JPH11125520A - 半導体ウエハ支持用部材及び半導体ウエハの平面度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウエハ支持用部材及び半導体ウエハ自
体を従来より高精度にて測定可能な平面度測定装置及び
方法を提供する。 【解決手段】 半導体ウエハ支持用部材１２１の突起部
材１２２の配列ピッチよりも大きく、かつｌμｍ以下の
平面度の平面プローブ１３１を有するプローブユニット
１０２，１３０と、上記平面プローブのＺ軸方向への移
動量を０．１μｍ以下の分解能で測定する第１測長装置
１３５とを備えて半導体ウエハ支持用部材及び半導体ウ
エハの平面度を測定する。よって、上記平面度を従来よ
り高精度である０．１μｍ以下の精度にて測定すること
ができる。さらに、半導体ウエハ支持用部材及び半導体
ウエハの平面度に基づき半導体ウエハ単体の平面度を演
算することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体及び半導体
ウエハーの製造工程に使用される、ウエハーチャックと
呼ばれる半導体ウエハ支持用部材及び該半導体ウエハ支
持用部材に支持される半導体ウエハの平面度を測定する
平面度測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ウエハー平面度測定方法は電子材
料、１９９７年２月号、Ｐ３３に記載されたものが知ら
れている。図９に従来のウエハー平面度測定装置の構造
が示されている。ウエハー１からの平行な反射光はレン
ズ３によりピンホール４を通過するように絞られ、ピン
ホール４を通過した反射光はレンズ５によりＣＣＤカメ
ラ６上に結像される。詳しく説明すると、ウエハー１に
て反射した光は、ウエハー１の表面のうねりにより反射
角度が変化し、レンズ３とピンホール４とによって、上
記うねりの角度に比例してピンホール４を通過する光量
が低下する。このピンホール４の通過光量をＣＣＤカメ
ラ６により測定し、光量分布を求めることによりウエハ
ー１のうねりを測定し、計算によりウエハー１の平面度
を測定する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図９に示すようにウエ
ハー１はウエハーチャック２によりウエハー１の裏面側
で支持されており、該ウエハーチャック２は、ウエハー
１の表面上に約ｌｍｍピッチで格子状に配列され立設さ
れる直径約０．２ｍｍのピン２ａを有する。ウエハー１
は上記ピン２ａにて支持されることから、それぞれのピ
ン２ａの高さの精度がウエハー１の平面度測定にも影響
する。このように上述した従来の測定方式では、ウエハ
ー１の表面の平面度の精度は、ウエハーチャック２のピ
ン２ａの高さの精度に依存することになる。ところが、
ウエハー１の平面度は、ＣＣＤカメラ６における隣り合
う画素間の光量の差に基づき計測していることから、ウ
エハーチャック２のピン２ａの高さ精度を直接に測定す
ることはできない。したがって、従来においては、基準
となるウエハーの平面度に対する被測定ウエハー１の平
面度の差を測定するに止まっており、サブミクロン以下
の高精度にてウエハー１の平面度を絶対的に測定するこ
とは不可能であった。さらに、従来の測定方法では、上
述のように光量の変化を検出してウエハー１のうねりと
して測定しているので、ウエハー１の表面において光の
反射率の分布を有するような場合には、正確な測定が行
えない。又、従来、半導体のパターンをウエハー上に露
光にて形成するステッバーにおいても、ウエハーチャッ
ク２の単体における平面度の測定は不可能であった。近
年、半導体パターンの微細化により、露光工程において
は露光装置の焦点深度が０．３５μｍ以下となり、この
露光工程を実現するためには、ウエハー１単体と、露光
装置においてウエハー１を固定するウエハーチャック２
が上記０．３５μｍ以下の高い平面度で仕上がっている
必要がある。このためには、ステッパの露光領域の約２
０ｍｍ平方の領域に対する、ウエハーチャック２及びウ
エハー１におけるの平面度を上記０．３５μｍ以下の精
度で測定する必要がある。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、半導体ウエハ支持用
部材及び半導体ウエハ自体に傷をつけることなく、かつ
従来より高精度にて測定可能な、半導体ウエハ支持用部
材及び半導体ウエハの平面度測定装置、並びに測定方法
を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の第１態様の平面
度測定装置は、被測定物を載置する被測定物ステージ及
びプローブユニットを設けたＸ，Ｙステージを、互いに
直交するＸ，Ｙ軸を含む定盤上に設置し、上記Ｘ，Ｙス
テージの移動により上記プローブユニットをＸ，Ｙ軸方
向に移動して上記プローブユニットにて上記被測定物の
被測定面の平面度を測定する平面度測定装置であって、
上記プローブユニットは、上記被測定物が、互いに隣接
して配置される突起部材の先端にて半導体ウエハを支持
する半導体ウエハ支持用部材であり、上記被測定面が上
記突起部材先端に接する面であるとき、上記Ｘ，Ｙ軸方
向に直交するＺ軸方向に移動可能であり一端には少なく
とも２つの上記突起部材の先端に接触する平面であって
その平面度が１μｍ以下である平面を有する平面プロー
ブと、上記平面プローブを支持し上記Ｚ方向へ自由に移
動可能でありその質量が１ｇ以下であるスライダと、上
記スライダを支持するスライダ支持部材のたわみ量を検
出し検出したたわみ量が一定になるように上記Ｚ軸方向
への上記スライダの移動制御をして上記平面プローブに
おける測定圧力を２００ｍｇ以下の一定圧力に設定する
フィードバック装置と、上記平面プローブの上記Ｚ方向
への移動量を０．１μｍ以下の分解能で測定する第１測
長装置と、上記第１測長装置及び上記Ｘ，Ｙステージの
動作制御を行うとともに、上記半導体ウエハ支持用部材
のＸ，Ｙ軸方向への移動による上記平面プローブの上記
突起部材先端に接する面の走査により上記突起部材先端
に接する面のＺ軸方向における凹凸を測定し平面度を演
算する制御装置と、を備え、上記被測定物ステージは、
上記被測定物である上記半導体ウエハ支持用部材を上記
Ｘ軸若しくは上記Ｙ軸、又は上記Ｘ軸及び上記Ｙ軸の軸
回り方向に回転させるあおり調整機構を備えたことを特
徴とする。

