(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１又は２以上の直線軌道(11a)が第１方向に形成されたベース(11)と、
前記直線軌道(11a)に係合手段(12)を介して係合することにより前記第１方向に沿って移動可能に構成され更にオリエンテーションフラット(18a,18b)を有するウェーハ(18)が載るための上面が平坦に形成されたプラットフォーム(13)と、
前記第１方向と直交する第２方向に前記直線軌道(11a)と所定の第１間隔(L)をあけて前記ベース(11)に取付けられ前記プラットフォーム(13)に載ったウェーハ(18)のオリエンテーションフラット(18a,18b)が当接可能であって前記第１方向に平行な平坦面(19a)を有するブロック(19)と、
前記プラットフォーム(13)に設けられ前記ウェーハ(18)を前記プラットフォーム(13)に載せた状態で固定するウェーハ固定手段(34)と、
前記第１方向に前記ブロック(19)と所定の第２間隔(M)をあけて前記ベース(11)に取付けられ前記直線軌道(11a)に対向して前記第２方向に変位可能な測定子(39a)を有する測定具(39)と
を備え、
前記測定子(39a)の先端と前記直線軌道(11a)との間隔をＮとするとき、次の式（１）が満たされたことを特徴とするウェーハのオリエンテーションフラットの直線性測定装置。
０μｍ＜（Ｌ−Ｎ）≦１００μｍ  ……（１）
【請求項２】
ウェーハ固定手段(34)が、プラットフォーム(13)に形成されウェーハ(18)を吸引固定する吸引口(36)と、前記吸引口(36)に連通する吸引通路(37)と、前記吸引通路(37)に設けられ前記吸引口(36)を負圧又は大気圧に切換える切換弁とを有する請求項１記載の装置。
【請求項３】
ブロック(19)を直線軌道(11a)から離れる第２方向に移動させるリリース手段(21)がベース(11)に取付けられた請求項１記載の装置。
【請求項４】
測定具(39)に表示されたデータを電子信号として出力可能に構成された請求項１記載の装置。
【請求項５】
直径が５０〜３００ｍｍの範囲のウェーハ(18)に適用可能な請求項１記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オリエンテーションフラット（以下、オリフラという。）の直線性に関係のある数値データを提供する測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、オリフラ部分の直線性に関する検査は、判断するための定量的なデータが全くないまま、視覚的なやり方で行われていた。一方、ウェーハチャックの装着面に設けられた位置決め機構にウェーハを押し当ててオリフラの位置決めを行うウェーハのオリフラの位置決め方法が開示されている（特開平１０−２２３６８号）。この位置決め方法では、ウェーハチャックの装着面が傾斜して設けられ、ウェーハをウェーハチャックに対して浮上させる気体流がエア吹出し手段により発生される。
このように構成された位置決め方法では、ウェーハをウェーハチャックの装着面に載せた状態で、エア吹出し手段からエアを吹出すと、ウェーハがウェーハチャックの装着面の傾斜に沿って自重により位置決め機構に向ってスムーズに移動する。この結果、オリフラの位置決めを確実に行えるようになっている。
【０００３】
更に、ステージと、粗位置決め機構と、番号検知手段とを有し、第１レベルのパターン露光の際に、パターンなしウェーハの正確な粗位置決めを行うことができる露光装置が開示されている（特開平８−７８３１６号）。この露光装置では、ステージにウェーハを粗位置決めする少なくとも３個の衝止部材が設けられるとともに、このステージは前後及び左右のＸＹ方向と回転のθ方向に移動する。また粗位置決め機構はステージ上に置かれたウェーハの周縁部を上記衝止部材に衝き当てて粗位置決めする。