(57)【要約】【課題】  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のできる安価な基板チャック及び形状測定装置の提供。【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、例えばポリウレタンよりなる発泡体層２２を備える。【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シート状の多孔質層を備えたことを特徴とする基板チャック。
【請求項２】
請求項１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。
また、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シート状の多孔質層を備えたことを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、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多孔質層の表面（基板載置面）に開口する凹部内に一時的に収容されるので、異物による基板表面形状への影響は抑制される。
また、多孔質層の表面には凹部が開口しているので、基板裏面と基板載置面との接触面積が減少し、基板の剥離性も向上する。
以上のように、本発明の上記各構成によれば、ピンチャックと同等の作用が得られる。
【００１０】
加えて、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、本発明の上記各構成によれば、多孔質層に汚れ，欠陥，摩耗等が生じて交換の必要が生じても、これら多孔質層のみを交換するだけで済ませることができる。
【００１１】
さらに、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ところ、多孔質層の材質如何によっては、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ることが可能となり、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、この発泡体層の介在により、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も防止することができる。
【００１２】
請求項２に係る形状測定装置は、請求項１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、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多孔質層の表面に開口する凹部内に一時的に収容されるので、異物による基板表面形状への影響は抑制される。
加えて、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が防止されるので、基板載置面が変形することによる基板表面形状への影響も抑制される。
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。
【発明の効果】
【００１３】
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低コストにて防止することができる。
（２）繰り返しの使用によって、多孔質層に汚れ，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】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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ポリウレタンよりなるシート状の発泡体層（多孔質層）２２とを備えて構成されている。
【００１９】
発泡体層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及び当該発泡体層２２を支持するチャック本体２１よりも軟らかい。
発泡体層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、当該発泡体層２２に内在する複数の気孔部４２とを備えた構成、言い換えれば、多孔体層となっている。
【００２０】
発泡体層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）を凹部４１内に十分収容す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の一部または全部を収容す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。
【００２１】
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、その表面がポリウレタンよりなる発泡体層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、発泡体層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。
【００２２】
さらに、測定済みウェーハＷの裏面から発泡体層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の裏面や発泡体層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発泡体層２２のウェーハ載置面２２Ａに開口する凹部４１に一時的に収容されるので、ウェーハ載置面２２Ａからの異物１１の突出量が減少し、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）も減少する。
【００２３】
これに対し、図４に示すような発泡体層２２を有しない基板チャックを用いた場合には、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。
【００２４】
さらに、発泡体層２２のウェーハ載置面２２Ａに複数の凹部４１が開口している結果、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。
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、発泡体層２２に汚れ，欠陥，摩耗等が発生して交換の必要が生じても、発泡体層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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、発泡体層２２は、多孔質層をなすものであれば、発泡ポリウレタン以外の材質であっても構わない。
また、発泡体層２２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】
【００２７】
【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】発泡体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】
【００２８】
２  基板チャック
２１  チャック本体
２１Ａ  基板載置面側の面
２２  多孔質層
２２Ａ  ウェーハ載置面（基板載置面）
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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