(57)【要約】【課題】精度良くウエハの反りを測定可能なウエハの反り測定装置を提供する。【解決手段】加熱源５は、チャンバ４の内部に配置され、かつ半導体ウエハ８を加熱可能に構成されている。変位センサ７は、チャンバ４の外部に配置され、かつ半導体ウエハ８の反りを測定可能に構成されている。変位センサ７は、窓部材１を通過して半導体ウエハ８に対して光を入射可能に構成された光源７ａと、半導体ウエハ８から反射され、かつ窓部材１を通過してチャンバ４の外部に戻ってきた光を検出可能に構成された検出部７ｂとを含む。光源７ａが発する光に対する窓部材１の透過率は７０％以上であり、かつ７８０ｎｍ以上２６００ｎｍ以下の波長を有する赤外光に対する窓部材１の透過率は３０％以下である。【選択図】図１
2016025242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窓部材を含むチャンバと、
前記チャンバの内部に配置され、かつ半導体ウエハを支持可能に構成されたウエハ支持部と、
前記チャンバの内部に配置され、かつ前記半導体ウエハを加熱可能に構成された加熱源と、
前記チャンバの外部に配置され、かつ前記半導体ウエハの反りを測定可能に構成された変位センサとを備え、
前記変位センサは、前記窓部材を通過して前記半導体ウエハに対して光を入射可能に構成された光源と、前記半導体ウエハから反射され、かつ前記窓部材を通過して前記チャンバの外部に戻ってきた前記光を検出可能に構成された検出部とを含み、
前記光源が発する前記光に対する前記窓部材の透過率は７０％以上であり、かつ７８０ｎｍ以上２６００ｎｍ以下の波長を有する赤外光に対する前記窓部材の透過率は３０％以下である、半導体ウエハの反り測定装置。
【請求項２】
前記窓部材は、石英ガラスと、前記石英ガラスに接して設けられたコーティング部とを有する、請求項１に記載の半導体ウエハの反り測定装置。
【請求項３】
前記コーティング部は、前記チャンバの外側に配置されている、請求項２に記載の半導体ウエハの反り測定装置。
【請求項４】
前記光源が発する前記光は、３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ未満の波長を有する可視光である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の半導体ウエハの反り測定装置。
【請求項５】
前記加熱源は、前記半導体ウエハを２００℃以上に加熱可能に構成されている、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の半導体ウエハの反り測定装置。
【請求項６】
７８０ｎｍ以上２２０μｍ以下の波長を有する赤外光に対する前記窓部材の透過率は３０％以下である、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の半導体ウエハの反り測定装置。
【請求項７】
前記ウエハ支持部は、前記半導体ウエハを少なくとも３点で支持する、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の半導体ウエハの反り測定装置。
【請求項８】
前記チャンバは、前記変位センサに対して移動可能に構成されている、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の半導体ウエハの反り測定装置。
【請求項９】
前記チャンバの内部を減圧可能に構成された排気部をさらに備えた、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の半導体ウエハの反り測定装置。
【請求項１０】
前記チャンバを冷却可能に構成された冷却部をさらに備えた、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の半導体ウエハの反り測定装置。
【請求項１１】
前記チャンバの外部に配置された冷却ステージをさらに備え、
前記変位センサは、前記ウエハ支持部に対向する位置と、前記冷却ステージに対向する位置との間を移動可能に構成されている、請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の半導体ウエハの反り測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハの反り測定装置に関し、より特定的には、変位センサを備えた半導体ウエハの反り測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触で電子部品の反りを測定する手段の一つとして、光学式の変位計を用いた測定装置がある。たとえば、特開平８−２３３５４３号公報（特許文献１）には、電子部品の熱変形を測定する装置が開示されている。当該装置によれば、恒温槽の上面を透明板で覆い、透明板の上方に光学式の変位計が設けられている。変位計を２次元平面内において走査して、恒温槽内に設けられた試料と変位計との間の距離を測定することにより、電子部品の熱変形を測定することができる。