更に番号検知手段は粗位置決めされたウェーハに刻印された識別番号を検知し、識別番号が所定の位置に到来するまでステージを移動させるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、目視によりオリフラ部分の直線性を調べる従来の方法では、直線性の合否を定量的に決めることができなかった。また上記従来の特開平１０−２２３６８号公報に示されたオリフラの位置決め方法や、特開平８−７８３１６号公報に示された露光装置では、ウェーハのオリフラ自体の直線性を測定するものではないため、オリフラの加工精度、特にオリフラの面取り時の加工精度が悪く、例えば図８（ａ）に示すように、オリフラ８ａの中央に頂点Ｐが形成されかつこの頂点Ｐを挟む第１辺８ｂ及び第２辺８ｃにより構成される場合、第１辺８ｂを位置決め機構に合せたときと第２辺８ｃを位置決め機構に合わせたときでは、ウェーハ８の結晶方位がずれてしまう不具合があった。更に図８（ｂ）に示すようなウェーハ８のオリフラ８ａでも同様の問題を生じていた。なお、極めて高度の人間の専門的技術があって、オリフラの直線性の最大許容値が２５μｍ以上であれば、目視により測定できるけれども、もしオリフラの直線性の最大許容値が２５μｍ未満であるときには、目視で測定値を決定することが難しくなる問題点もあった。
本発明の目的は、ウェーハのオリフラの直線性を短時間で正確に測定することができる、ウェーハのオリフラの直線性測定装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、図１、図２及び図５に示すように、１又は２以上の直線軌道１１ａが第１方向に形成されたベース１１と、直線軌道１１ａに係合手段１２を介して係合することにより第１方向に沿って移動可能に構成され更にオリフラ１８ａ，１８ｂを有するウェーハ１８が載るための上面が平坦に形成されたプラットフォーム１３と、第１方向と直交する第２方向に直線軌道１１ａと所定の第１間隔Ｌをあけてベース１１に取付けられプラットフォーム１３に載ったウェーハ１８のオリフラ１８ａ，１８ｂが当接可能であって第１方向に平行な平坦面１９ａを有するブロック１９と、プラットフォーム１３に設けられウェーハ１８をプラットフォーム１３に載せた状態で固定するウェーハ固定手段３４と、第１方向にブロック１９と所定の第２間隔Ｍをあけてベース１１に取付けられ直線軌道１１ａに対向して第２方向に変位可能な測定子３９ａを有する測定具３９とを備え、測定子３９ａの先端と直線軌道１１ａとの間隔をＮとするとき、次の式（１）が満たされたことを特徴とするウェーハのオリフラの直線性測定装置である。
０μｍ＜（Ｌ−Ｎ）≦１００μｍ  ……（１）
【０００６】
本発明に係るウェーハ１８のオリフラ１８ａの直線性測定装置１０を用いてオリフラ１８ａの直線性を測定するには、先ずウェーハ１８が載っていないプラットフォーム１３をブロック１９に対向させるように第１方向に移動させる。次いでプラットフォーム１３の上面にウェーハ１８を載せ、このウェーハ１８のオリフラ１８ａを、そのオリフラがブロック１９の平坦面１９ａに略平行になるように、この平坦面１９ａに当接させた後に、ウェーハ１８をウェーハ固定手段３４によりプラットフォーム１３に固定する。次にプラットフォーム１３を第１方向に移動させることにより、オリフラ１８ａを測定具３９の測定子３９ａの測定範囲に移動する。更にプラットフォーム１３を第１方向に移動させることにより、測定具３９の測定子３９ａが測定具のディスプレイ３９ｃ上の振れ幅を測定子の出力信号で記録しながら、オリフラ１８ａ上に留まる。測定具３９のディスプレイに記録された振れ幅を読取ることにより、オリフラ１８ａの直線性が定量的に数値データとして与えられる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図５に示すように、直線性測定装置１０のベース１１には３本のリニアモーションガイド（ＬＭガイド）等の直線軌道１１ａが第１方向に延びて形成され、この直線軌道１１ａには係合手段１２を介してプラットフォーム１３が係合する。