【０００５】又、本発明の第２態様の平面度測定装置
は、上記平面プローブに代えて、上記半導体ウエハ支持
用部材にて支持される半導体ウエハの表面を走査するた
め上記半導体ウエハの表面に一端が接触しＺ軸方向に移
動可能な球状プローブを設け、上記半導体ウエハ支持用
部材には、当該半導体ウエハ支持用部材に載置される半
導体ウエハと上記突起部材の先端とを密着させるための
密着装置を備え、上記制御装置は、上記半導体ウエハの
表面を測定して得られた平面度と、上記半導体ウエハ支
持用部材の上記突起部材先端に接する面を測定して得ら
れた平面度とに基づき、上記半導体ウエハ表面のみの平
面度を演算するように構成することもできる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態である、半導
体ウエハ支持用部材及び該支持用部材に支持される半導
体ウエハの平面度測定装置について、図を参照しながら
以下に説明する。尚、各図において、同じ構成部分につ
いては同じ符号を付している。又、上記「課題を解決す
るための手段」に記載した、密着装置の機能を果たす一
例として、本実施形態では吸引装置を例に採る。又、本
明細書において「平面度」とは、図７に示すように、例
えば半導体ウエハ１４１の所定範囲におけるその表面の
うねりの高さXをいう。尚、上記所定範囲は、例えば半
導体ウエハの全体の、例えばφ２００〜３００ｍｍであ
ったり、ステッパの露光領域の約２０ｍｍ平方である。

【０００７】図１に示すように、本実施形態の平面度測
定装置１００は、大別して、互いに直交するＸ，Ｙ軸を
含む定盤１１０と、該定盤１１０上に設置される、被測
定物を載置する被測定物ステージ１２０と、上記定盤１
１０上に設置されるＸ，Ｙステージ１２５と、該Ｘ，Ｙ
ステージ上に設置されるプローブユニット１３０と、上
記Ｘ，Ｙ軸に直交するＺ軸方向において上記プローブユ
ニット１３０の上方にて、上記定盤１１０上に立設した
フレーム１１１に取り付けられた基準部材１２８とを備
える。