【０００３】
特開２００１−２５７４６１号公報（特許文献２）には、プリント基板の反りを測定可能な反り測定装置が開示されている。当該反り測定装置によれば、レーザ変位計がプリント基板の上方に設けられている。レーザ変位計は、レーザ光をプリント基板に入射し、プリント基板からの反射光を受光してプリント基板の表面の反りを測定する。レーザ変位計は、プリント基板の上方において、２次元平面内を移動可能に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２３３５４３号公報
【特許文献２】特開２００１−２５７４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開平８−２３３５４３号公報および特開２００１−２５７４６１号公報に記載の装置によれば、高温時における測定対象物の反りを高い精度で測定することが困難であった。
【０００６】
本発明の一態様の目的は、精度良くウエハの反りを測定可能なウエハの反り測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る半導体ウエハの反り測定装置は、チャンバと、ウエハ支持部と、加熱源と、変位センサとを備えている。チャンバは、窓部材を含む。ウエハ支持部は、チャンバの内部に配置され、かつ半導体ウエハを支持可能に構成されている。加熱源は、チャンバの内部に配置され、かつ半導体ウエハを加熱可能に構成されている。変位センサは、チャンバの外部に配置され、かつ半導体ウエハの反りを測定可能に構成されている。変位センサは、窓部材を通過して半導体ウエハに対して光を入射可能に構成された光源と、半導体ウエハから反射され、かつ窓部材を通過してチャンバの外部に戻ってきた光を検出可能に構成された検出部とを含む。光源が発する光に対する窓部材の透過率は７０％以上であり、かつ７８０ｎｍ以上２６００ｎｍ以下の波長を有する赤外光に対する窓部材の透過率は３０％以下である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、精度良くウエハの反りを測定可能なウエハの反り測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハの反り測定装置の構成を示す一部断面模式図である。
【図２】高温時において半導体ウエハの反りを測定している状態を示す一部断面模式図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る反り測定装置のウエハ支持部の構成を示す平面模式図である。
【図４】半導体ウエハの走査方法を示す平面模式図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る反り測定装置の窓部材の透過率と、光の波長との関係を概略的に示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハの反り測定装置の変形例の構成を示す一部断面模式図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る半導体ウエハの反り測定装置の第１の状態を示す一部断面模式図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る半導体ウエハの反り測定装置の第２の状態を示す一部断面模式図である。
【図９】比較例に係る窓部材が有する透過率の波長依存性を概略的に示す図である。
【図１０】実施例に係る窓部材が有する透過率の波長依存性を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［本発明の実施形態の説明］
発明者は、半導体ウエハの反りの測定精度を向上させる方策について鋭意研究を行った結果、以下の知見を得て本発明を見出した。
【００１１】
変位センサを用いて変位センサと半導体ウエハとの間の距離を測定する場合、変位センサと半導体ウエハとの間の距離が大きくなる程、変位センサの測定精度は低下する。そのため、変位センサの測定精度を向上させるためには、変位センサを半導体ウエハに近づける必要がある。一方、半導体ウエハを加熱して、半導体ウエハの反りを測定する場合、変位センサが半導体ウエハに近い程、変位センサの温度が上昇する。変位センサの温度が上昇して５０℃程度になると、たとえば光軸のずれなどのより変位センサの測定精度が低下する。
【００１２】
特開平８−２３３５４３号公報および特開２００１−２５７４６１号公報に記載のように、変位センサと測定対象物との間には耐熱ガラスが配置される場合がある。当該耐熱ガラスにより、チャンバの内部の加熱源からの熱が熱伝導により変位センサに伝達され、変位センサが加熱されることを効果的に抑制することができる。しかしながら、当該耐熱ガラスでは、チャンバの内部の加熱源からの熱が輻射によって変位センサに伝達され、変位センサが加熱されることを十分に抑制することはできない。発明者らは、耐熱ガラスの主成分である石英の透過率の波長依存性を調査したところ、波長が７８０ｎｍ以上である赤外領域の光の透過率が９０％程度であることが分かった。つまり、波長が７８０ｎｍ以上である赤外領域の光の輻射によって変位センサが加熱されることにより、変位センサの測定精度が低下していると考えられる。
