(57)【要約】【課題】  基板裏面と基板載置面間に介在する異物に影響され難い表面形状測定データを得ること。【解決手段】  表面形状を測定されるウェーハＷが載置されて該ウェーハＷを所定の測定位置に保持する基板チャックであって、チャック本体のウェーハ載置面２２Ａ側に、載置されるウェーハＷよりも軟らかいシート状の緩衝層２２を備える。緩衝層２２の表面には複数の凹部４１が開口している。緩衝層２２は、例えば発泡ポリウレタンからなる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面形状を測定される基板が載置されて該基板を所定の測定位置に保持する基板チャックであって、
チャック本体の基板載置面側に、載置される基板よりも軟らかいシート状の緩衝層を備えたことを特徴とする基板チャック。
【請求項２】
前記緩衝層はその基板載置面に開口する凹部を備えることを特徴とする請求項１記載の基板チャック。
【請求項３】
前記緩衝層の厚さが少なくとも１０μｍあることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の基板チャック。
【請求項４】
前記緩衝層が発泡ポリウレタンであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の基板チャック。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の基板チャックを備え、
この基板チャックに載置された基板表面の少なくともナノトポグラフィを測定することを特徴とする形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばシリコンウエーハ，半導体ウエーハ等の基板表面形状を測定する形状測定装置及びこれに用いられる基板チャックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばシリコンウエーハ，半導体ウエーハ等（以下、基板）の表面形状測定装置では、基板を所定の測定位置に保持する基板チャックに高い精度の平坦度が要求されている。
代表的な基板チャックとして、基板載置面に例えば０．２ｍｍφ、高さ０．２ｍｍの微細なピンを等間隔（例えば２ｍｍ間隔）に多数形成してなるピンチャックが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−６０６１８号公報
【０００３】
このピンチャックによれば、基板載置面に形成した溝から基板を真空吸着する他のチャッキング方法に比して、基板吸着に起因する基板表面形状への影響を抑制することができると共に、基板との接触面積が小さくなって形状測定後における基板の剥離性が向上するという利点がある。
この他に、ウェーハと直接接触するピンからの金属汚染を防止するために、ピンの表面に有機樹脂膜（例えばポリイミド樹脂膜）をコーティングしたものもある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、測定すべき基板の表面形状としては、基板表面の平坦度，ナノトポグラフィ検査，ロールオフ検査等がある。このうち、ナノトポグラフィは、数ｎｍ〜１０ｎｍ程度の凹凸測定を行うものであるから、ピン表面に僅かでも凹凸があると、その凹凸が基板表面の凹凸に反映されてしまい、正確な測定を行えない。
つまり、基板表面のナノトポグラフィが許容範囲内であるにもかかわらず、不良と判定してしまうことがある。
【０００５】
本発明の発明者は、形状測定精度の更なる向上を目指して鋭意研究を続けた結果、例えばシリコンウェーハを測定する場合において、例えばセラミックス等のような高硬度材からなるピンの表面に何らコーティングが施されていないと、シリコンウェーハと直接接触するピンの頂面にシリコンとピン材料の化合物が形成され、この化合物が異物としてピンに付着してそのままピン側に残存する結果、ピン先の形状が変化し、これが表面形状測定へ大きく影響する、ということを見出した。
【０００６】
上記の通りピンチャックの表面に有機樹脂コーティングを施せば、かかる異物の付着を防止することも可能ではあるが、連続使用に耐えるだけの厚膜をコーティングで形成することは困難であり、仮に膜に欠陥が発生した場合には、膜剥離と再コーティングが必要となるので、修繕コストが高くなる。