【０００８】被測定物ステージ１２０上には、上記被測
定物として、ウエハチャックと呼ばれる半導体ウエハ支
持用部材１２１、又は図２に示すように該半導体ウエハ
支持用部材１２１上に吸着される半導体ウエハ１４１が
設置される。半導体ウエハ支持用部材１２１は、図３に
示すように半導体ウエハに対応して円形の平面形状にて
なり表面１２１ａには、半導体ウエハ１４１の裏面への
ゴミの付着を低減するため、寸法Iのピッチにて、直径I
Iのピン状の突起部材１２２が格子状に配列、立設され
ている。本実施形態では上記寸法Iは約１ｍｍ、上記直
径IIは約０．２ｍｍである。又、半導体ウエハ支持用部
材１２１には、吸引装置１６１が接続される。よって半
導体ウエハ支持用部材１２１に載置される半導体ウエハ
１４１は、それぞれの突起部材１２２間のすき間を介し
ての吸引によりそれぞれの突起部材１２２の先端部に密
着して支持される。尚、後述するように、被測定物が半
導体ウエハ支持用部材１２１のときには、例えば上記表
面１２１ａからのそれぞれの突起部材１２２の高さ寸法
を測定することで、それぞれの突起部材１２２の各先端
部に接する面（以下、「包絡面」という）の平面度を演
算する。一方、被測定物が半導体ウエハ１４１のときに
は、半導体ウエハ支持用部材１２１上に載置した半導体
ウエハ１４１の表面１４１ａの凹凸を測定し上記表面１
４１ａの平面度を演算する。

【０００９】本実施形態の場合、被測定物ステージ１２
０は、あおり機構１２３を有する。あおり機構１２３
は、被測定物ステージ１２０上に載置された上記被測定
物を、上記Ｘ軸の軸回りについてα方向への回転、及び
上記Ｙ軸の軸回りについてβ方向への回転を調整ネジに
て行うものであり、後述の平面プローブ１３１の平面１
３１１と定盤１２５との平行度を１．５×１０^-5ｒａｄ
以下の精度にて調整する。Ｘ，Ｙステージ１２５は、定
盤１１０上に直接固定されＹ軸方向に移動可能なＹステ
ージ１２５ａと、該Ｙステージ１２５ａ上に設置されＹ
ステージ１２５ａ上をＸ軸方向に移動可能なＸステージ
１２５ｂとを有する。尚、Ｘ，Ｙステージ１２５の移動
は、ＮＣコントローラにて駆動、制御される。又、基準
部材１２８は、Ｘ，Ｙ軸方向の測定点におけるプローブ
ユニット１３０のＺ軸方向の基準を決めるための部材で
ある。このような基準部材１２８は、ガラス等を研磨す
ることにより製作されたミラーにてなり、上記被測定物
の半導体ウエハ１４１を含むような面積を有する。尚、
上記基準部材１２８は、８インチの半導体ウエハに相当
する直径２００ｍｍにて、１μｍ以下の精度にて製作さ
れる。

【００１０】プローブユニット１３０は、平面プローブ
１３１又は球状プローブ１４２と、スライダ１３２と、
スライダ支持部材１３３と、反射ミラー１３４と、第１
測長装置１３５と、フィードバック装置１３６と、第２
測長装置１３７と、制御装置１３８とを備える。尚、平
面プローブ１３１は、図１に示すように、上記被測定物
が半導体ウエハ支持用部材１２１の場合に使用されるプ
ローブであり、球状プローブ１４２は、図２に示すよう
に、上記被測定物が半導体ウエハ１４１の場合について
使用されるプローブである。又、本実施形態では、制御
装置１３８には、表示装置１３９が接続されている。

