(57)【要約】【課題】ワークがチャック機構に把持された状態でもワークの反りを正確に検出するのに適した方法を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係る方法はワーク２６がチャック機構を有するステージ１５の表面１６に載置され、かつチャック機構によって把持されている時に、ワーク２６の反り２７を検出する方法である。かかる方法はチャック機構に起因して被験ワーク２６上に生じる局所的な歪み１９，２０を特定する工程を備える。またワーク平面３０上の座標であって歪み１９，２０が特定されない座標に被験ワーク２６の上面の高さ変位を測定すべき代表点２９を設定する工程を備える。また被験ワーク２６が表面１６に載置され、かつ把持されている時に代表点２９ごとの被験ワーク２６の高さ変位を測定する工程を備える。また代表点２９ごとの被験ワーク２６の高さ変位から被験ワーク２６が有する反り２７を算出する工程を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークがチャック機構を有するステージの表面に載置され、かつ前記チャック機構によって把持されている時に、前記ワークの反りを検出する方法であって、
基準ワークが前記表面に載置され、かつ前記把持されている時にワーク平面上の座標ごとの前記基準ワークの上面の高さ変位を測定する工程と、
前記座標ごとの前記高さ変位から前記基準ワークが呈する局所的な歪みを特定する工程と、
ワーク平面上の座標であって前記歪みが前記特定されない座標に被験ワークの上面の高さ変位を測定すべき代表点を設定する工程と、
前記被験ワークが前記表面に載置され、かつ前記把持されている時に前記代表点ごとの前記被験ワークの前記高さ変位を測定する工程と、
前記代表点ごとの前記被験ワークの前記高さ変位から前記被験ワークが有する反りを算出する工程と、
を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はワーク反り検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には基板の有する、広い領域の歪みの傾向を捉えて、その変位を算出する方法が記載されている。かかる広い領域の歪みとは、基板に発生する歪みであって局所的でない歪みのことをいう。
【０００３】
上記方法では基板の有するアライメントマークのずれ量を算出する。さらにアライメントマークの位置及びずれ量を基にスプライン曲線を描く。このため基板の広い領域の歪みのうち平面方向の歪みの傾向を捉えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０７９７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基板の有する、広い領域の歪みのうち高さ方向の歪みを検出することも重要である。そのような歪みは一般的に基板の反りとして検出される。発明者らは基板の反りの検出において以下の問題があることを見出した。
【０００６】
図１はワーク１１の反りを測定する方法を示す。ワーク１１として示すような半導体基板は反り１２を有する場合がある。かかるワーク１１を基礎として半導体装置を製造する際は、反り１２を算出する必要がある。
【０００７】
図１に示す反り１２を算出するには、平面視したワーク１１上の各位置におけるワーク１１の上面の高さ変位を検出することが必要である。すなわち図１に示すＸ軸及びＹ軸からなるＸＹ座標平面に平行な平面上の各位置におけるワーク１１の上面の高さ変位をセンサ１３で検出することが必要である。
【０００８】
図１に示すようにワーク１１はステージ１５上に載置されている。ステージ１５はチャック機構を有する。ステージ１５はワーク１１と接する上面１６を有する。上面１６は微視的には平面ではなく、凹凸を有する。
【０００９】
図１に示す上面１６の有する凹凸は例えばチャック機構の加工精度が低い時に生じる。また凹凸はステージ１５において上面１６の反対側の裏面にボルトが取り付けられた際にステージ１５が変形して生じる。上面１６には凹凸の一例として凹部１７及び凸部１８が示されている。
【００１０】
図２はステージ１５の有するチャック機構の例を示す。チャック機構の例として真空チャック２１が示されている。真空チャック２１は吸引孔２２ａ，ｂを備える。ワーク１１及び上面１６との間の空気２３は吸引孔２２ａ，ｂに吸い込まれる。上面１６上に表れた吸引孔２２ａ，ｂの開口部もまた上記凹凸の一例である。
【００１１】
図１に戻る。ワーク１１はチャック機構によってステージ１５上に把持される。このとき上記凹凸に起因して、ワーク１１中には局所的な歪み１９，２０が生じる。歪み１９，２０は凹部１７及び凸部１８に対向する。