【００１３】
そこで発明者は、変位センサと半導体ウエハとの間に配置される窓部材を構成する材料として、７８０ｎｍ以上の波長を有する赤外光に対する透過率が３０％以下である材料を用いることにより、当該赤外光の輻射によって変位センサが加熱されることを効果的に抑制可能であることを見出した。
【００１４】
次に本発明の実施態様を列記して説明する。
（１）本発明の一態様に係る半導体ウエハの反り測定装置１０は、チャンバ４と、ウエハ支持部６と、加熱源５と、変位センサ７とを備えている。チャンバ４は、窓部材１を含む。ウエハ支持部６は、チャンバ４の内部に配置され、かつ半導体ウエハ８を支持可能に構成されている。加熱源５は、チャンバ４の内部に配置され、かつ半導体ウエハ８を加熱可能に構成されている。変位センサ７は、チャンバ４の外部に配置され、かつ半導体ウエハ８の反りを測定可能に構成されている。変位センサ７は、窓部材１を通過して半導体ウエハ８に対して光を入射可能に構成された光源７ａと、半導体ウエハ８から反射され、かつ窓部材１を通過してチャンバ４の外部に戻ってきた光を検出可能に構成された検出部７ｂとを含む。光源７ａが発する光に対する窓部材１の透過率は７０％以上であり、かつ７８０ｎｍ以上２６００ｎｍ以下の波長を有する赤外光に対する窓部材１の透過率は３０％以下である。これにより、加熱源５が発する赤外光の輻射によって変位センサ７が加熱されることを抑制することができる。それゆえ、精度良く半導体ウエハの反りを測定することができる。
【００１５】
（２）上記（１）に係る半導体ウエハの反り測定装置１０において好ましくは、窓部材１は、石英ガラス１ａと、石英ガラス１ａに接して設けられたコーティング部１ｂとを有する。これにより、コーティング部１ｂにより効果的に赤外光を遮断することができる。
【００１６】
（３）上記（２）に係る半導体ウエハの反り測定装置１０において好ましくは、コーティング部１ｂは、チャンバ４の外側に配置されている。これにより、熱伝導によるコーティング部１ｂの加熱を抑制することができる。
【００１７】
（４）上記（１）〜（３）のいずれかに係る半導体ウエハの反り測定装置１０において好ましくは、光源７ａが発する光は、３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ未満の波長を有する可視光である。これにより、精度良く半導体ウエハの反りを測定することができる。
【００１８】
（５）上記（１）〜（４）のいずれかに係る半導体ウエハの反り測定装置１０において好ましくは、加熱源５は、半導体ウエハを２００℃以上に加熱可能に構成されている。これにより、２００℃以上の高温に加熱されるプロセスを有する半導体装置の製造方法に用いられる半導体ウエハの反りを効果的に測定することができる。
【００１９】
（６）上記（１）〜（５）のいずれかに係る半導体ウエハの反り測定装置１０において好ましくは、７８０ｎｍ以上２２０μｍ以下の波長を有する赤外光に対する窓部材１の透過率は３０％以下である。これにより、変位センサが加熱されることをより効果的に抑制することができる。それゆえ、効果的に半導体ウエハの反りを測定することができる。
【００２０】
（７）上記（１）〜（６）のいずれかに係る半導体ウエハの反り測定装置１０において好ましくは、ウエハ支持部６は、半導体ウエハ８を少なくとも３点で支持する。半導体ウエハ８がウエハ支持部６の表面に固定されていないので、熱によって半導体ウエハ８が変形する状態をより正確に測定することができる。
【００２１】
（８）上記（１）〜（７）のいずれかに係る半導体ウエハの反り測定装置１０において好ましくは、チャンバ４は、変位センサ７に対して移動可能に構成されている。変位センサ７が移動すると、振動により変位センサ７の測定精度が低下する。チャンバ４が変位センサ７に対して移動可能に構成することにより、半導体ウエハ８の反りをより精度良く測定することができる。
【００２２】
（９）上記（１）〜（８）のいずれかに係る半導体ウエハの反り測定装置１０において好ましくは、チャンバ４の内部を減圧可能に構成された排気部１１をさらに備えている。これにより、チャンバ４の内部の気体による熱伝導によって変位センサ７が加熱されることを効果的に抑制することができる。
【００２３】
（１０）上記（１）〜（９）のいずれかに係る半導体ウエハの反り測定装置１０において好ましくは、チャンバ４を冷却可能に構成された冷却部１２をさらに備えている。窓部材１が赤外光を吸収する場合、窓部材１が加熱されることにより窓部材１が変形する場合がある。冷却部１２により窓部材１を放熱することにより、窓部材１が変形することで、反りの測定精度が低下することを抑制することができる。
【００２４】
