、図５と６の両方に図解するように、ファスナ９４によってパレット３０に締め付けられ、少しだけ開口３２内へ突き出ている。
【００３１】
図５に示すように、クランプ部材９０が板ばね８８によって上方の位置に上起された状態においてBrooks FX3000 FabExpress Handlerのような従来の適当な操作機を用いて、下方に固定された支持パッド９８とそれに対応するクランプ部材９０の間の位置にウェーハ１００を水平に移動する事が出来る。一旦ウェーハ１００が該操作機によって図１に示す開口３２の上方の図６に示す位置に移動されると、ソレノイド５０、５２及び５４が解放されてブロック８４がその最下位に降下し、そこでその半円筒又は半球形の可動クランプ部材９０は図６に示すように、ウェーハ１００の最上部を押さえ、可動クランプ部材９０の下側面と固定されたレストパッド９８の外周の上方部との間で該ウェーハのエッジを掴む。先に述べたように、（該装置が水平に位置している時）部材９０とパッド９８の各々の中心は、垂直線上でお互いに真向かいに位置する;従って部材９０とパッド９８がウェーハ１００の両側に接触する位置で該ウェーハに掛かる圧力は、該ウェーハに対する放射状負荷又は曲げモーメントなどが一切ない、直接の圧縮力である。圧縮負荷だけがウェーハ１００の材料を横切って観察される。
【００３２】
可動クランプ部材９０を図６に示すように該ウェーハの上部表面に接触させて配置する該可動部は板ばね８８によってバネ荷重され、三つのステーション５６、５７、５８の所に存在する三つの固定されたレストパッド９８と該ウェーハの表面との間の接触を確実にするに足るだけの力でウェーハ１００を押さえる。該スプリングが与える力は典型的に約３０グラムの範囲である;従って、過度の締め付けを防止しながらも、システムが扱う異なるウェーハ１００の厚さ変化を補正する事が出来る。
【００３３】
図７、８、９は、今述べた操作においてウェーハ１００を適所に保持し、位置合わせし、固定するなど、異なるステージの図解である。図７は、先に図３のソレノイド５０の例で述べた操作手段によって図７に示される位置で上方向に保持された板ばね８８の端の可動クランプ部材９０の下の固定されたレストパッド９８の上方をウェーハ１００が移動する時の該部分の相対的位置を示す。一旦ウェーハ１００が適所に配置されるとソレノイド５０、５２、５４が先に述べたように解放され、ブロック８４が図６に示す位置に落ち着く事が出来る。これは図８に図解されている;そしてウェーハ１００のエッジは、丸くなった、又は、はすになったエッジの部分の直ぐ内側の平たい部分で、固定されたレストパッド９８と可動クランプ部材９０との間にはさまる。図８では、これらは全て誇張されている。
【００３４】
注意されたい事は、図７、８、９は精確な寸法で描かれておらず、三つのクランプステーション５６、５７、５８でウェーハ１００をはさみ、引き続く操作の最中にそのエッジで該ウェーハを保持するのに使われる部分の相対的操作を描写するためのものであることである。図８でもう一つ注意されたい事は、典型的なウェーハ１００は、最初上に述べた方法で開口３２内に配置され次に図６と８で示すようにクランプではさまれる時、該円形支持器又はレストピン９２に接触するかも知れないし、しないかも知れないと言う事である。何故なら、そのピンは、該ウェーハが図１に示す水平の位置で搭載される時、その軸に垂直に向いているからである。
【００３５】
該可動クランプ部材がウェーハ１００側で対応する平たい表面のどこにも接触する事が許されない場合は、図１３に示すように替わりの形状のクランプ部材を用いる事が出来る。例えばクランプ部材９０（図７、８、９）を線形で楔形のクランプ部材１９０に置き換えれば、ウェーハ１００のエッジ形状だけがクランプ部材１９０に接触する。それでもウェーハ１００は、該パレットが垂直方向に回転する時に重力に否応無しに引っ張られてレストピン９２へ移動するかも知れないが、ウェーハ１００の底面に接触するレスト部材９８接点とウェーハ１００のエッジ形状に接触するクランプ部材１９０の接触点（point of tangency）との間に小さなモーメントが与えられる。図１３に示すように、クランプ部材１９０の角度、又は、斜角は約５度である。
【００３６】
上に述べたウェーハ１００の搭載に引き続いて、パレット３０は図２に示すように機構３６、３８、３９及び４０によって垂直方向に回転される。この為ステーション５６と５７の部分的円筒形のレストピン９２は、図２に示すように、開口３２の第三と第四の四分円（そしてそれ故に、ウェーハ１００の第三と第四の四分円）に位置するようになる。これが起こると、もしウェーハ１００がまだレストピン９２に接触していなければ図９の矢印で示すようにウェーハ１００は滑り落ち、ウェーハエッジとタンジェントに接触するレストピン９２の表面に接触する。そうすると、該ウェーハを開口３２内に特定の開口フィールドへセンタリング及び押さえる時にステーション５６と５７でレストピン９２に重量が掛かる。レストピン９２は、特定のパレット３０で扱われる規定許容寸法内の直径の全てのウェーハ１００の為の二点基準を提供する。
