(57)【要約】【課題】正確に表面形状を測定することができる表面形状測定装置、及び表面形状測定方法を提供する。【解決手段】。  本実施の形態にかかる平坦度評価方法は、処理が行われる処理面を有する試料１１の平坦度を評価する平坦度評価方法であって、処理が行なわれる前の処理面１１ｄ、及び裏面１１ｅの形状を測定するステップ（Ｓ１０１、Ｓ１０２）と、処理面１１ｄ、及び裏面１１ｅの形状が測定された試料１１の処理面に対して処理を行うステップ（Ｓ１０３）と、処理が行われた基板の裏面１１ｅの形状を測定するステップ（Ｓ１０４）と、処理前の処理面１１ｄの形状、処理前の裏面１１ｅの形状、及び処理後の裏面１１ｅの形状に基づいて、処理後の試料１１の平坦度を評価するステップ（Ｓ１０６）と、を備えるものである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理が行われる処理面を有する基板の平坦度を評価する平坦度評価方法であって、
前記処理が行なわれる前の前記処理面、及び裏面の形状を測定するステップと、
前記処理面、及び裏面の形状が測定された基板の処理面に対して処理を行うステップと、
前記処理が行われた基板の裏面の形状を測定するステップと、
前記処理前の処理面の形状、前記処理前の裏面の形状、及び前記処理後の裏面形状に基づいて、前記処理後の前記基板の平坦度を評価するステップと、を備える平坦度評価方法。
【請求項２】
前記処理が行われた基板の裏面の形状を測定するステップでは、前記裏面側から前記基板に光を照射したときの反射光を検出することによって、前記裏面の形状を測定する請求項１に記載の平坦度評価方法。
【請求項３】
前記基板の処理面に対して処理を行うステップでは、前記基板に対して、パターンを形成する工程を含んでいる請求項１、又は２に記載の平坦度評価方法。
【請求項４】
前記基板の処理面に対して処理を行うステップでは、フォトマスクである基板に対して、ペリクルを貼り付ける工程を含んでいる請求項１乃至３のいずれかに記載の平坦度評価方法。
【請求項５】
請求項４に記載の平坦度評価方法によって、前記ペリクルが貼り付けられた基板の平坦度を評価するステップと、
前記ペリクルが貼り付けられた基板の平坦度が許容範囲を越えていた場合に、前記ペリクルを基板から剥がして貼り直すステップと、を備えるパターン基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板の平坦度を評価する平坦度評価方法、及びパターン基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程では、ウエハの変形に起因する搬送等の不具合が発生することがある。この不具合を未然に含むために、ウエハの反り（撓み）を評価することが望まれている。ウエハの反りを評価するため、ウエハの表面形状が測定されることがある。ウエハの表面形状を測定するため、ウエハ表面で反射した反射光の光センサ上における入射位置に応じて測長する技術が開示されている（特許文献１〜３）。
【０００３】
例えば、特許文献２では、試料に対して光を斜めから入射させている。従って、センサと試料表面との距離に応じて、位置検出センサ上での反射光の入射位置が変化する。よって、位置検出センサ上での反射光の入射位置を求めることによって、試料との距離を測定することができる。
【０００４】
また、ウエハの表面と裏面との形状を測定して、ウエハを評価する方法が開示されている（特許文献４、５）。特許文献４の評価方法では、表面、及び裏面の形状を測定し、そのプロファイルを周波数解析している。また、特許文献５の評価方法では、ウエハの表面形状、及び裏面形状を測定している。そして、サイトに応じて異なる算出方法を選択して、ウエハ面内の平坦度を取得している。
【０００５】
また、半導体の製造プロセスなどに用いられるフォトマスクについても、平坦度を評価することが望まれている。例えば、平坦度が悪いフォトマスクでは、露光時のフォーカスずれが起きてしまうことがある。マスク基板の平坦度の悪化に起因する歩留まり低下の問題を解決する方法が開示されている（特許文献６）。この方法では、ウエハ露光装置のマスクステージでマスクをチャックする前後の表面形状を測定している。
【特許文献１】特開昭５９−１６４９１０号公報
【特許文献２】特開昭６３−７６２６号公報
【特許文献３】特開昭６３−８５３１１号公報
【特許文献４】特開２０００−３１２２４号公報
【特許文献５】特開２００４−２００６００号公報
【特許文献６】特開２００４−３４１５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の技術では、例えば、反射光のプロファイルのピーク位置や中心位置に基づいて、測長している。しかしながら、センサ上の受光位置に応じて測長する場合、以下に示す問題点がある。半導体ウエハの上には、各種のパターンが形成される。従って、パターンの有無、あるいはパターンの種類によって光の反射率が異なる。このため、例えば、パターンの境界部分に光が入射すると、光センサでの反射光プロファイルが変化してしまう。