この係合手段１２は、図５に詳しく示すように、直線軌道１１ａに挿入して固定された固定レール１４と、プラットフォーム１３の下面に形成された凹溝１３ａに挿入して固定されかつ固定レール１４に針状ころ１７を介して嵌合された可動レール１６とを有する。固定レール１４には上方に突出しかつこのレール１４の長手方向に延びる凸条１４ａが形成され、可動レール１６には上記凸条１４ａに相応しかつ凸条１４ａより一回り大きな断面形状を有しこのレール１６の長手方向に延びる凹条１６ａが形成される。また針状ころ１７は可動レール１６上を回転摺動するとともに、固定レール１４上を転動するように構成され、これにより可動レール１６はプラットフォーム１３とともに固定レール１４、即ち直線軌道１１ａに沿って第１方向に移動するように構成される。またプラットフォーム１３の上面はウェーハ１８が載るために平坦に形成される。このウェーハ１８は直径が５０〜３００ｍｍの範囲にあり、かつ第１オリフラ１８ａ及び第２オリフラ１８ｂを有する。なお、直線軌道は３本ではなく、１本、２本又は４本以上であってもよい。また固定レールに凸条ではなく凹溝を形成し、可動レールに凹溝ではなく凸条を形成してもよい。更に固定レールと可動レールとの間には、針状ころではなく鋼球又は滑り軸受を介装してもよい。
【０００８】
一方、上記第１方向と直交する第２方向に直線軌道１１ａと所定の第１間隔Ｌ（図１）をあけてブロック１９がベース１１上面に設けられる（図１及び図５）。このブロック１９はリリース手段２１を介してベース１１に取付けられる。またブロック１９には、プラットフォーム１３に載ったウェーハ１８の第１オリフラ１８ａ又は第２オリフラ１８ｂが当接可能であり、第１方向に平行であって、更にベース１１上面に対して垂直な平坦面１９ａが形成される。なお、上記第１間隔Ｌは３本の直線軌道１１ａのうち最もブロック１９に近い直線軌道１１ａとブロック１９との間隔であり、この第１間隔Ｌは上記最もブロック１９に近い直線軌道１１ａからプラットフォーム１３のブロック１９への対向面までの長さより長く形成される。上記リリース手段２１は、図５及び図６に詳しく示すように、ブロック１９の背後のベース１１上に取付けられたリリース本体２２と、一端がブロック１９に挿入して固定され他端がリリース本体２２に摺動可能に挿入されたロッド２３と、略中央がリリース本体２２に第１ピン３１を介して揺動可能に設けられかつ下端がロッド２３の他端に第２ピン３２を介して連結された操作レバー２４とを有する。
【０００９】
またロッド２３の周囲には圧縮コイルばね２６が設けられ、このばね２６の一端はブロック１９に圧接されかつ他端はリリース本体２２に圧接される。更にリリース本体２２と操作レバー２４との間には引張りコイルばね２７が設けられる。このばね２７の下端はリリース本体２２に固着されたロアピン２８に係止され、ばね２７の上端は操作レバー２４に固着されたアッパピン２９に係止される。ロアピン２８は第１ピン３１を通る鉛直線上に位置し、アッパピン２９は第１ピン３１から操作レバー２４の長手方向に所定の距離だけ離れた上方に位置する。操作レバー２４は、ブロック１９の平坦面１９ａに第１オリフラ１８ａ又は第２オリフラを当接させてウェーハ１８の位置決め可能な第１の位置（図５）と、ブロック１９を第１オリフラ１８ａ又は第２オリフラ１８ｂから離す、即ちブロック１９を直線軌道１１ａから離れる第２方向に移動させる第２の位置（図６）とを揺動するように構成される。
【００１０】
また引張りコイルばね２７のばね定数は圧縮コイルばね２６のばね定数より大きく形成される。これにより操作レバー２４を第２の位置に操作したときに、引張りコイルばね２７の弾性力が圧縮コイルばね２６の弾性力に打勝って、引張りコイルばね２７が操作レバー２４を第２の位置に一時的に保持できるように構成される。なお、図５及び図６の符号３３は直線軌道１１ａと平行にベース１１に固着されたフラットバーである。このフラットバー３３は、操作レバー２４を第１の位置（図５）に操作したときにブロック１９の平坦面１９ａがフラットバー３３に当接して、ブロック１９の平坦面１９ａが直線軌道１１ａと平行になるように修正する機能を有する。また図５及び図６の符号２４ａは操作レバー２４の下端に形成され第２ピン３２が挿通される長孔である。