【００１２】
図１に示す歪み１９，２０はチャック機構によってワーク１１が上面１６に吸引されているときに、ワーク１１及びステージ１５の中の応力によって生じる。歪み１９，２０の大きさのオーダー又は桁数は０．１μｍ程度である。これに対し、反り１２の大きさはワークごとに変化するが、そのオーダーは０．２μｍ程度である。
【００１３】
図１に示すステージの歪み１９，２０は、ＸＹ座標ごとのワーク１１の上面の高さ変位の測定値に影響する。歪み１９，２０の大きさのオーダーとワークの反りのそれとは大きく違わないことから歪み１９，２０は反り１２の算出に影響する場合がある。ちなみに凹部１７及び凸部１８の大きさはステージ１５ごとに固有であるが、そのオーダーは１μｍ程度である。
【００１４】
図１に示すセンサ１３の測定精度は歪み１９，２０の高さ変位のオーダーに勝る場合がある。例えばセンサ１３の分解能が０．１μｍであれば、局所的な歪み１９，２０の影響を受けたワーク１１の上面の高さ変位を検出することが可能である。したがって、反り１２の算出に歪み１９，２０の大きさが影響する。
【００１５】
図１に示す歪み１９，２０はワーク１１の有する反り１２とは異なり、ステージ１５に由来するものである。言い換えれば歪み１９，２０は一時的に生じているものである。ワーク１１がステージ１５から分離すると、歪み１９，２０が元の形状に戻ろうとするため、結果としてワーク１１の形状は異なるものになる。
【００１６】
以上より図１に示すようにステージ１５の有する凹凸が反り１２の正確な検出を妨げる場合があることを発明者らは見出した。これを踏まえて本発明はワークがチャック機構に把持された状態でもワークの反りを正確に検出するのに適した方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一実施形態に係る方法はワークがチャック機構を有するステージの表面に載置され、かつ前記チャック機構によって把持されている時に、前記ワークの反りを検出する方法である。
【００１８】
かかる方法は前記チャック機構に起因して被験ワーク上に生じる局所的な歪みを特定する工程を備える。またワーク平面上の座標であって前記歪みが前記特定されない座標に前記被験ワークの上面の高さ変位を測定すべき代表点を設定する工程を備える。また前記被験ワークが前記表面に載置され、かつ前記把持されている時に前記代表点ごとの前記被験ワークの前記高さ変位を測定する工程を備える。また前記代表点ごとの前記被験ワークの前記高さ変位から前記被験ワークが有する反りを算出する工程を備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によりワークがチャック機構に把持された状態でもワークの反りを正確に検出するのに適した方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】課題に係るワークの反りの測定方法を示す模式図である。
【図２】課題に係るチャック機構の側面図である。
【図３】実施形態に係る被験ワークの反りの測定方法を示す模式図である。
【図４】実施形態に係る方法を示す流れ図である。
【図５】実施形態に係る基準ワークの高さ変位を測定する方法の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本実施形態に係る方法は図３に示す被験ワーク２６の反り２７を検出する方法である。なお各図において同等の要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。各図において図中の上下は便宜的なものである。このため特に明示しない限り図中の上下は鉛直方向の上下に限定されない。
【００２２】
図３に示す反り２７は被験ワーク２６がステージ１５上に載置され、かつチャック機構によって把持されている時の被験ワーク２６の反り２７である。ステージ１５はチャック機構を有する。被験ワーク２６は上面１６に面するように載置される。上面１６はステージ１５の有する表面であって上方側の表面である。
【００２３】
図３に示す反り２７はワーク平面３０上における被験ワーク２６の上面２８の高さ変位を測定し、かかる高さ変位を所定の計算式で変換することで得ることができる。かかる変換方法及びワーク平面３０の詳細は後述する。
【００２４】
図４は本実施形態に係るワーク反り検出方法を示す流れ図である。本実施形態に係る方法では被験ワークの反りの検出に先立って、基準ワークを用いて局所的な歪みを特定する。被験ワークは基準ワークとは異なる別個のワークである。被験ワークは基準ワークと同一の寸法で設計された又は加工されたワークであってもよい。図５は基準ワークの上面の高さ変位を測定する方法を示す模式図である。図４に示すステップＳ３１は図５に示す基準ワーク４１の高さ変位を測定する工程である。