【０００７】
すなわち、反射率が高い部分では、反射光量が大きくなり、反射率が低い部分では、反射光量が小さくなる。そのため、試料表面での反射率での違いに応じて、反射光プロファイルのピーク位置や中心位置が変化してしまう。具体的には、反射率の高い部分にピーク位置や中心位置がシフトしてしまう。このため、光センサ上における反射光の入射位置がずれて判断されてしまう。よって、上記の技術では、正確に表面形状を測定することが困難であるという問題点があった。半導体ウエハに限らず、半導体製造工程に用いられるフォトマスクでも同様の問題点が生じている。
【０００８】
さらに、フォトマスクには、パターン面に塵などが付着するのを防ぐため、ペリクルが貼り付けられることがある。このペリクルは、マスクのパターン面側に貼り付けられる。このような場合、測定光は、ペリクルを介して照射される。さらに、反射光はペリクルを介して検出される。従って、ペリクルを介してしか、パターン面の形状を測定することができない。よって、ペリクルを設けたフォトマスクでは、表面形状を測定することが困難になってしまう。よって、平坦度を正確に評価することができなくなってしまう。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、正確に平坦度を評価することができる平坦度評価方法、及びそれを用いたパターン基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様にかかる平坦度評価方法は、処理が行われる処理面を有する基板の平坦度を評価する平坦度評価方法であって、前記処理が行なわれる前の前記処理面、及び裏面の形状を測定するステップと、前記処理面、及び裏面の形状が測定された基板の処理面に対して処理を行うステップと、前記処理が行われた基板の裏面の形状を測定するステップと、前記処理前の処理面の形状、前記処理前の裏面の形状、及び前記処理後の裏面形状に基づいて、前記処理後の前記基板の平坦度を評価するステップと、を備えるものである。これにより、処理後の処理面に対して測定することなく、平坦度を評価することができる。このため、正確に評価することができる。
【００１１】
本発明の第２の態様にかかる平坦度評価方法は、上述の平坦度評価方法であって、前記処理が行われた基板の裏面の形状を測定するステップでは、前記裏面側から前記基板に光を照射したときの反射光を検出することによって、前記裏面の形状を測定するものである。これにより、正確に評価することができる。
【００１２】
本発明の第３の態様にかかる平坦度評価方法は、上述の平坦度評価方法であって、前記基板の処理面に対して処理を行うステップでは、前記基板に対して、パターンを形成する工程を含んでいるものである。これにより、パターンが形成された基板であっても、正確に評価することができる。
【００１３】
本発明の第４の態様にかかる平坦度評価方法は、上述の平坦度評価方法であって、前記基板の処理面に対して処理を行うステップでは、フォトマスクである基板に対して、ペリクルを貼り付ける工程を含んでいるものである。これにより、ペリクル貼り付け後であっても平坦度を正確に評価することができる。
【００１４】
本発明の第５の態様にかかる平坦度評価方法は、上述の平坦度評価方法であって、請求項４に記載の平坦度評価方法によって、前記ペリクルが貼り付けられた基板の平坦度を評価するステップと、前記ペリクルが貼り付けられた基板の平坦度が許容範囲を越えていた場合に、前記ペリクルを基板から剥がして貼り直すステップと、を備えるものである。これにより、平坦度を正確に評価することができるため、生産性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、正確に平坦度を評価することができる平坦度評価方法、及びそれを用いたパターン基板の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本実施の形態では、試料の表面形状を測定する。これにより、試料の反り（撓み）を評価することができる。すなわち、試料の平坦度を評価することができる。典型的な試料としては、半導体ウエハやフォトマスクなどがある。本実施の形態にかかる平坦度評価方法は、処理が行われる処理面が設けられた基板の平坦度を評価する平坦度評価方法である。この平坦度評価方法は、処理が行なわれる前の処理面、及び裏面の形状を測定するステップと、処理面、及び裏面の形状が測定された基板の処理面に対して処理を行うステップと、裏面側から基板に光を照射したときの反射光を検出することによって、処理が行われた基板の裏面の形状を測定するステップと、処理前の処理面の形状、処理前の裏面の形状、及び前記処理後の裏面形状に基づいて、処理後の前記基板の平坦度を評価するステップとを有する。
【００１７】