【００３７】
注意されたい事は、部材９０と９８の間に加えられる締め付け力はウェーハ自体を拘束する為のものではなく、単に該パレットの開口３２内で該ウェーハの垂直方向の拘束だけをする為である。該ウェーハの底エッジの配置操作は、ステーション５６と５７でのピン９２に影響される。もしパレット３０が（ウェーハ１００の搭載や取り外しの為に）水平の位置にある時にウェーハ１００がピン９２に接触していなければ、パレット３０が垂直位置に移動する時、クランプ９０/９８は該ウェーハが重力で滑り落ちてレストピン９２に接触する事を許す。ウェーハ１００はレストピン９２から放射状負荷を受けるが、その合計はウェーハ１００の重量を超えない。
【００３８】
図１０は、パレット３０が垂直方向位置にある時のウェーハ１００の位置を図解するが、ウェーハ１００の下部エッジがステーション５６と５７の所に位置する該レストピン上に落ち着く事をはっきりと示している。ステーション５６、５７、５８は、その各々でサポートレスト部材９８に対してウェーハ１００を同時に保持する;従って、一旦ステーション５６、５７、５８の構成部の調整が全て終われば、パレット３０内の穴３２に対するウェーハ１００のオリエンテーションは固定され、求まる。注意されたい事は、ウェーハ１００の直径は、その表面全体を干渉計装置に露出する為に、穴３２の直径と等しいかそれ以下である。そして、異なるウェーハ１００を干渉計テスト装置内に配置する場合でも、一貫したオリエンテーションが保たれる。
【００３９】
パレット３０のようなパレットが干渉計装置内に配置されると、クランプ３９と４０の手段によるパレット３０の取り扱いや取り外しから来る振動がウェーハ１００又はその他の基板に充分な振動を与える。従って、精確な計測値を求めるには該振動が収まるのを待たなければならず、比較的長い時間が必要になる。
【００４０】
ホストの計測システムから該パレットに連続的に伝わる振動もまた、計測に不利に影響し得る。更に、ウェーハの周りの空気から直接伝わる音響ノイズは該ウェーハの振動の一因になる。従って、振動ダンパ装置を直接パレット内に含む事が望ましい。そのようなダンパ装置を図１４から１９に示す。
【００４１】
パレットの振動を減衰させる為に、機械的ダンパを直接パレットフレーム内に統合する。振動のタイプとスペースの制約に従って、二種類のタイプのダンパを選ぶ。低振動モードに対して大きな振幅を示すパレット３０の二箇所の角に、補助質量ダンパ２００を二つ設置する。パレット３０に取付けられているこれらのダンパ２００は、図１４の後方斜視図に示されている。各ダンパ２００は、ワイヤ２０３、２０４、２０５、２０６で吊り下げられてブロックフレーム２００内でSorbothane（登録商標）のような高い機械的ロスファクタを有する粘弾性（visco-elastic）の材質の減衰パッド２１０、２１１、２１２、２１３の間にサンドイッチされたダンパ質量２０１からなる。論点は、パレット３０が図１４に示すように垂直方向にある時、該パレットの振動が原因でダンパ質量２０１が図示する平面に対して出入りするように振れ、減衰パッドの変形ひずみを引き起こす事である。該パレットが水平の時、吊るしワイヤ２０３、２０４、２０５、２０６は該ダンパ質量が過剰に動いて該減衰パッドから引きちぎれるのを防ぐ。減衰材料の大きさと力学上の剪断弾性係数を選ぶ事によって、パレット３０の最低共振周波数よりも低い周波数をこの非常に減衰されたシステムの自然周波数とする。
【００４２】
振動中にパレット３０の薄い表側に現れるのは殆どが曲がりひずみである。従って、パレット３０のこちらの側に沿って拘束された薄い層のダンパ３００をあてがうが、これはこの位置における該パレットの曲がりを減衰するのに特に適している。該拘束された層のダンパは、金属製の薄い拘束層３０２で上から押さえられて該パレットに取付けられた粘弾性の材料の薄い層３０１からなる。このようにすると、スペースに制限がある場合でもパレット３０は非常に効果的に減衰される。
【００４３】
ウェーハ形状に不利な影響を与えずにウェーハの振動を減衰する為に、重要な計測時に追加ダンパをウェーハに取付けるよりも、むしろ、クランプアセンブリ５６、５７、５８のレスト部材９８を粘弾性の材質にする。レスト部材９８の材料変数は、ウェーハ１００がパレット３０内で垂直方向にクランプで締め付けられる時にウェーハ１００が適切に配置されるように、即ち、レスト部材９８の重要でない形状ドリフトと圧縮セットだけが許されるように、選ばなければならない。更に、該材料の力学弾性係数は、レスト部材９８でのウェーハモーションがきわどいレベル以下である事と、しかしそれでもウェーハ内の振動エネルギがレスト部材９８内で消失するようにレスト部材９８の圧縮サイクルが行える事とを確実にする。殆ど圧縮セットがなく、しかも良い振動減衰特性を持つ材料はビトン（Viton（登録商標））である。追加構成としてレスト部材９８を非減衰材料にしても良いが、その場合は据え付けブロック９６とレスト部材９８との間に減衰材料のパッドを設ける。