【００２５】
図５に示す基準ワーク４１の有する凹凸の測定はワーク平面３０上の所定のＸＹ座標にて行う。所定のＸＹ座標とは有限個のＸＹ座標系上の点を表す。かかる点はＸＹ座標系上において格子点として散在していてもよい。ＸＹ座標系とは図５に示すＺ軸と直交する座標系である。Ｚ軸はステージ１５の上下方向の軸であり、好ましくは鉛直方向の軸である。
【００２６】
図５に示すワーク平面３０は図３に示したワーク平面３０と同一である。ワーク平面３０とは基準ワーク４１内を通過する仮想平面であってＸＹ座標平面と平行な平面である。凹凸の測定は図５に示す基準ワーク４１が上面１６に載置され、かつステージ１５に把持されている時に行う。
【００２７】
ここで図５に示すステージ１５はワークを把持するためのチャック機構として真空チャック２１を備える。チャック機構は静電チャックでもよい。真空チャック２１はチャック部として吸引孔２２ａ，ｂを備える。上面１６上に表れた吸引孔２２ａ，ｂの開口部もまた上記凹凸の一例である。
【００２８】
図５に示すステージ１５は治具４４上に載置されている。治具４４は図４に示すステップＳ３１において用いる。ステージ１５と治具４４とはボルト４６で一時的に固定されている。図５に示す治具４４の上面及び下面の平面度及びこれらの間の平行度は図３に示すステージ１５の脚部１４よりも高くてもよい。
【００２９】
図５に示す基準ワーク４１の高さ変位を求めるための方法は制限されない。高さ変位は図５に示す光干渉計測器５０、又は不図示の三次元測定機を用いて求めてもよい。光干渉計測器５０は例えばレーザー光源５１、カメラ５２、ビームスプリッタ５３、基準板５４、レンズ５６−５８を備える。
【００３０】
図５に示す基準板５４は参照面５５を備える。参照面５５は基準板５４の下面である。参照面５５は基準ワーク４１の上面４３に対向する。レーザー光源５１の発したレーザー光は上面４３で反射しカメラ５２で検出される。カメラ５２で検出したレーザー光の干渉縞からＸＹ座標ごとの参照面５５と上面４３との間の距離の変化を算出する。図中ではＸ座標ごとの距離４５ａ−ｅの変化が表されている。
【００３１】
図４に戻る。ステップＳ３２は図５に示す基準ワーク４１が呈する局所的な歪み３９，４０を特定する工程である。基準ワーク４１はチャック機構によってステージ１５上に把持される。このとき凹部１７及び凸部１８に起因して、基準ワーク４１中には局所的な歪み３９，４０が生じる。歪み３９，４０は凹部１７及び凸部１８に対向する。
【００３２】
図５に示す歪み３９，４０はチャック機構によって基準ワーク４１が上面１６に吸引されているときに、基準ワーク４１及びステージ１５の中の応力によって生じる。歪み３９，４０の大きさのオーダー又は桁数は１μｍである。歪み３９，４０は、ＸＹ座標ごとの基準ワーク４１の高さ変位に影響する。
【００３３】
図５に示す基準ワーク４１の上面４３は図３に示す被験ワーク２６の上面２８よりも平面度が高い。また基準ワーク４１の上面及び下面の間の平行度は被験ワーク２６のそれよりも高い。基準ワーク４１及び被験ワーク２６の平面度及び平行度は公知の方法により測定してもよい。
【００３４】
図３に示す被験ワーク２６となり得る複数のワークの中で最も上記平面度の高い一群より一又は二以上のワークを選別して図５に示す基準ワーク４１としてもよい。かかる一群の中で最も上記平行度の高い一群より一又は二以上のワークを選別して基準ワーク４１としてもよい。
【００３５】
図５に示す局所的な歪み３９，４０はＸＹ座標ごとの基準ワーク４１の高さ変位から特定する。図５に示す距離４５ａ−ｅは、これらと同一のＸＹ座標における基準ワーク４１の高さ変位を反映している。すなわち歪み３９は負の高さ変位を有するので距離４５ａは他の距離よりも大きい。一方歪み４０は正の高さ変位を有するので距離４５ｄは他の距離よりも小さい。他の座標に比べて高さ変位の絶対量の大きい座標を局所的な歪みとして特定する。
【００３６】
図５に示す凹部１７及び凸部１８は、図３に示すように被験ワーク２６にも歪み１９，２０を生ずる。本実施形態では上面１６の凹凸に起因して被験ワーク２６に生じる歪み１９，２０のＸＹ座標を、図５に示す基準ワーク４１が呈する歪み３９，４０のＸＹ座標から予見する。
【００３７】
本実施形態ではチャック機構に起因して図３に示す被験ワーク２６上に生じる局所的な歪み１９，２０を予め特定することができる。これは図４に示すステップＳ３１及びＳ３２による。すなわち本実施形態では図５に示す基準ワーク４１が呈する局所的な歪み３９，４０が、被験ワーク２６においても同様の歪み１９，２０として再現的に生じることに基づく。