発明の実施の形態１．
本実施の形態にかかる平坦度評価方法に用いられる表面形状測定装置の構成について、図１を用いて説明する。図１（ａ）は、表面形状測定装置の構成を示す平面図であり、図１（ｂ）はその側面図である。図１に示すように、表面形状測定装置１０は、センサヘッド１２、ステージ１３、演算装置１５、Ｙ駆動機構１６、及びＸ駆動機構１７を有している。表面形状測定装置１０は、試料１１の表面形状を測定する。図１では、鉛直方向をＺ方向とし、Ｚ方向と垂直な方向をＸ方向としている。さらに、Ｚ方向、及びＸ方向と垂直な方向をＹ方向としている。よって、ＸＹ面は水平面となる。試料１１は、ＸＹ平面と略平行に配置されている。なお、本実施の形態では、試料１１がシリコンウエハなどの半導体ウエハであるとして説明する。
【００１８】
試料１１は、ステージ１３上に載置されている。試料１１の上面には、所定のパターン膜１１ｃが形成されている。すなわち、試料１１には、パターン膜１１ｃが形成されている領域と、パターン膜１１ｃが形成されていない領域とが存在する。ここで、試料１１の成膜、パターン形成等の処理が行われる面を処理面１１ｄとする。すなわち、試料１１の処理面１１ｄに対して成膜処理、パターニング処理が施される。処理面１１ｄは、パターン形成面である。このような処理が行われることによって、試料１１が変形する。すなわち、パターン膜１１ｃの応力によって、試料１１の反り量が変化する。従って、試料１１の表面形状が変化する。なお、試料１１の処理面１１ｄと反対側の面を裏面１１ｅとする。すなわち、図１（ｂ）では下面が裏面１１ｅとなる。裏面１１ｅには、パターン膜が形成されることがない。パターン膜１１ｃの応力などによって、裏面１１ｅは処理面１１ｄと同様に変化する。
【００１９】
ステージ１３は３点で試料１１を支持している。すなわち、ステージ１３は試料１１端部の３点で試料１１の裏面１１ｅと接触する。従って、試料１１の略全体において下側が開放している。すなわち、ステージ１３が設けられて３点以外では、試料１１の下側が空間になっている。ステージ１３としては、例えば、３本の支柱が設けられた中空ステージを用いることができる。ステージ１３は、Ｙ駆動機構１６に接続されている。Ｙ駆動機構１６はステージ１３をＹ方向に移動する。従って、ステージ１３上の試料１１は、Ｙ駆動機構１６によって、Ｙ方向に走査される。
【００２０】
センサヘッド１２は、試料１１の下側に配置される。ここでは、センサヘッド１２が、試料１１の裏面１１ｅ側に配置される。センサヘッド１２による検出に基づいて、試料１１の表面形状が測定される。センサヘッド１２は、検出結果に応じた検出信号を演算装置１５に出力する。センサヘッド１２は、三角測量の原理を応用して検出を行なっている。センサヘッド１２の構成については、後述する。センサヘッド１２は、Ｘ駆動機構１７に接続されている。Ｘ駆動機構１７は、センサヘッド１２をＸ方向に移動する。従って、ステージ１３上の試料１１に対するセンサヘッド１２の位置がＸ方向に変化する。このように、Ｘ駆動機構１７によって、センサヘッド１２は、Ｘ方向に走査される。Ｘ駆動機構１７は、例えば、一定速度でセンサヘッド１２を往復させる。すなわち、走査領域の両端近傍以外で、センサヘッド１２が一定速度でＸ方向に移動する。
【００２１】
Ｘ駆動機構１７、及びＹ駆動機構１６は、モータなどのアクチュエータと、リニアガイドなどを有している。これにより、直進性よく移動させることができる。Ｘ駆動機構１７、及びＹ駆動機構１６は、演算装置１５に接続されている。演算装置１５は、Ｘ駆動機構１７、及びＹ駆動機構１６の駆動を制御する。すなわち、演算装置１５からの駆動信号によって、Ｘ駆動機構１７、及びＹ駆動機構１６が駆動される。
【００２２】
センサヘッド１２は、ステージ１３よりも高速で移動する。そして、センサヘッド１２をＸ方向に移動しながら、ステージ１３をＹ方向に送り出していく。これによって、試料全面に対して測定を行うことができる。すなわち、測定位置をラスタ走査や、ジグザグ走査することによって、試料１１の全体に対して測定を行うことができる。具体的には、Ｘ駆動機構１７は、試料１１の一端から他端まで、センサヘッド１２を＋Ｘ方向に移動させる。これにより、試料１１の１ライン分の測定が行なわれる。そして、Ｘ方向の１ライン分の移動が終了したら、Ｘ駆動機構１７は、移動方向を反転させる。また、移動方向を反転させている間に、Ｙ駆動機構１６が所定の間隔だけＹ方向にステージを送り出す。そして、２ライン目の測定を行なう。よって、２ライン目の測定では、逆方向（−Ｘ方向）にセンサヘッド１２が移動する。なお、センサヘッド１２が反転している間以外、センサヘッド１２は略同じ速さで移動する。すなわち、１ライン分の測定を行っている間は、センサヘッド１２が等速で移動する。
【００２３】