さらに、ピンチャックのピンは、元々平坦であった円盤状チャックの基板載置面を削り出して形成されるものである上に、高い加工精度が要求されるため、製作コストも高い。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板表面形状に影響を与え得る異物の基板載置面への付着を効果的に抑制することができると共に、たとえ基板裏面と基板載置面間に異物が介在していたとしても、この異物に影響され難い表面形状測定データを得ることのできる安価な基板チャック及び形状測定装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用した。
請求項１に係る発明は、表面形状を測定される基板が載置されて該基板を所定の測定位置に保持する基板チャックであって、チャック本体の基板載置面側に、載置される基板よりも軟らかいシート状の緩衝層を備えたことを特徴とする。
【０００９】
基板チャックの材質が基板材質よりも硬い場合、基板載置時に基板チャックに直接接触した基板裏面の一部が削りとられることがあり、これが基板チャックに堆積してある高さに達すると表面形状に影響してしまう。
しかしながら、本発明の上記各構成によれば、基板載置面が基板よりも柔らかい緩衝層によって構成されているので、例えばセラミックス製のピンチャックに比して基板に対する攻撃性が弱められ、基板裏面が基板チャックと接触することによって発生する削れ現象が防止される。
また、緩衝層を適宜の材質に選定すれば、この緩衝層の介在により、基板材料とチャック材料との化学的反応や物理的相互作用を防止することができる。
【００１０】
また、測定済み基板の裏面から基板載置面に異物が転写されたり、周辺雰囲気から基板の裏面や基板載置面へ異物が付着する等の結果、形状測定時に、基板裏面と基板載置面との間に異物が入ったとしても、この異物の一部または全部が緩衝層内に沈み込むことにより、基板載置面からの異物突出量が減少すると共に、基板表面の形状を変化させる力が緩衝層の方に分散される。
これにより、基板裏面と基板載置面間に異物が介在することによる基板表面形状への影響を抑制することができる。
【００１１】
さらに、ピンチャックではピンが摩耗等して変形した場合、初期の性能を回復させるにはピンを再研磨するか、使用済みのピンチャックを廃棄して新品に交換しなければならなくなるのに対し、本発明の上記構成によれば、緩衝層に汚れ，欠陥，摩耗等が生じて交換の必要が生じても、緩衝層のみを交換するだけで済ませることができる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の基板チャックにおいて、前記緩衝層はその基板載置面に開口する凹部を備えることを特徴とする。
このような構成によれば、たとえ基板裏面と基板載置面との間に異物が介在したとしても、この異物の一部または全部が凹部内に一時的に収容される結果、異物による基板表面形状への影響は抑制される。
また、基板裏面と基板載置面との接触面積が減少するので、基板の剥離性も向上する。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２記載の基板チャックにおいて、前記緩衝層の厚さが少なくとも１０μｍあることを特徴とする。
厚さが１０μｍ未満であると、基板表面形状に影響を与え得るサイズの異物を緩衝層に十分沈み込ませることができないが、厚さを１０μｍ以上確保しておけば、異物を沈み込ませることによる基板表面形状への影響を十分抑制することができる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の基板チャックにおいて、前記緩衝層が発泡ポリウレタンであることを特徴とする。
このような構成によれば、既存の物を用いて簡便に、基板裏面が基板載置面と直接接触することにより従来発生していた削れ現象を防止し、また、基板裏面と基板載置面との間に異物が介在したとしても、その異物による基板表面形状への影響を抑制することができる。
【００１５】
請求項５に係る形状測定装置の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の基板チャックを備え、この基板チャックに載置された基板表面の少なくともナノトポグラフィを測定することを特徴とする。