【００４４】
ウェーハ搭載時に誘発する強い振動は、図２と１０に示すダンパ装置６０によって減衰される。それはパレット３０内の穴３２の上部左手の角（図１０参照）に、しかもウェーハ１００の上部左エッジの隣に位置する。図１１と１２にこのダンパ機構の詳細を示す。本質的には、パレット３０上に据え付けられたダンパ機構６０はフレーム１０２上に保持され、ピボットピン１１４上に据え付けられた回転輪１１２からなる。板ばね１１６はピボット輪１１２に保持され、該ばねには図１１と１２に示すようにその左端にダンパブロック１１８が接続されている。該機構のレスト位置ではダンパブロック１１８はレスト表面１１９に対しながら載置しており、図１１に示すようにウェーハが上に述べた据え付け位置にある時、ウェーハ１００のエッジから離れている。
【００４５】
一旦パレット３０がプロファイリングと計測の位置に配置されると、ダンパ機構６０が作動する。これは、空気圧シリンダ１２６の操作によってピストン１２４を図１０、１１、１２に示すように左へ引く事によって果たされる。シャフト１２２はカプラ１２０に取り付けられており、それは続いて円形輪１１２の周囲に取付けられて、図１２に示すように輪１１２を左巻きに回転させる。これによってばね１１６がダンパブロック１１８を動かしてウェーハ１００のエッジに接触させる。ダンパブロック１１８によってばね１１６を通してウェーハ１００のエッジに加えられる力は該ばねの特性によって制限されるが、この力は典型的に１０グラムであり、広範囲に調整可能である。ダンパブロック１１８の利用によって、ウェーハ１００が干渉計内に配置される時に該ウェーハに与えられる微小振動は、かなりな秒数から数秒（典型的には５秒又はそれ以下）に減少する。
【００４６】
パレット３０、クランプ部材９０、レスト部材９８、レストピン９２、ダンパブロック１１８、及びレスト表面１１９などに使われる材料は、振動減衰性能（ロス因数）、次元的安定性、及び半導体計測学環境での受容性などの組み合わせを基にして選択される。例えば、一実施例でのパレット３０はアルミキャストのプレートであるが、他の合金材料、合成材料、補強キャスト、又は型取ったポリマ、又はそれらの組み合わせを用いて製造する事も可能である。一実施例でのクランプ部材９０やそれに替わる実施例でのクランプ部材１９０は、ウェーハ接触に好ましい材料（例えばTeflon（登録商標））から製造される。レストピン９２は、優れた次元的安定性と強度を有する工学樹脂から製造される;従って、該レストピン材料の固有の滑らかさがウェーハ１００とレストピン９２の結合又は引っ張り合いを最小にすると共に、精確で反復可能なウェーハ１００の配置が得られる。ダンパブロック１１８は、高ロス因数から次元的高安定性に至るまで様々な特性のポリマ材料から製造しても良い。レスト表面１１９は、一旦それが引っ込んだ位置に着いたら機構を素早く安定させる為に、高ロス因数の粘弾性材料から製造される。表面１１９の安定性は要因ではない。
【００４７】
本発明の好適な実施例の先の記述は説明のためと考えるべきであって、限度ではない。当業者において様々な変更や改良が考えられるだろうし、添付したクレームに定義された本発明の真の範囲から離れる事なく、実質的に同じ結果を達成できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】は本発明の一実施例の水平方向における左上斜視図である。
【図２】は本発明の一実施例を９０度回転させて垂直方向にした時の左上斜視図である。
【図３】は本発明の一実施例の特徴を図解する、図１に示す装置の側面図である。
【図４】は図１、２、３に示す、本発明の実施例の一部の詳細な斜視図である。
【図５】と
【図６】は図４、１、２に図解する、本発明の実施例の一部の、異なる操作位置を示す図である。
【図７】及び
【図８】及び
【図９】は本発明の一実施例の操作の特徴を図解する図である。
【図１０】は図２の方位で様々な構成要素の相対的位置を図解する、本発明の実施例の側面図である。
【図１１】は一操作状態における、図１と２に示す実施例の一部の詳細図である。
【図１２】は異なる操作状態における、図１１に示す部分の詳細図である。
【図１３】は図５と６に示す特徴の変形を示す図である。
【図１４】は図１０に示す実施例の後方斜視図である。
【図１５】及び
【図１６】は本発明のもう一つの特徴を示す図である。
【図１７】及び
【図１８】及び
【図１９】は本発明の更にもう一つの特徴を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【外国語明細書】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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