演算装置１５には、センサヘッド１２からの検出信号が入力される。演算装置１５は、センサヘッド１２からの検出信号を記憶する。また、Ｙ駆動機構１６はステージ１３のＹ方向の位置を示す位置信号を演算装置１５に出力する。また、Ｘ駆動機構１７はセンサヘッド１２のＸ方向の位置を示す位置信号を演算装置１５に出力する。これにより、試料１１においてセンサヘッド１２が検出を行なっている検出位置の座標を特定することができる。演算装置１５は、センサヘッド１２からの検出信号に検出位置の座標を対応付けて記憶する。これにより、試料１１の各座標での検出信号が記憶される。
【００２４】
演算装置１５は、パーソナルコンピュータなどの情報処理装置であり、検出信号に対して所定の演算処理を行なう。すなわち、演算装置１５は、ＣＰＵやメモリ等の記憶領域を備えるコンピュータである。例えば、演算装置１５は、演算処理部であるＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶領域であるＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、通信用のインターフェースなどを有し、表面形状を測定するために必要な処理を実行する。例えば、ＲＯＭには、演算処理するための演算処理プログラムや、各種の設定データ等が記憶されている。そして、ＣＰＵは、このＲＯＭに記憶されている演算処理プログラムを読み出し、ＲＡＭに展開する。そして、設定データや、センサヘッド等からの出力に応じてプログラムを実行する。さらに、演算装置１５は、演算処理結果を表示させるためのモニター等を有している。なお、演算装置１５は、物理的に単一な装置にかぎるものではない。演算装置１５による処理については、後述する。
【００２５】
次に、センサヘッド１２の構成について図２を用いて説明する。図２は、センサヘッド１２の光学系の構成を示す図である。センサヘッド１２には、光源２１、レンズ２２、スリット２３、レンズ２４、及び光センサ２５が設けられている。なお、図２では、図１に示す構成と上下を反転して図示している。図２では、試料１１の表面を試料表面１１ａ、１１ｂとして示している。なお、試料表面１１ａと試料表面１１ｂとは、センサヘッド１２からの距離が変化している。すなわち、試料表面１１ｂは、試料表面１１ａよりもセンサヘッド１２からの距離が離れている。なお、試料表面１１ａ、試料表面１１ｂは、処理面１１ｄ、及び裏面１１ｅのいずれでもよい。
【００２６】
光源２１は、レーザ光源等あり、試料１１に対してレーザ光を照射する。従って、光源２１からの光は、試料表面１１ａに入射する。試料表面１１ａが、光源２１からの光は所定のスポットで照明される。また、光源２１からのレーザ光は、試料１１に対して斜めに入射する。すなわち、レーザ光は、試料表面１１ａに垂直な方向から傾いた方向に伝播し、所定の入射角度で試料１１に入射する。光源２１から試料１１に入射した光の一部は、試料表面１１ａで反射される。光源２１から試料１１に入射した光のうち、試料表面１１ａで反射した反射光は、レンズ２２に入射する。レンズ２２は反射光を屈折して、集光する。これにより、反射光は、平行光束となる。
【００２７】
レンズ２２で屈折された反射光は、スリット２３に入射する。スリット２３は、レンズ２２の瞳位置に配置されている。スリット２３は、所定の幅が開口しており、その外側に入射した反射光を遮光する。すなわち、スリット２３に設けられたライン状の開口部内に入射した反射光がスリット２３を通過し、開口部外に入射した反射光は、遮光される。これにより、光学系内の迷光を遮光することができる。よって、パターン付き試料１１からの回折光による誤差を低減することができ、正確な検出が可能になる。スリット２３の中央は、反射光の中央になるように配置されている。スリット２３を通過した反射光は、レンズ２４に入射する。レンズ２４は、反射光を屈折して、光センサ２５の受光面に集光する。
【００２８】
光センサ２５は、例えば、ラインセンサである。具体的には、光センサ２５として１次元ＣＣＤを用いることができる。よって、光センサ２５の受光面には、受光画素が１列に配置されている。光センサ２５は、各受光画素が受光した反射光に応じた検出信号を演算装置１５に出力する。すなわち、光センサ上での受光強度のプロファイルが検出信号として出力される。ここで、センサヘッド１２と試料１１の表面との距離が変化すると、光センサ２５での受光位置が変化する。光センサ２５の受光画素は、試料表面とセンサヘッド１２との距離によって受光位置がずれる方向に、配列されている。例えば、試料表面１１ａからの反射光は、光センサ２５の受光面の略中央の画素に入射するが、試料表面１１ｂからの反射光は、光センサ２５の受光面の中央からずれた画素に入射する。ここでは、試料表面１１ｂからの反射光は、中央の画素から左側にずれた画素に入射している。このように、光源２１からの光を試料１１に対して斜めに照射しているため、試料１１の表面の高さに応じて、試料１１の表面上における光の入射位置が変わる。従って、試料１１の表面上において、光が反射される位置が変化する。光センサ２５と試料１１との距離が変わると、光センサ２５上での受光位置が変化する。よって、光センサ２５の受光面上での反射光の入射位置に基づいて、光センサ２５と試料１１の表面との距離を求めることができる。