このような構成によれば、基板裏面が基板載置面と直接接触することにより従来発生していた削れ現象を防止することが可能となり、また、基板裏面と基板載置面との間に異物が介在したとしても、その異物に影響されにくい表面形状測定データを得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の基板チャックによれば、以下の効果を得ることができる。
（１）基板裏面と基板載置面間に介在する異物による基板表面形状への影響を効果的に防止することができる。
（２）基板が基板チャックと直接接触することにより起こり得る、局所的な基板材料の付着、あるいは化合物の生成を防止することができる。
（３）繰り返しの使用によって、緩衝層に汚れ，欠陥，摩耗等が発生して交換の必要が生じても、容易かつ低コストにて初期の性能を回復させることができると共に、廃棄部分も最小限となってリサイクル性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の最良の形態である一実施例を図１〜図４の図面を参照して説明する。
図１は、同実施例による基板チャックを備えた形状測定装置の全体構成図である。
まず、この形状測定装置の全体構成について説明する。
ウェーハ（基板）Ｗを載置された基板チャック２は、ステージ１に固定される。
【００１８】
基板チャック２の図示垂直方向上方には、光源９から発せられて第１の反射鏡８で図示水平方向右方に屈折させられた白色光を更に図示垂直方向下方に屈折させてウェーハＷに向けて投光する第２の反射鏡４が設けられている。
この第２の反射鏡４と基板チャック２の間には、第２の反射鏡４で屈折させられた白色光を平行光にしてウェーハＷに投光する第１のレンズユニット３が設けられている。
【００１９】
第１の反射鏡８と第２の反射鏡４との間には、第１の反射鏡８で図示垂直方向上方から図示水平方向右方に屈折させられた白色光をそのまま第２の反射鏡４に向けて通過させる一方で、ウェーハＷからの反射光であって第２の反射鏡４で図示垂直方向上方から図示水平方向左方に屈折させられた反射光を更に図示垂直方向下方に屈折させてＣＣＤカメラ７に投光するハーフミラー５が設けられている。
ハーフミラー５とＣＣＤカメラ７の間には、ハーフミラー５で屈折させられた白色光を平行光にしてＣＣＤカメラ７に投光する第２のレンズユニット６が設けられている。
【００２０】
上記の如く構成された形状測定装置は、ＣＣＤカメラ７にてウェーハＷの表面を撮像し、これら撮像データに所定の画像処理を施すことにより、ウェーハＷの平坦度，ナノトポグラフィ，ロールオフ等を光学的手法を用いて測定する。
平坦度は、ウェーハ表面の比較的広い領域における凹凸を概ね１００μｍオーダーで測定するのに対し、ナノトポグラフィは、狭い領域における凹凸（表面粗さ）を概ね数ｎｍ〜１０ｎｍオーダーで測定する。ロールオフは、ウェーハＷの端面形状を測定する。
【００２１】
次に、本実施例の基板チャック２の構成及び作用効果について、図２〜図４を参照しながら説明する。
図２に示すように、基板チャック２は、例えばＳＵＳ製からなる円盤状のチャック本体２１と、その表面（基板載置側の面）２１Ａに接着剤等で貼り付けられた例えば発泡ポリウレタン製からなるシート状の緩衝層２２とを備えて構成されている。
【００２２】
緩衝層２２は、図２に示すように、チャック本体２１よりも若干小径に形成されており、その上に載置されるウェーハＷ及び当該緩衝層２２を支持するチャック本体２１よりも軟らかい。
緩衝層２２は、図３に示すように、そのウェーハ載置面２２Ａに開口する複数の凹部４１と、当該緩衝層２２に内在する複数の気孔部４２とを備えた構成となっている。
【００２３】
緩衝層２２の厚さは、例えば１０μｍ以上に設定されている。
厚さが１０μｍ未満であると、ウェーハＷの表面形状に影響を与え得るサイズの異物１１（図３参照）を緩衝層２２に十分沈み込ませることができないが、厚さを１０μｍ以上確保しておけば、異物１１を沈み込ませることによるウェーハＷの表面形状への影響を十分抑制することができる。
【００２４】
以上説明したとおり、本実施例の基板チャック２によれば、その表面がウェーハＷよりも柔らかい緩衝層２２によって構成されているので、例えばセラミックス製のピンチャックに比してウェーハＷに対する攻撃性が弱められ、ウェーハＷの裏面が基板チャック２１と直接接触することによって従来発生していたウェーハＷの削れ現象が有効に防止されることになる。