【００１１】
一方、プラットフォーム１３には、ウェーハ１８をプラットフォーム１３に載せた状態で固定するウェーハ固定手段３４が設けられる（図１及び図５）。このウェーハ固定手段３４は、プラットフォーム１３の上面に形成されウェーハ１８を吸引固定する吸引口３６と、プラットフォーム１３に形成され一端が吸引口３６に連通する吸引孔３７ａと、一端が吸引孔３７ａの他端に接続され他端が真空タンク（図示せず）に接続された吸引パイプ３７ｂと、この吸引パイプ３７ｂに設けられ吸引口３６を負圧又は大気圧に切換える切換弁（図示せず）と、この切換弁をオンオフする切換スイッチ３８とを有する。上記吸引孔３７ａと吸引パイプ３７ｂにより吸引通路３７が構成される。また上記切換弁は３ポート２位置切換えの電磁弁であり、切換スイッチ３８をオンすると吸引口３６が真空タンクに連通して負圧になり、オフすると吸引口３６が大気に連通して大気圧になるように構成される。またベース１１にはスピンドル３９ｄの先端に測定子３９ａを有する測定具３９、例えばダイヤルゲージが取付けられる（図１〜図４及び図７）。この測定具３９は第１方向にブロック１９と所定の第２間隔Ｍ（図１）をあけてベース１１上に位置し、かつ測定子３９ａは直線軌道１１ａに対向して第２方向に変位可能に構成される。また測定子３９ａの先端には第１オリフラ１８ａ上又は第２オリフラ１８ｂ上を転動可能な鋼球３９ｂが設けられる。更に測定子３９ａの先端と直線軌道１１ａとの間隔をＮとするとき、次の式（１）が満たされるように、測定具３９がベース１１に固定される。
０μｍ＜（Ｌ−Ｎ）≦１００μｍ  ……（１）
なお、（Ｌ−Ｎ）は、４０μｍ＜（Ｌ−Ｎ）≦６０μｍの範囲にあることがより好ましい。また測定具３９には、上記測定子３９ａの変位に基づくデータを表示するディスプレイ３９ｃ、例えば指針が設けられる。
【００１２】
このように構成されたウェーハ１８の第１オリフラ１８ａの直線性測定装置１０の使用方法を図１〜図７に基づいて説明する。
先ず、切換スイッチ３８をオフにし、ウェーハ１８が載っていないプラットフォーム１３をブロック１９に対向させるように第１方向に移動させるとともに、操作レバー２４を第１の位置（図５）に操作してブロック１９の平坦面１９ａをフラットバー３３に当接させる（図１）。次いでプラットフォーム１３の上面にウェーハ１８を載せ、このウェーハ１８の第１オリフラ１８ａをブロック１９の平坦面１９ａに略平行になるように当接させる（図２及び図５）。この状態で切換スイッチ３８をオンして吸引口３６を真空タンクに連通することにより、ウェーハ１８をプラットフォーム１３上に吸引固定する。次に操作レバー２４を第１の位置（図５）から第２の位置（図６）に回転することにより、ブロック１９を第２方向に移動してウェーハ１８から離す（図３及び図６）。この状態でウェーハ１８を載せて固定したままプラットフォーム１３を第１方向に移動させることにより、第１オリフラ１８ａを測定具３９の測定子３９ａの先端に圧接する（図４及び図７）。更にプラットフォーム１３を第１方向に移動させると、測定具３９の測定子３９ａの先端の鋼球３９ｂが第１オリフラ１８ａ上を転動し、測定具３９のディスプレイ３９ｂ、例えば指針が振れる。この測定具３９の測定子３９ａの先端の鋼球３９ｂが第１オリフラ１８ａの一端から他端まで転動したときの測定具３９のディスプレイ３９ｃの振れ幅を読取り、この振れ幅が最大許容値以内、例えば２５μｍ以内であるか否かにより、ウェーハ１８の第１オリフラ１８ａの直線性の合否を判断できる。なお、続けて別のウェーハ１８の第１オリフラ１８ａの直線性を測定するときには、切換スイッチ３８をオフにして測定済みのウェーハ１８をプラットフォーム１３から下ろした後に、上記手順を繰返す。このようにウェーハ１８の第１オリフラ１８ａの直線性を短時間で正確に測定することができる。
【００１３】