【００２９】
また、スリット２３は、試料表面とセンサヘッド１２との距離に応じて、光センサ２５上での反射光の入射位置が変化する方向に反射光の通過を制限している。具体的には、光学系内の中心から両側にずれた光が遮断されるため、反射光が光学系の中心を通過する。従って、光センサ２５で検出されたプロファイルの対称性を維持することができる。よって、光センサ２５上での入射位置を正確に抽出することができる。
【００３０】
そして、Ｘ駆動機構１７、及びＹ駆動機構１６によって、センサヘッド１２と試料１１との相対位置を変化させる。これにより、試料１１に対するセンサヘッド１２の位置が水平方向に変化し、試料１１上における測定位置が変化する。そして、相対位置を変化させながら、試料１１の表面からセンサヘッド１２までの距離を測定する。複数の相対位置における試料１１の表面からセンサヘッド１２までの距離をつなぎ合わせる。こうすることによって、試料１１の表面形状を測定することができる。すなわち、光センサ２５の中央の受光画素を基準とする入射位置のずれ量が、試料１１とセンサヘッド１２との距離に対応する。この入射位置のずれ量に応じて、試料１１と光センサ２５との距離が測定される。そして、試料１１の全体に対して、光センサ２５から試料１１の表面までの距離を測定することで、試料１１の凹凸、反り、撓み、うねり等を求めることができる。ここで、センサヘッド１２からの検出信号によって、表面形状を測定する処理は、演算装置１５において実行させる。演算装置１５は、プロファイルのピーク位置や中心位置の変化によって、表面形状を測定する。
【００３１】
上記のセンサヘッド１２では、試料表面からの反射光に基づいて、表面形状を測定している。従って、試料１１の表面反射率が変化すると、測定誤差が生じてしまうことがある。例えば、パターン膜１１ｃが存在する箇所は、反射率が高くなり、パターン膜１１ｃが存在する箇所は、反射率が低くなる。パターン膜１１ｃの境界をまたぐように光が照射された場合、反射光のプロファイルが変化してしまう。この場合、測定された位置と、実際の位置との間にずれが生じる。従って、パターン膜１１ｃが形成された処理面１１ｄの表面形状を正確に測定することが困難になってしまう。一方、裏面１１ｅは、パターン膜１１ｃが形成されていない。従って、反射率の面内分布が一様になる。このため、裏面１１ｅの表面形状を正確に測定することができる。また、パターン形成前の処理面１１ｄでは、反射率が一様になっている。従って、処理面１１ｄであっても、パターン形成前であれば正確に測定することができる。
【００３２】
次に、本実施の形態にかかる平坦度評価方法について図３を用いて説明する。図３は、本実施の形態にかかる評価方法を示すフローチャートである。まず、処理前の試料１１の処理面１１ｄの形状を測定する（ステップＳ１０１）。すなわち、表面形状測定装置１０において、処理面１１ｄを下にした状態で、資料１をステージ１３上に配置する。ここで、処理面１１ｄに対しては、処理が施されていないので、正確に測定することができる。すなわち、パターン形成前の処理面１１ｄでは、反射率が一様である。このため、正確な表面形状測定が可能になる。
【００３３】
次に、処理前の試料１１の裏面１１ｅの形状を測定する（ステップＳ１０２）。すなわち、表面形状測定装置１０において、試料１１を反転させる。これにより、処理面１１ｄが上になり、裏面１１ｅが下になる。もちろん、裏面１１ｅには、パターンが形成されていないため、正確な測定が可能になる。なお、処理面１１ｄと裏面１１ｅの表面形状を測定する順番は、反対でもよい。すなわち、裏面１１ｅに対して測定を行った後、処理面１１ｄに対して測定を行ってもよい。
【００３４】
そして、試料１１の処理面１１ｄに対して所定の処理を行う（ステップＳ１０３）。ここでは、成膜処理、及びパターン形成処理が行われる。通常の成膜、露光、現像、エッチング、レジスト剥離工程などを用いて、パターン形成を行う。すなわち、処理面１１ｄに設けられたされた薄膜をフォトリソグラフィー工程等によってパターニングする。これにより、処理面１１ｄに対してパターン膜１１ｃが形成される。ここでは、試料１１が表面形状測定装置１０から各プロセスの装置に搬送される。もちろん、ここでの処理には、パターン形成工程以外の工程が含まれていてもよい。
【００３５】
そして、処理後の裏面１１ｅの形状を測定する（ステップＳ１０４）。すなわち、試料１１を再度、表面形状測定装置１０に搬入する。表面形状測定装置１０において、裏面１１ｅを下にした状態で、試料１１をステージ１３上に配置する。パターン形成処理が行われた後でも、裏面１１ｅには、パターンが形成されていない。このため、正確な測定が可能になる。
【００３６】