（１１）上記（１）〜（１０）のいずれかに係る半導体ウエハの反り測定装置１０において好ましくは、チャンバ４の外部に配置された冷却ステージ１３をさらに備えている。変位センサ７は、ウエハ支持部６に対向する位置と、冷却ステージ１３に対向する位置との間を移動可能に構成されている。チャンバ４の内部において、高温時および低温時の双方における半導体ウエハ８の反りを測定する場合、半導体ウエハ８の昇温と降温とを繰り返す必要があるためトータルの測定時間が長くなる。高温時の反り測定をチャンバ４の内部で行い、低温時の反り測定をチャンバ４の外部で行うことにより、チャンバ４の内部の温度を下げる必要がなくなるため、トータルの反り測定時間を短縮することができる。またチャンバ４の内部に配置されているウエハ支持部６を急冷することにより、ウエハ支持部６が歪むことを抑制することができる。
［本発明の実施形態の詳細］
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００２５】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハの反り測定装置の構成について説明する。
【００２６】
図１を参照して、実施の形態１に係る半導体ウエハの反り測定装置１０は、チャンバ４と、ウエハ支持部６と、加熱源５と、変位センサ７とを主に有している。チャンバ４は、略直方体の形状を有しており、ウエハ支持部６を収容可能な収容部３と、収容部３の上側に配置され、収容部３の上部に形成される開口に対して蓋をする窓部材１と、窓部材１を収容部３に固定する蓋部材固定部２とを主に有している。
【００２７】
ウエハ支持部６は、チャンバ４の内部に配置されている。ウエハ支持部６は、半導体ウエハ８を支持可能に構成されている。好ましくは、ウエハ支持部６の表面には、半導体ウエハ８を直接支持可能な突起部６ａが設けられているおり、突起部６ａ上に半導体ウエハ８が配置される。ウエハ支持部６の表面に突起部６ａが設けられていない場合、半導体ウエハ８は、ウエハ支持部６の表面に直接配置されてもよい。
【００２８】
半導体ウエハ８を構成する材料は、たとえば炭化珪素である。具体的には、半導体ウエハ８は、たとえばポリタイプ４Ｈの六方晶炭化珪素単結晶により構成される。半導体ウエハ８は、たとえば窒素などの不純物を含んでおり、ｎ型の導電型を有していてもよい。半導体ウエハ８は、たとえば珪素よりもバンドギャップの大きいＧａＮ（窒化ガリウム）およびダイアモンドなどのワイドバンドギャップ半導体から構成されていてもよい。半導体ウエハ８は、たとえばＩｎＰ（インジウムリン）またはシリコンなどであってもよい。半導体ウエハ８は、表面８ａと、表面８ａとは反対側の裏面８ｂとを有している。半導体ウエハ８の表面８ａの最大径は、たとえば７５ｍｍ以上であり、好ましくは１５０ｍｍ以上であり、より好ましくは２００ｍｍ以上である。半導体ウエハ８の厚みは、たとえば７００μｍ以下であり、好ましくは５００μｍ以下である。半導体ウエハ８の表面８ａの最大径が大きくなると、半導体ウエハ８は反りやすくなる。また半導体ウエハ８の厚みが小さくなると、半導体ウエハ８は反りやすくなる。本実施の形態に係る半導体ウエハ８の反り測定装置は、最大径が大きく、かつ厚みの小さい半導体ウエハ８の反り測定により好適に用いられる。
【００２９】
加熱源５は、チャンバ４の内部に配置され、かつ半導体ウエハ８を加熱可能に構成されている。好ましくは、加熱源５は、ウエハ支持部６の内部に配置されており、ウエハ支持部６を介して半導体ウエハ８が加熱される。加熱源５は、たとえば抵抗加熱方式である。加熱源５は、たとえばセラミックヒータである。加熱源５は、ウエハ支持部６の外部に配置されていてもよい。好ましくは、加熱源５は、半導体ウエハ８の裏面８ｂ側に配置されている。好ましくは、加熱源５は、半導体ウエハ８を２００℃以上に加熱可能に構成されている。より好ましくは、加熱源５は、半導体ウエハ８を３５０℃以上に加熱可能に構成されており、さらに好ましくは、半導体ウエハ８を４００℃以上に加熱可能に構成されている。加熱源５は、ウエハ支持部６を２００℃以上に加熱可能に構成されていてもよい。
【００３０】
変位センサ７は、チャンバ４の外部に配置されている。変位センサ７は、半導体ウエハ８の反りを測定可能に構成されている。具体的には、変位センサ７は、半導体ウエハ８の表面８ａと変位センサ７との間の距離を測定可能に構成されている。変位センサ７は、光源７ａと、検出部７ｂとを主に有している。光源７ａは、たとえば６７０ｎｍの波長を有するレーザ光を発光可能な発光素子である。光源７ａは、窓部材１を通過して半導体ウエハ８に対して光を入射可能に構成されている。光源７ａは、たとえば２種類以上の波長のレーザ光を発光可能に構成されていてもよい。光源７ａは、たとえば６５０〜６７０ｎｍの波長を有する光を発光可能に構成されている。好ましくは、光源７ａが発する光は、３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ未満の波長を有する可視光である。光源７ａが発する光は、３８０ｎｍ未満の紫外光であってもよい。
【００３１】