【００１１】平面プローブ１３１は、図４に示すように
一端に平面１３１１を有し、又は、平面プローブ１３１
の変形例であり図５に示す平面プローブ１３１０のよう
に平面１３１２を有する。これらの平面１３１１及び平
面１３１２は、隣接する上記突起部材１２２間のすき間
に当該プローブが落ち込まないように、隣接する少なく
とも２つの上記突起部材１２２の先端部に接触可能なよ
うに、Ｘ軸及びＹ軸方向における寸法が１ｍｍないし５
ｍｍ程度の平面であり、かつ上記突起部材１２２の高さ
測定の必要な精度を得るためその平面度が１μｍ以下で
ある。尚、本実施形態では、平面１３１１における寸法
IIIは１〜５ｍｍであり寸法IVは１〜５ｍｍであり、平
面１３１２における直径寸法Vは１〜５ｍｍである。
又、上記平面度を得るため、及び摩耗を防止するため
に、平面１３１１，１３１２部分は、ガラス等の材質に
て構成される。尚、平面プローブには上述の四角形型、
丸型に限定されるものではなく、これら以外の形状でも
上述と同様の効果が得られる。又、球状プローブ１４２
は、図６に示すように直径が１ｍｍにてなる球体１４２
ａを有し、該球体１４２ａが半導体ウエハ１４１の表面
１４１ａに接触する。尚、球状プローブは、一般的に球
状スタイラスと呼ばれる。又、以下の説明において、特
記しない限り平面プローブ１３１を例に採るが、平面プ
ローブ１３１を平面プローブ１３１０又は球状プローブ
１４２に読み替えることができる。

【００１２】スライダ１３２は、Ｘ軸及びＹ軸方向に剛
性が高く、Ｚ軸方向に力を受けることなく移動の自由度
を有する状態で平面プローブ１３１を支持し、かつ低い
測定圧及びＺ軸方向への急な移動にも追随するために、
アルミ等の低比重で、かつ直径４ｍｍ程度に小さくする
ことにより、質量が１ｇ以下、より好ましくは２００ｍ
ｇ以下に製作されたマイクロエアースライダにより構成
されている。尚、該マイクロエアースライダ、及びその
周辺の構成については、当該出願人によりなされた特許
出願（特願平５−５３３８２号）に開示されている構造
を同様である。上記マイクロエアースライダ１３２は、
図８に示すように、その先端部分に上記平面プローブ１
３１が取り付けられ円筒形状であり、エアー供給部１３
２１からエアーが供給される供給穴を有するガイド１３
２０の内壁をエアースライドとしてＺ方向に滑らかに移
動する。スライダ支持部材１３３は、平面プローブ１３
１を支持する上記マイクロエアースライダ１３２を支持
し、平面プローブ１３１が低い測定圧で測定可能なよう
に、幅ｌｍｍ程度、厚さ２０μｍ程度でバネ定数が５ｍ
ｇ／μｍ以下程度のステンレス製等のマイクロスプリン
グにより構成されている。反射ミラー１３４は、平面プ
ローブ１３１のＺ軸方向における位置の変化を測定する
ために、平面プローブ１３１の他端に取り付けられたミ
ラーであり、ガラス等の面にアルミ膜を蒸着した直径２
ｍｍ程度の反射ミラーにより構成されている。

【００１３】第１測長装置１３５は、Ｚ方向に移動する
平面プローブ１３１の延長線上であって上記反射ミラー
１３４との間でレーザ光の投光、受光を行うように設置
され、平面プローブ１３１のＺ方向の位置の変化、換言
すると反射ミラー１３４のＺ方向の位置の変化を０．１
μｍ以下の分解能で測定する、レーザ干渉測長装置によ
り構成されている。フィードバック装置１３６は、平面
プローブ１３１における測定圧力を２００ｍｇ以下のー
定圧力に維持するための装置で、スライダ支持部材１３
３であるマイクロスプリングの１０ないし４０μｍのた
わみ量を検出する検出器１３６ａと、この検出器１３６
ａにより検出されたたわみ量がー定になるようにスライ
ダ１３２のＺ軸方向への移動を制御するサーボユニット
１３６ｂと、このサーボユニット１３６ｂの指示により
スライダ１３２をＺ軸方向に上下動させるリニアモータ
等にて構成されるアクチュエータ１３６ｃとを有する。

【００１４】第２測長装置１３７は、当該第２測長装置
１３７が備わるプローブユニット１３０から、ミラーに
てなる上記基準部材１２８までの距離を、０．１μｍ以
下の分解能で測定するレーザ干渉測長ユニットにより構
成されている。制御装置１３８には、上述したＸ，Ｙス
テージ１２５に備わるＮＣコントローラ、第１測長装置
１３５、及び第２測長装置１３７が接続される。このよ
うな制御装置１３８は、平面プローブ１３１が半導体ウ
エハ支持用部材１２１の突起部材１２２の先端部を走査
するようにＸ，Ｙステージ１２５のＮＣコントローラに
対してＸ，Ｙ軸方向への移動を制御し、かつ第１測長装
置１３５及び第２測長装置１３７の測長情報に基づき半
導体ウエハ支持用部材１２１のＺ軸方向の形状データを
測定するとともに測定点におけるＸ，Ｙ軸方向の位置も
測定して、これらＺ軸方向の形状データ及びＸ，Ｙ軸方
向の位置データを関連づけながら記憶する。さらに、上
記Ｚ軸方向の形状データ及びＸ，Ｙ軸方向の位置データ
に基づき半導体ウエハ支持用部材１２１の突起部材１２
２の先端部の上記包絡面における平面度を演算する。