この後、ステップＳ１０３での処理による変化量を算出する（ステップＳ１０５）。具体的には、処理前の裏面形状と処理後の裏面形状とを比較する。そして、ステップＳ１０３の処理の前後で、試料１１がどの程度変化したかを算出する。このようにして、処理による試料１１の変形量が変化量として算出される。例えば、パターン膜１１ｃの応力などによる反り量が変化量として算出される。
【００３７】
次に、ステップＳ１０５で算出された変化量に基づいて、判定を行なう（ステップＳ１０６）。ここでは、変化量、及び処理前の処理面形状に基づいて、処理後の処理面形状を推測する。すなわち、処理前の処理面形状、処理前の裏面形状、及び処理後の裏面形状に基づいて、処理後の試料１１の平坦度を評価する。例えば、処理前の処理面形状に対して、算出された変化量を加えることで、処理後の処理面形状が求められる。このように推測された処理面形状に基づいて、平坦度が評価される。すなわち、処理面１１ｄの平坦度が許容範囲であるか否かが判定される。平坦度が許容範囲内に収まっている場合、その試料１１が適合品となる。一方、平坦度が許容範囲を越えている場合、不適合品となる。具体的には、処理後の処理面の高さ分布が許容値以下になっているか否かを判別する。処理面内の高さ分布が許容値以下である場合、適合品として判定される。適合品として判定された試料１１は次の製造工程に進む。一方、処理面内の高さ分布が許容値以上である場合、不適合品として判定された試料１１は、破棄されるか、詳細に検査される。このように、処理前後の裏面形状と、処理前の処理面形状とに基づいて、処理後の試料１１の平坦度が適合しているか否かが評価される。
【００３８】
上記の平坦度評価方法では、パターン膜１１ｃが形成されていない面のみに対して測定を行っている。すなわち、パターン膜１１ｃに起因する反射率分布がない面に対して、表面形状測定を行うことができる。測定面の反射率が一様であるため、正確に表面形状を測定している。このため、パターン膜１１ｃの形成した後でも、平坦度を正確に評価することがきる。すなわち、適合品か不適合品かの判別を確実に行なうことができる。
【００３９】
半導体装置の製造工程において、上記の評価方法を適宜実施することが可能である。すなわち、処理後の裏面形状測定を２回以上行ってもよい。具体的には、処理前に１度、試料１１の両面の形状を測定する。そして、試料１１が変形する処理が実施された後に、裏面形状を測定する。また、別の処理が実行された後に、再度裏面形状を測定する。このようにすることで、それぞれの処理による変化量を算出することができる。すなわち、半導体製造工程で複数回実施されるパターニング処理毎に、変化量を算出することができる。このようにして、各処理工程の管理を行うことができる。
【００４０】
もちろん、複数回処理を行った後で、ステップＳ１０４の裏面形状測定を行ってもよい。例えば、パターン膜を積層する場合であれば、１回のパターン形成処理毎に、裏面形状測定を行わなくてもよい。この場合、パターン膜を積層した後に、裏面形状測定を行う。そして、複数回のパターン形成処理による変化量を算出する。なお、パターン形成前の試料１１であれば、両面の測定を行うことが可能である。例えば、試料１１の略前面に均一な膜が形成されている状態で、両面を測定してもよい。なお、ステップＳ１０３の処理はパターン形成処理に限られるものではない。すなわち、ステップＳ１０３の処理は試料１１が変形する処理であればよい。
【００４１】
次に、上記の評価方法を実施するための演算装置について図４を用いて説明する。図４は、演算装置１５の構成を示すブロック図である。図４に示すように、演算装置１５は、処理前データ記憶部３１、処理後データ記憶部３２、変化量算出部３３、判定部３４センサヘッド制御部４１、測定部４２、ステージ制御部４３を有している。センサヘッド制御部４１は、駆動信号を出力して、Ｘ駆動機構１７によるセンサヘッド１２の駆動を制御する。ステージ制御部４３は、駆動信号を出力して、Ｙ駆動機構１６によるステージ１３の駆動を制御する。これにより、試料１１の任意の座標での検出を行なうことができる。測定部４２は、センサヘッド１２からの検出信号に対して、所定の演算を行う。すなわち、測定部４２は、光センサ２５上での入射位置を試料表面の高さに変換する。そして、測定部４２は、試料表面の高さを試料１１上での座標に対応付けて、表面形状を測定する。
【００４２】
測定部４２で測定された表面形状のデータは、処理前データ記憶部３１、又は処理後データ記憶部３２に記憶される。処理前データ記憶部３１は、処理前の両面の表面形状のデータを記憶する。すなわち、処理前データ記憶部３１には、パターン形成前の処理面形状、及び裏面形状が記憶される。処理後データ記憶部３２は、処理後の裏面形状のデータを記憶する。すなわち、処理後データ記憶部３２には、パターン形成後の裏面形状が記憶される。もちろん、２回以上、処理後の裏面形状を測定した場合、それぞれの測定データが記憶される。こうすることで、製造工程中の表面形状の履歴を管理することができる。処理前データ記憶部３１、又は処理後データ記憶部３２では、試料１１上での座標に表面高さが対応付けられている。