検出部７ｂは、半導体ウエハ８の表面８ａから反射され、かつ窓部材１を通過してチャンバ４の外部に戻ってきた光を検出可能に構成されている。検出部７ｂは、たとえば受光素子であり、半導体ウエハ８の表面８ａから反射された光の位置を検出可能に構成されている。具体的には、図１に示すように、変位センサ７の光源７ａが発した光Ｌが窓部材１を通過してチャンバ４の内部に入った後、半導体ウエハ８の表面８ａに入射する。光Ｌは、半導体ウエハ８の表面８ａで反射され、窓部材１を通過してチャンバ４の外部で出た後、変位センサ７の検出部７ｂに到達する。
【００３２】
変位センサ７は、固定式であってもよいし、可動式であってもよい。変位センサ７が固定式の場合、チャンバ４は、変位センサ７に対して移動可能に構成されている。チャンバ４は、たとえばウエハ支持部６の表面と平行な方向（矢印Ｘ１で示す方向）に移動可能である。チャンバ４が、ウエハ支持部６の表面に平行な２次元平面内を移動することにより、ウエハ支持部６の表面上に配置されている半導体ウエハ８の表面８ａ上の各測定点と、変位センサ７との距離が測定される。これにより、半導体ウエハ８の反りの状態が測定される。一方、変位センサ７が可動式の場合、光源７ａと検出部７ｂとが一体として移動可能に構成されていてもよいし、光源７ａおよび検出部７ｂの各々が別々に移動可能に構成されていてもよい。変位センサ７は、ウエハ支持部６の表面に平行な２次元平面内を移動可能に構成されていることが好ましい。これにより、ウエハ支持部６の表面上に配置されている半導体ウエハ８の表面８ａ上の各測定点と、変位センサ７との距離が測定される。
【００３３】
窓部材１は、たとえば、石英ガラス１ａと、石英ガラス１ａに接して設けられたコーティング部１ｂとを有する。コーティング部１ｂの材料は、たとえば誘電体多層膜である。コーティング部１ｂは、チャンバ４の外側に配置されていてもよいし、チャンバ４の内側に配置されていてもよい。図５を参照して、光源７ａが発する光に対する窓部材１の透過率は７０％以上であり、かつ７８０ｎｍ以上２６００ｎｍ以下の波長を有する赤外光（近赤外光）に対する窓部材１の透過率は３０％以下である。好ましくは、光源７ａが発する光に対する窓部材１の透過率は８０％以上であり、より好ましくは８５％以上であり、さらに好ましくは９０％以上である。好ましくは、７８０ｎｍ以上２６００ｎｍ以下の波長を有する赤外光に対する窓部材１の透過率は２０％以下であり、より好ましくは１０％以下であり、さらに好ましくは５％以下であり、さらに好ましくは１％以下である。なお、各波長域に対する窓部材１の透過率は、可視領域および近赤外領域の双方の光を透過可能な石英ガラス１ａ上に可視領域の光は透過するが近赤外領域の光を遮断するような光学特性を有する光学フィルタを設けることにより調整される。窓部材１の透過率は、たとえば石英ガラスに対して透過率を変化可能な材料を混ぜることにより調整されてもよい。
【００３４】
図５を参照して、好ましくは、窓部材１は、２６００ｎｍ以上２２０μｍ以下の波長を有する遠赤外領域の光を遮断可能に構成されている。具体的には、７８０ｎｍ以上２２０μｍ以下の波長を有する赤外光に対する窓部材１の透過率は３０％以下であることが好ましい。より好ましくは、７８０ｎｍ以上２２０μｍ以下の波長を有する赤外光に対する窓部材１の透過率は２０％以下であり、より好ましくは１０％以下であり、さらに好ましくは５％以下であり、さらに好ましくは１％以下である。
【００３５】
図２は、半導体ウエハ８が加熱源５によって加熱されることにより、半導体ウエハ８が反った状態を示している。図２に示すように、半導体ウエハ８は、ウエハ支持部６の台部６ｂの表面に対して突出するように反ってもよい。半導体ウエハ８の裏面８ｂは、突起部６ａに接して支持されており、台部６ｂの表面から離間していてもよい。図２に示すように、たとえば半導体ウエハ８が加熱源５によって３００℃以上に加熱された状態で、変位センサ７によって半導体ウエハ８の表面８ａの形状が測定される。図１は、たとえば室温において半導体ウエハ８がウエハ支持部６の突起部６ａ上に配置されている状態を示している。図１に示すように、たとえば室温で、変位センサ７によって半導体ウエハ８の表面８ａの形状が測定されてもよい。また高温時（加熱時）における半導体ウエハ８の表面８ａの形状と、室温時（非加熱時）における半導体ウエハ８の表面８ａの形状とを比較することにより、半導体ウエハ８の反りの差が評価されてもよい。
【００３６】
半導体ウエハ８が、たとえば炭化珪素などのワイドバンドギャップ半導体から構成されている場合、たとえばイオン注入が行われる際に、半導体ウエハ８が３００℃以上に加熱される。この際、半導体ウエハ８の反り量が大きいと、半導体ウエハ８を真空チャックにより保持することが困難になる。本実施の形態に係る半導体ウエハ８の反り測定装置１０は、イオン注入などの半導体プロセスが実施される前に、イオン注入が行われる温度と同じ温度で半導体ウエハ８の反りを測定する。これにより、実際に半導体プロセスが実施される前に、反りが小さい半導体ウエハ８を選別することができる。半導体ウエハ８の選別は、インゴット単位で実施されてもよい。半導体ウエハ８は、インゴットから切り出された単結晶ウエハであってもよいし、単結晶ウエハ上にエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルウエハであってもよい。