【００３８】
図４に戻る。ステップＳ３３は装置組み込み工程である。ステップＳ３３では図５に示すステージ１５を治具４４から取り外し、図３に示す脚部１４に取り付ける。図４に示すステップＳ３４は図３に示すように被験ワーク２６をステージ１５上に置く工程である。このとき被験ワーク２６を上面１６に載置し、かつステージ１５の有するチャック機構で把持する。
【００３９】
図４に示すステップＳ３５は代表点ごとの上面２８の高さ変位を測定する工程である。代表点とは図３に示す被験ワーク２６の上面２８の高さ変位を測定すべき点である。代表点２９は代表点の一例である。
【００４０】
図４に示すステップＳ３５を実行する前に予め図３に示すワーク平面３０上のＸＹ座標に代表点を設定する工程を実施することが好ましい。かかるＸＹ座標は図５に示す歪み３９，４０が特定されなかったＸＹ座標であることが好ましい。これによりワーク平面３０上のＸＹ座標ごとの上面２８の高さ変位を測定する際に局所的な歪み１９，２０に由来する高さ変位を測定することを回避することができる。すなわち局所的な歪みと全体の反りとを区別することができる。
【００４１】
図４に示すステップＳ３６は図３に示す反り２７を算出する工程である。反り２７は代表点２９ごとの上面２８の高さ変位から算出する。高さ変位の集合より最小二乗曲面を算出することで反り２７の全体の傾向を演算できる。傾向の演算において下記数式１に示す最小二乗曲面を予測する行列式を用いることが好ましい。
【００４２】
【数１】
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【００４３】
数式１においてａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ及びｆを演算する。かかる演算により下記数式２で表される最小二乗曲面の演算式が得られる。
【００４４】
【数２】
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【００４５】
図４に示すステップＳ３７は反り２７に合わせて被験ワーク２６上で半導体装置の製造加工を行う工程である。この時、局所的な歪み１９，２０における上記最小二乗曲面との間の高さのずれを補償することが好ましい。製造加工された半導体装置はステージ１５上で検査してもよい。
【００４６】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。図４に示すステップＳ３５において図３に示す歪み１９，２０を除外して高さ変位を測定した。しかしながら被験ワーク２６上のあらゆる座標において高さ変位を測定してもよい。この場合はステップＳ３６において反りを算出する際に、図５に示す歪み３９，４０に相当する座標における高さ変位を除外して反りを算出してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１１  ワーク                            １２  反り
１３  センサ                            １４  脚部
１５  ステージ                          １６  上面
１７  凹部                              １８  凸部
１９，２０  歪み                        ２１  真空チャック
２２ａ，ｂ  吸引孔                      ２３  空気
２６  被験ワーク                        ２７  反り
２８  上面                              ２９  代表点
３０  ワーク平面                        ３９，４０  歪み
４１  基準ワーク                        ４３  上面
４４  治具                              ４５ａ−ｅ  距離
４６  ボルト                            ５０  光干渉計測器
５１  レーザー光源                      ５２  カメラ
５３  ビームスプリッタ                  ５４  基準板
５５  参照面                            ５６−５８  レンズ
【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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