【００１５】次に、被測定物が、半導体ウエハ支持用部
材１２１上に吸着される半導体ウエハ１４１である平面
度測定装置１０１の構成を説明する。平面度測定装置１
０１の場合には、上述の平面プローブ１３１に代えて、
図６に示す球状プローブ１４２を備えたプローブユニッ
ト１０２が使用される。又、上述の制御装置１３８に対
応する制御装置１０３は、Ｘ，Ｙ軸方向の同位置につい
て、半導体ウエハ支持用部材１２１の場合と同様にして
得られる半導体ウエハ１４１の表面１４１ａにおけるＺ
軸方向の形状データと、半導体ウエハ支持用部材１２１
におけるＺ軸方向の形状データとの差を演算すること
で、半導体ウエハ１４１の表面１４１ａのみの形状を演
算する。尚、その他の構成は、被測定物が、半導体ウエ
ハ支持用部材１２１の場合の構成と変わるところはない
ので、説明は省略する。

【００１６】上述の平面プローブ１３１及び球状プロー
ブ１４２を使用した実施形態では、Ｚ軸方向における測
定精度を高めるため、第２測長装置１３７及び基準部材
１２８を設けたが、Ｘ，Ｙステージ１２５におけるＸ，
Ｙ軸方向への移動にともなうＺ軸方向への変位量が、被
測定物の平面度測定に要求される精度よりも小さい場合
には、第２測長装置１３７及び基準部材１２８は設けな
くてもよい。

【００１７】以上のように構成される平面度測定装置１
００，１０１の動作について以下に説明する。まず、平
面度測定装置１００の動作について説明する。被測定物
ステージ１２０上に半導体ウエハ支持用部材１２１が固
定され、又、平面プローブ１３１の平面１３１１と定盤
１１０の表面との平行度がＸ，Ｙ軸方向のそれぞれにつ
いて１．５×１０^-5ｒａｄ以下となるように、被測定物
ステージ１２０に備わるあおり機構にて調整される。次
に、制御装置１３８の制御によりＸ，Ｙステージ１２５
のＸ，Ｙ軸方向への移動が制御され、Ｘ，Ｙステージ１
２５上に設置されるプローブユニット１３０に備わる平
面プローブ１３１にて上記半導体ウエハ支持用部材１２
１の突起部材１２２の先端部がＸ，Ｙ軸方向に走査され
る。尚、この走査の際、フィードバック装置１３６の動
作により、スライダ１３２を支えるスライダ支持部材１
３３のたわみ量が検出され、該たわみ量が一定になるよ
うにＺ軸方向にスライダ１３２のＺ軸方向の高さを変化
させるようにフィードバックし、プローブの測定圧力を
２００ｍｇ以下のー定圧力にする。よって平面プローブ
１３１における突起部材１２２への測定圧力は２００ｍ
ｇ以下に設定される。このような測定圧力にて測定が行
われることから、半導体ウエハ支持用部材１２１の突起
部材１２２の先端部が平面プローブ１３１により傷つく
ことはない。又、第１測長装置１３５にて反射ミラー１
３４までの距離が０．１μｍ以下の精度で、かつ第２測
長装置１３７にて基準部材１２８までの距離が０．１μ
ｍ以下の精度で測定される。このような状態にて、平面
プローブ１３１と第１測長装置１３５とをー体として
Ｘ，Ｙ軸方向に移動させ、半導体ウエハ支持用部材１２
１の突起部材１２２の先端部の上記包絡面を平面プロー
ブ１３１にてＸ，Ｙ軸方向に走査する。よって上記測定
圧力及び上記距離の条件により、約２０ｍｍ平方のステ
ッパにおける露光範囲において、半導体ウエハ支持用部
材１２１の突起部材１２２の先端部の上記包絡面におけ
る平面度を０．１μｍの精度にて測定することができ
る。尚、半導体ウエハ支持用部材１２１の全面、及び８
インチのウエハ全面については１μｍ以下の測定精度と
なる。制御装置１３８は、Ｘ，Ｙ軸方向における座標位
置と、該座標位置に対応するＺ軸方向の高さ寸法とを記
憶し、最終的に半導体ウエハ支持用部材１２１の突起部
材１２２の先端部の上記包絡面における平面度を演算す
る。