【００３７】
図３を参照して、突起部６ａの配置の一例について説明する。ウエハ支持部６は、半導体ウエハ８を少なくとも３点で支持する。図３を参照して、平面視（ウエハ支持部６の台部６ｂの表面に対して垂直な方向に沿ってウエハ支持部６を見た場合）において、突起部６ａは、ウエハ支持部６の台部６ｂの表面における三角形の各頂点の位置に配置されている。好ましくは、突起部６ａは半球形状を有する。図３において破線で示している位置は、半導体ウエハ８が配置される位置である。平面視において、半導体ウエハ８は、３個の突起部６ａにより形成される仮想の三角形全体を覆うように配置される。突起部６ａが半導体ウエハ８を支持するように構成されている。突起部６ａの個数は、３個に限定されず、４個以上であってよい。つまり、ウエハ支持部６は、半導体ウエハを４点以上で支持してもよい。
【００３８】
図４を参照して、半導体ウエハ８の走査方法の一例について説明する。
半導体ウエハ８が変位センサ７に対して移動可能に構成されている場合、変位センサ７は固定されており、チャンバ４が移動する。ウエハ支持部６はチャンバ４に固定されている。そのため、チャンバ４が移動すると、チャンバ４と共にウエハ支持部６上に配置されている半導体ウエハ８が移動する。半導体ウエハ８は、たとえば半導体ウエハ８の表面８ａと平行な第１の方向ａ１と、半導体ウエハ８の表面８ａと平行な方向であってかつ第１の方向ａ１に対して垂直な第２の方向ａ２とに移動可能である。つまり、チャンバ４およびウエハ支持部６の各々は、ウエハ支持部６の表面と平行な第１の方向ａ１と、ウエハ支持部６の表面と平行な方向であってかつ第１の方向ａ１に対して垂直な第２の方向ａ２とに移動可能である。チャンバ４が第１の方向ａ１に沿って移動すると、変位センサ７の光源７ａが発した光が、半導体ウエハ８の表面８ａの一方の外縁から他方の外縁まで走査するように半導体ウエハ８が移動する。図４において矢印で示す範囲は、変位センサ７の光源７ａが発した光が半導体ウエハ８の表面８ａにあたる領域である。図４に示すように、たとえば半導体ウエハ８の表面８ａの中心を通り、表面８ａに平行な第１の方向ａ１と、表面８ａに平行でありかつ第１の方向ａ１と垂直な第２の方向ａ２とに光源７ａからの光が照射されてもよい。
【００３９】
図６を参照して、反り測定装置１０は、排気部１１をさらに有してもよい。排気部１１は、チャンバ４の内部を減圧可能に構成されている。排気部１１は、チャンバ４の内部の空気を排気することで、チャンバ４の内部を真空状態にすることができる。チャンバ４の内部は、たとえば窒素などの不活性ガスで満たされていてもよい。反り測定装置１０は、冷却部１２をさらに有していてもよい。冷却部１２は、チャンバ４を冷却可能に構成されている。冷却部１２は、たとえばチャンバ４の側壁を囲うように配置されていてもよい。好ましくは、冷却部１２は、窓部材１を冷却可能に構成されている。冷却部１２は、窓部材１の側面に対向する位置に設けられていてもよい。
【００４０】
次に、実施の形態１に係る半導体ウエハの反り測定装置の作用効果について説明する。
実施の形態１に係る半導体ウエハの反り測定装置１０によれば、光源７ａが発する光に対する窓部材１の透過率は７０％以上であり、かつ７８０ｎｍ以上２６００ｎｍ以下の波長を有する赤外光に対する窓部材１の透過率は３０％以下である。これにより、加熱源５が発する赤外光の輻射によって変位センサ７が加熱されることを抑制することができる。それゆえ、精度良く半導体ウエハの反りを測定することができる。
【００４１】
また実施の形態１に係る半導体ウエハの反り測定装置１０によれば、窓部材１は、石英ガラス１ａと、石英ガラス１ａに接して設けられたコーティング部１ｂとを有する。これにより、コーティング部１ｂにより効果的に赤外光を遮断することができる。
【００４２】
さらに実施の形態１に係る半導体ウエハの反り測定装置１０によれば、コーティング部１ｂは、チャンバ４の外側に配置されている。これにより、熱伝導によるコーティング部１ｂの加熱を抑制することができる。
【００４３】
さらに実施の形態１に係る半導体ウエハの反り測定装置１０によれば、光源７ａが発する光は、３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ未満の波長を有する可視光である。これにより、精度良く半導体ウエハの反りを測定することができる。
【００４４】
さらに実施の形態１に係る半導体ウエハの反り測定装置１０によれば、加熱源５は、半導体ウエハを２００℃以上に加熱可能に構成されている。これにより、２００℃以上の高温に加熱されるプロセスを有する半導体装置の製造方法に用いられる半導体ウエハの反りを効果的に測定することができる。
【００４５】
さらに実施の形態１に係る半導体ウエハの反り測定装置１０によれば、７８０ｎｍ以上２２０μｍ以下の波長を有する赤外光に対する窓部材１の透過率は３０％以下である。これにより、変位センサが加熱されることをより効果的に抑制することができる。それゆえ、効果的に半導体ウエハの反りを測定することができる。