【００４３】
変化量算出部３３は、処理前後の裏面形状のデータから、変化量を算出する。すなわち、変化量算出部３３は処理前データ記憶部３１から処理前の裏面形状データを読み出す。また、変化量算出部３３は、処理後データ記憶部３２から処理前の裏面形状データを読み出す。そして、処理後の裏面形状データと処理前の裏面形状データの差を取る。ここでは、試料１１の同じ位置でのデータに対して差を取る。そして、試料１１の全面に対して、差を求める。これにより、試料１１がステップＳ１０３の処理によってどの程度変形したかを算出することができる。このようにして、処理による試料１１の変形量を変化量を算出する。判定部３４は、変化量、及び処理前の処理面形状データから、処理後の処理面形状データを推測する。そして、処理後の処理面形状データから平坦度を評価する。すなわち、推測された処理後の処理面形状データが許容範囲に収まっているか否かを判定する。このようにして、正確に平坦度を評価することができる。
【００４４】
発明の実施の形態２．
実施の形態２にかかる平坦度評価方法について、図５、及びを用いて説明する。図５は、実施の形態２にかかる平坦度評価方法を示すフローチャートである。図６は、試料１１の表面形状を測定している様子を示す図である。図６は、表面形状測定装置１０の側面構成を示している。表面形状測定装置１０の基本的構成については、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。また、実施の形態１と同様のステップについては、説明を適宜省略する。
【００４５】
なお、本実施の形態では、試料１１が半導体製造工程などに用いられるフォトマスクであるとして説明する。そして、フォトマスクである試料１１には、図６（ｂ）に示すようにペリクル１９が貼り付けられる。なお、ペリクル１９は、ペリクル膜１９ａ、及びペリクルフレーム１９ｂを有している。ペリクル膜１９ａは薄い透明フィルムである。ペリクルフレーム１９ｂは枠状のフレームであり、ペリクル膜１９ａを支持している。すなわち、ペリクル１９はパターン形成面である処理面１１ｄに設けられる。ペリクルフレーム１９ｂは、パターン形成領域の外側において、処理面１１ｄに接着されている。ペリクル膜１９ａは処理面１１ｄを塵などから保護している。ペリクル膜１９ａは、処理面１１ｄから所定の間隔を隔てて配置されている。
【００４６】
まず、処理前の処理面形状を測定する（ステップＳ２０１）。図６（ａ）に示すように、処理面１１ｄがセンサヘッド１２側に配置される。ここでは、遮光膜であるパターン膜１１ｃを形成する前の表面形状を測定している。あるいは、遮光膜が均一に形成されたマスクブランクスの状態で処理面形状を測定してもよい。反射率が均一であるため、正確に処理面形状を測定することができる。そして、処理前の裏面形状を測定する（ステップＳ２０２）。なお、ステップＳ２０１、及びステップＳ２０１については、実施の形態１のステップＳ１０１、及びＳ１０２と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００４７】
次に、基板の処理面１１ｄに対して、所定の処理を行う（ステップＳ２０３）。ここでは、ペリクル１９が試料１１に貼り付けられる。すなわち、ペリクル１９が処理面１１ｄに貼着される。なお、ペリクル１９を貼り付ける前に、遮光膜をパターニングしてもよい。これらの工程では、通常のパターン描画装置、及びペリクル貼付装置等が用いられる。これにより、パターン膜１１ｃが形成された処理面１１ｄにペリクル１９が貼り付けられる。もちろん、ここでの処理にはペリクル貼付工程やパターン形成以外の工程が含まれていてもよい。
【００４８】
そして、処理後の裏面形状を測定する（ステップＳ２０４）。ここでは、図６（ｂ）に示すように、裏面１１ｅがセンサヘッド１２側となる。そして、ペリクル１９が貼り付けられた試料１１の裏面形状を測定する。その後、処理による試料１１の変化量を算出する（ステップＳ２０５）。なお、ステップＳ２０４、及びステップＳ２０５については、実施の形態１のステップＳ１０４、及びＳ１０５と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００４９】
この後、変化量に基づいて判定する（ステップＳ２０６）。ここでは、実施の形態１のステップＳ１０６と同様の方法で判定される。そして、不適合であると判定された試料１１については、再度、ステップＳ１０３の処理を行う。すなわち、貼り付けられているペリクル１９を基板から剥がして、貼り直す。そして、ペリクル１９を貼り直した試料１１に対して、ステップＳ２０４〜Ｓ２０６の処理を再度行う。そして、適合品と判定されるまで、ステップＳ２０４〜Ｓ２０６を繰り返し実行する。これにより、マスクの歩留まりを改善することができる。なお、不適合と判定された場合、剥がしたペリクル１９と異なるペリクル１９を貼り付けるようにしてもよい。すなわち、違うペリクル１９を用意して、不適合と判定されたマスクに貼り付ける。これにより、歩留まりをさらに向上することができる。もちろん、繰り返し不適合と判定された試料１１を破棄等してもよい。