なお、上記実施の形態では、直線性測定装置１０により第１オリフラ１８ａの直線性を測定したが、第２オリフラ１８ｂの直線性を測定してもよい。
また、上記実施の形態では、測定具のディスプレイの振れ幅を目視により読取ったが、測定具のディスプレイの振れ幅を電子信号として出力可能に構成すれば、その電子信号をコンピュータの入力に接続することにより、各ウェーハのオリフラの直線性データを保存しておくことができるとともに、本発明の装置を自動化するときに、コンピュータによりオリフラの直線性の合否の解析又は決定を行うことができる。
【００１４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、プラットフォームを第１方向に移動してブロックに対向させ、オリフラがブロックに当接するようにウェーハをプラットフォーム上に固定し、ブロックを後退させる。オリフラが測定具の測定子の測定範囲に入るように、プラットフォームを第１方向に移動する。測定子が動いてオリフラと接触する。測定具の測定子がオリフラの一端から他端まで転動したときの測定具のディスプレイの振れ幅を読取ることにより、オリフラの直線性を定量的に数値データとして表示でき、ウェーハのオリフラの直線性の合否を決定できる。この結果、ウェーハのオリフラの直線性を短時間で正確に測定することができる。
【００１５】
またウェーハ固定手段が、ウェーハを吸引固定する吸引口と、吸引口に連通する吸引通路と、吸引口を負圧又は大気圧に切換える切換弁とを有すれば、ウェーハを傷つけずに、しかも極めて簡単な操作で、ウェーハをプラットフォーム上に固定することができる。
またブロックを直線軌道から離れる第２方向に移動させるリリース手段をベースに取付ければ、ウェーハを載せた状態でプラットフォームを第１方向に移動するときに、オリフラがブロックから離れた状態で移動する。この結果、ウェーハを損傷することはない。
更に測定具に表示されたデータを電子信号として出力可能に構成すれば、その電子信号をコンピュータの入力に接続することにより、各ウェーハのオリフラの直線性データを保存しておくことができるとともに、本発明の装置を自動化するときに、コンピュータによりオリフラの直線性の合否の解析又は決定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態のプラットフォームにウェーハを載せる前の状態を示す直線性測定装置の平面図。
【図２】プラットフォームにウェーハを載せ、かつウェーハの第１オリフラをブロックに当接させた状態を示す図１に対応する平面図。
【図３】ブロックをウェーハの第１オリフラから離した状態を示す図１に対応する平面図。
【図４】プラットフォームをウェーハとともに第１方向に移動して第１オリフラを測定具の測定子の測定範囲に移動した状態を示す図１に対応する平面図。
【図５】図２のＡ−Ａ線断面図。
【図６】図３のＢ−Ｂ線断面図。
【図７】図４のＣ−Ｃ線断面図。
【図８】オリフラの加工精度が悪いウェーハの平面図。
【符号の説明】
１０  直線性測定装置
１１  ベース
１１ａ  直線軌道
１２  係合手段
１３  プラットフォーム
１８  ウェーハ
１８ａ  第１オリフラ（オリエンテーションフラット）
１８ｂ  第２オリフラ（オリエンテーションフラット）
１９  ブロック
１９ａ  平坦面
２１  リリース手段
３４  ウェーハ固定手段
３６  吸引口
３７  吸引通路
３９  測定具
３９ａ  測定子
３９ｃ  ディスプレイ
Ｌ  第１間隔
Ｍ  第２間隔
【図１】
0003849072.tif 000002
【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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【図７】
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【図８】
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