【００４６】
さらに実施の形態１に係る半導体ウエハの反り測定装置１０によれば、ウエハ支持部６は、半導体ウエハ８を少なくとも３点で支持する。半導体ウエハ８がウエハ支持部６の表面に固定されていないので、熱によって半導体ウエハ８が変形する状態をより正確に測定することができる。
【００４７】
さらに実施の形態１に係る半導体ウエハの反り測定装置１０によれば、チャンバ４は、変位センサ７に対して移動可能に構成されている。変位センサ７が移動すると、振動により変位センサ７の測定精度が低下する。チャンバ４が変位センサ７に対して移動可能に構成することにより、半導体ウエハ８の反りをより精度良く測定することができる。
【００４８】
さらに実施の形態１に係る半導体ウエハの反り測定装置１０によれば、チャンバ４の内部を減圧可能に構成された排気部１１をさらに備えている。これにより、チャンバ４の内部の気体による熱伝導によって変位センサ７が加熱されることを効果的に抑制することができる。
【００４９】
さらに実施の形態１に係る半導体ウエハの反り測定装置１０によれば、チャンバ４を冷却可能に構成された冷却部１２をさらに備えている。窓部材１が赤外光を吸収する場合、窓部材１が加熱されることにより窓部材１が変形する場合がある。冷却部１２により窓部材１を放熱することにより、窓部材１が変形することで、反りの測定精度が低下することを抑制することができる。
【００５０】
（実施の形態２）
図７および図８を参照して、本発明の実施の形態２に係る半導体ウエハの反り測定装置１０の構造について説明する。実施の形態２に係る反り測定装置１０は、高温時における反り測定はチャンバ４の内部で行い、低温時（室温時）における反り測定はチャンバ４の外部に配置された冷却ステージ上で行う点において、主に実施の形態１に係る反り測定装置１０と異なっており、他の構成は、実施の形態１に係る反り測定装置とほぼ同様である。以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００５１】
図７を参照して、実施の形態２に係る半導体ウエハの反り測定装置１０は、冷却ステージ１３と、アーム１６と、アーム制御ロボット１５と、収容室１７と、チャンバ４と、ウエハ支持部６と、加熱源５と、変位センサ７とを主に有している。
【００５２】
冷却ステージ１３は、チャンバ４の外部に配置されている。冷却ステージ１３は、たとえば水冷式であり、冷却ステージ１３上に配置される半導体ウエハ８を冷却可能に構成されている。冷却ステージ１３の表面の高さは、ウエハ支持部６の表面の高さとほぼ同じである。冷却ステージ１３の表面には、ウエハ支持部６の台部６ｂ上に配置された突起部６ａと同様の形状の突起部（図示せず）が同様の配置で設けられていてもよい。冷却ステージ１３は、空冷式であってもよい。
【００５３】
アーム１６は、半導体ウエハ８を保持可能に構成されている。アーム１６は、たとえば半導体ウエハ８の表面８ａ側から半導体ウエハ８の周縁部付近をつかむことができるように構成されている。アーム１６は、アーム制御ロボット１５に接続されている。アーム制御ロボット１５は、アーム１６を冷却ステージ上とチャンバ４の内部との間を移動可能に構成されている。これにより、半導体ウエハ８が、チャンバ４の外部に配置された冷却ステージ上とチャンバ４の内部に配置されたウエハ支持部６上との間を移動する。
【００５４】
変位センサ７は、チャンバ４の内部に配置されたウエハ支持部６に対向する位置と、チャンバ４の外部に配置された冷却ステージ１３に対向する位置との間を移動可能に構成されている（矢印Ｘ２で示す範囲）。この場合、チャンバ４は固定式である。つまり、変位センサ７は、チャンバ４に対して移動可能に構成されている。アーム制御ロボット１５に対向するチャンバ４の側面にはゲート１４が設けられている。ゲート１４は、開閉可能に構成されている。半導体ウエハ８の搬送時は、ゲート１４が開いている。チャンバ４の内部において半導体ウエハ８を加熱して、半導体ウエハ８の反りを測定する時は、ゲート１４が閉じている。
【００５５】
冷却ステージ１３と、アーム１６と、アーム制御ロボット１５と、チャンバ４と、ウエハ支持部６と、加熱源５と、変位センサ７とは、収容室１７の内部に収容されている。収容室１７の内部は、たとえば窒素ガスで満たされている。
【００５６】
図７を参照して、高温時における半導体ウエハ８の反り測定はチャンバ４の内部で行われる。この場合、半導体ウエハ８は、ウエハ支持部６上に配置され、加熱源５により加熱される。半導体ウエハ８がたとえば３００℃以上に加熱された状態で、半導体ウエハ８の反り状態が測定される。変位センサ７は、半導体ウエハ８の表面８ａに対向する位置に配置された状態で、半導体ウエハ８の反り状態が測定される。
【００５７】