【００５０】
このような平坦度評価方法を用いることによって、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、ペリクル１９が貼り付けられた後は、センサヘッド１２を試料１１の処理面１１ｄに近づけることが物理的にできない。しかしながら、処理前の両面の形状、及び処理後の裏面形状によって、処理後の処理面形状を推測することができる。よって、ペリクル貼付後であっても、平坦度を評価することが可能になる。
【００５１】
さらに、フォトマスクの製造工程中において、上記の平坦度評価方法で評価を行うことによって、フォトマスクの歩留まりを向上することができる。さらに、平坦なフォトマスクによって露光することができるため、露光時のフォーカスずれを防ぐことができる。よって、上記のフォトマスクを用いて感光性樹脂を露光することで、半導体装置の歩留まりを向上することができる。もちろん、半導体ウエハやフォトマスク以外の基板であっても、平坦度を評価することができる。すなわち、上記の平坦度評価方法は、変形する処理が実行される基板であれば、適用可能である。フォトマスクの製造工程中において、平坦度を評価することで、半導体装置の生産性を向上することができる。
【００５２】
上記のように、光学式のセンサヘッド１２を用いることによって、非接触で測定することができる。よって、試料１１の損傷などを防ぐことができる。なお、センサヘッド１２は、図２に示す構成に限られるものではない。もちろん、光学式のセンサヘッド以外であってもよい。ペリクル貼り付け後は、処理面１１ｄに対する測定が困難になる。上記の評価方法では、貼り付け後に裏面形状を測定して、平坦度を評価している。従って、ペリクル貼付工程における変形量を測定することができ、ペリクル貼付工程後での平坦度評価が可能になる。
【００５３】
それぞれの測定するステップでは、別の表面形状測定装置を用いて測定を行ってもよい。従って、それぞれの測定ステップが別の場所で行われてもよい。例えば、マスクサブスレートやマスクブランクスを製造する工場において、両面形状を測定する。そして、両面形状の測定データとともにマスクサブスレートやマスクブランクスをフォトマスク製造工場に出荷する。フォトマスク製造工場に出荷後において、処理後の裏面形状測定を行なうようにしてもよい。なお、各測定工程において、試料１１上での測定位置は異なっていてもよい。この場合、各測定位置でのデータを補間して、変化量を算出する。また、ステップＳ１０３、及びステップＳ２０３に対する処理は、試料１１を変形させる処理であればよい。これにより、変形した後の平坦度を正確に評価することができる。
【００５４】
上記の平坦度評価方法によって、正確に評価することができる。特に、面内で反射率が変化するパターン付き基板に対する平坦度評価に好適である。よって、半導体のシリコンウエハや、半導体製造工程で用いられるフォトマスクの反り、撓み、うねり等を正確に評価することができる。よって、不良となるウエハやフォトマスクを取り除くことができ、半導体の生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施の形態１にかかる平坦度評価方法に用いられる表面形状測定装置の構成を示す図である。
【図２】図１の表面形状測定装置に用いられるセンサヘッドの構成を示す図である。
【図３】実施の形態１にかかる平坦度評価方法を示すフローチャートである。
【図４】図１の表面形状測定装置に用いられている演算装置の構成を示すブロック図である。
【図５】実施の形態２にかかる平坦度評価方法を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態２にかかる平坦度評価方法において、表面形状を測定している様子を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１１  ウエハ、１１ａ  試料面、１１ｂ  試料面、１１ｃ  パターン膜、
１１ｄ  処理面、１１ｅ  裏面、１２  センサヘッド、１３  ステージ、１５  処理装置、
１６  Ｙ駆動機構、１７  Ｘ駆動機構、１９  ペリクル、
２１  光源、２２  レンズ、２３  スリット、２４  レンズ、２５  光センサ、
３１  処理前データ記憶部、３２  処理後データ記憶部、３３  変化量算出部、
３４  判定部、４１  センサヘッド制御部、４２  測定部、４３  ステージ制御部、
【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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