これにより、基板チャック２１への局所的な基板材料の付着、あるいは化合物の生成を有効に回避し、ウェーハ表面形状への影響を効果的に抑制することができる。
また、発泡プロウレタンからなる緩衝層２２の介在により、基板材料（シリコン）とチャック材料（ステンレス鋼）との化学的反応や物理的相互作用を防止することができる。
【００２５】
さらに、測定済みウェーハＷの裏面から緩衝層２２のウェーハ載置面２２Ａに異物１１が転写されたり、周辺雰囲気からウェーハＷの裏面や緩衝層２２のウェーハ載置面２２Ａへ異物１１が付着する等の結果、形状測定時に、ウェーハＷの裏面とウェーハ載置面２２Ａとの間に異物１１が入ったとしても、図３に示すように、この異物１１の一部または全部が緩衝層２２に沈み込むので、ウェーハ載置面２２Ａからの異物１１の突出量が減少すると共に、ウェーハＷの表面形状を変化させる力（図３の白抜き矢線）が緩衝層２２の方に分散される。
【００２６】
これに対し、図４に示すような緩衝層２２を有しない基板チャックを用いた場合には、異物１１がチャック本体２１内に沈み込めないために、異物１１の高さがそのままウェーハ載置面２１Ａからの突出量となり、ウェーハＷの表面形状を変化させる力（図４の白抜き矢線）も図３に比して大きくなる。
これら図３と図４を比較しても明らかなように、本実施例の基板チャック２によれば、ウェーハＷの裏面と基板チャック２のウェーハ載置面２２Ａ間に異物１１が介在しても、それによるウェーハ表面形状への影響を効果的に抑制することができる。
【００２７】
さらに、緩衝層２２のウェーハ載置面２２Ａに複数の凹部４１を開口させているので、たとえウェーハＷの裏面と基板チャック２のウェーハ載置面２２Ａとの間に異物１１が介在しても、この異物１１の一部または全部が凹部４１内に一時的に収容される結果、異物１１によるウェーハ表面形状への影響は抑制される。
また、ウェーハＷの裏面と基板チャック２のウェーハ載置面２２Ａとの接触面積も減少するので、ウェーハＷの剥離性も向上する。
【００２８】
上記に加え、本実施例の基板チャック２は、繰り返しの使用によって、緩衝層２２に汚れ，欠陥，摩耗等が発生して交換の必要が生じても、緩衝層２２のみを交換するだけで済むので、容易かつ低コストにて初期の性能を回復させることができると共に、廃棄部分も最小限となってリサイクル性が向上する。
【００２９】
そして、このような基板チャック２を備えたウェーハＷの表面形状測定装置によれば、ウェーハＷの裏面が基板チャック２のウェーハ載置面２２Ａと直接接触することにより従来発生していた削れ現象を防止することができるので、ウェーハ載置面２２Ａが変形することによるウェーハ表面形状への影響を効果的に抑制し得て、高精度の表面形状測定データを得ることが可能となる。
また、ウェーハＷの裏面と基板チャック２のウェーハ載置面２２Ａとの間に異物１１が介在したとしても、その異物１１の介在に影響されにくい高精度の表面形状測定データを得ることが可能となる。
【００３０】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
例えば、緩衝層２２は、載置される基板よりも軟らかいものであれば、発泡ポリウレタン以外の材質であっても構わない。
また、緩衝層２２は、必ずしも凹部４１や気孔部４２を備えた多孔体でなくてもよく、さらに、その寸法はチャック本体２１と同面積であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施例による基板チャックを備えた形状測定装置の全体構成図である。
【図２】同基板チャックの斜視図である。
【図３】同基板チャックとウェーハとの間に異物が介在したときの挙動を示す断面図である。
【図４】緩衝層を備えない基板チャックとウェーハとの間に異物が介在したときの挙動を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
２  基板チャック
２１  チャック本体
２１Ａ  基板載置面側の面
２２  緩衝層
２２Ａ  ウェーハ載置面（基板載置面）
４１  凹部
Ｗ  ウェーハ（基板）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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