高温時における半導体ウエハ８の反り測定終了後、半導体ウエハ８が冷却ステージ１３上に移動する。具体的には、チャンバ４のゲート１４が開いた後、アーム１６がチャンバ４の内部に移動する。アーム１６がウエハ支持部６上の半導体ウエハ８を保持し、半導体ウエハ８を持ち上げる。次に、アーム制御ロボット１５を駆動することで、半導体ウエハ８を保持したアーム１６がチャンバ４の外部に出て、冷却ステージ１３上に配置される。アーム１６は半導体ウエハ８を冷却ステージ１３上に配置した後、アーム１６は半導体ウエハ８から離れる。半導体ウエハ８が冷却ステージ１３上に配置されることで、半導体ウエハ８が冷却される。半導体ウエハ８の温度が、たとえば室温付近になった後、半導体ウエハ８の反りが測定される。
【００５８】
図８を参照して、低温時（室温時）における反り測定はチャンバ４の外部に配置された冷却ステージ上で行われる。変位センサ７は、冷却ステージ１３上に配置された半導体ウエハ８の表面８ａに対向する位置に配置される。変位センサ７と、冷却ステージ１３との間には、窓部材１が配置されていない。変位センサ７の光源７ａから発せされた光Ｌは、窓部材１を通過することなく直接半導体ウエハ８の表面８ａに入射する。変位センサ７の検出部７ｂは、窓部材１を通過することなく、半導体ウエハ８の表面８ａから反射されて戻ってきた光を検出する。これにより、低温時（室温時）における半導体ウエハ８の反りが測定される。
【００５９】
次に、実施の形態２に係る半導体ウエハの反り測定装置の作用効果について説明する。
実施の形態２に係る半導体ウエハの反り測定装置１０によれば、チャンバ４の外部に配置された冷却ステージ１３をさらに備えている。変位センサ７は、ウエハ支持部６に対向する位置と、冷却ステージ１３に対向する位置との間を移動可能に構成されている。チャンバ４の内部において、高温時および低温時の双方における半導体ウエハ８の反りを測定する場合、半導体ウエハ８の昇温と降温とを繰り返す必要があるためトータルの測定時間が長くなる。高温時の反り測定をチャンバ４の内部で行い、低温時の反り測定をチャンバ４の外部で行うことにより、チャンバ４の内部の温度を下げる必要がなくなるため、トータルの反り測定時間を短縮することができる。またチャンバ４の内部に配置されているウエハ支持部６を急冷することにより、ウエハ支持部６が歪むことを抑制することができる。
【実施例】
【００６０】
次に、反り測定装置１０の窓部材１の実施例について説明する。比較例の窓部材１は、石英ガラスである。石英ガラスの厚みは５ｍｍである。実施例の窓部材１は、石英ガラス１ａ上にコーティング部１ｂが設けられた構成を有している。
【００６１】
比較例および実施例に係る窓部材の透過率の波長依存性について説明する。図９は、比較例に係る窓部材１の透過率の波長依存性を示している。図１０は、実施例に係る窓部材１の透過率の波長依存性を示している。
【００６２】
図９に示すように、比較例に係る窓部材１の約２００ｎｍ以上約２０００ｎｍ以下の波長の光の透過率は約９０％である。つまり、比較例に係る窓部材１は、７８０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の赤外光の約９０％を透過する。また比較例に係る窓部材１は、３０００ｎｍ以上３２００ｎｍ以下の赤外光の約８０％を透過する。そのため、上記波長域における赤外光が輻射によって窓部材１を透過して変位センサ７を加熱する。結果として、変位センサ７の測定精度が低下する。
【００６３】
図１０に示すように、実施例に係る窓部材１は、コーティング部１ｂにより７８０ｎｍ以上の赤外光の透過を抑制するような光学特性を有するように設計されている。具体的には、約７００ｎｍ以上約１１００ｎｍ以下の波長の光の透過率は５％以下となるように設計されている。一方、変位センサ７の光源７ａが発する光の波長はたとえば可視光である。実施例に係る窓部材１は、約４３０ｎｍ以上約６２０ｎｍ以下の波長の光の透過率は９０％以上となるように設計されている。コーティング部１ｂによって、上記波長域における赤外光が輻射によって窓部材１を透過して変位センサ７を加熱することを抑制することができる。そのため、変位センサ７の測定精度を向上することができる。
【００６４】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６５】
１  窓部材
１ａ  石英ガラス
１ｂ  コーティング部
２  蓋部材固定部
３  収容部
４  チャンバ
５  加熱源
６  ウエハ支持部
６ａ  突起部
６ｂ  台部
７  変位センサ
７ａ  光源
７ｂ  検出部
８  半導体ウエハ
８ａ  表面
８ｂ  裏面
１０  反り測定装置
１１  排気部
１２  冷却部
１３  冷却ステージ
１４  ゲート
１５  アーム制御ロボット
１６  アーム
１７  収容室
Ｌ  光
ａ１  第１の方向
ａ２  第２の方向
【図１】
2016025242.tif 000003
【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】
2016025242.tif 000008
【図７】
2016025242.tif 000009
【図８】
2016025242.tif 000010
【図９】
2016025242.tif 000011
【図１０】
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