【００１８】次に平面度測定装置１０１の動作について
説明する。上述の半導体ウエハ支持用部材１２１上に被
測定物である半導体ウエハ１４１を吸着させて、密着さ
せる。又、平面プローブ１３１に代えて球状プローブ１
４２を取り付けたプローブユニット１０２にて、上述の
平面プローブ１３１を用いた場合と同様に、上記半導体
ウエハ１４１の表面１４１ａを走査する。該走査によ
り、上記表面１４１ａにおけるＸ，Ｙ軸方向における座
標位置と、該座標位置に対応するＺ軸方向の高さ寸法と
が制御装置１０３に記憶される。制御装置１０３は、上
述の半導体ウエハ支持用部材１２１におけるＺ軸方向の
データと、半導体ウエハ１４１におけるＺ軸方向のデー
タとの差を演算することで、約２０ｍｍ平方のステッパ
における露光範囲において、半導体ウエハ１４１の表面
１４１ａのみの平面度を０．１μｍの精度にて、かつ半
導体ウエハ１４１を傷つけることなく測定することがで
きる。

【００１９】又、上述の平面度測定装置１００，１０１
の第１測長装置１３５及び第２測長装置１３７につい
て、レーザ干渉測長装置に代えて、静電客量式位置検出
器又は３角測距式位置検出器にて第１測長装置１３５及
び第２測長装置１３７を形成することもできる。このよ
うな構成とすることで、レーザ干渉測長装置にて形成す
る場合に比べて製造コストを低減することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の第１態様の
平面度測定装置によれば、平面プローブと、上記平面プ
ローブのＺ軸方向への移動量を０．１μｍ以下の分解能
で測定する第１測長装置とを備え、上記平面プローブに
て半導体ウエハ支持用部材を走査するようにしたことよ
り、半導体ウエハ支持用部材単体の平面度を測定するこ
とができる。さらに、測定圧力を２００ｍｇ以下に制御
するようにしたことより、半導体ウエハ支持用部材を傷
つけることなく上記平面度を測定することができる。

【００２１】さらに又、本発明の第２態様の平面度測定
装置によれば、上記平面プローブに代えて球状プローブ
を設け、制御装置にて半導体ウエハのみの平面度を演算
するようにしたことより、半導体ウエハ単体における平
面度を測定、演算することができる。さらに、測定圧力
を２００ｍｇ以下に制御するようにしたことより半導体
ウエハを傷つけることなく上記平面度を測定、演算する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のー実施形態の平面度測定装置の構成
を示す図である。

【図２】 図１に示す平面度測定装置の変形例の構成を
示す図である。

【図３】 図１に示す半導体ウエハ支持用部材の形状を
示す平面図及び側面図である。

【図４】 図１に示す平面度測定装置に備わる平面プロ
ーブを示す斜視図である。

【図５】 図４に示す平面プローブの変形例を示す斜視
図である。

【図６】 図４に示す平面プローブの変形例を示す斜視
図である。

【図７】 平面度を説明するための図である。

【図８】 図１に示すスライダ部分の詳細図である。

【図９】 従来のウエハー平面度測定装置の構成を示す
図である。

【符号の説明】

１００，１０１…平面度測定装置、１０２…プローブユ
ニット、１０３…制御装置、１１０…定盤、１２０…被
測定物ステージ、１２１…半導体ウエハ支持用部材、１
２２…突起部材、１２５…Ｘ，Ｙステージ、１２８…基
準部材、１３０…プローブユニット、１３１…平面プロ
ーブ、１３２…スライダ、１３３…スライダ支持部材、
１３５…第１測長装置、１３６…フィードバック装置、
１３７…第２測長装置、１３８…制御装置、１４１…半
導体ウエハ、１４２…球状プローブ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物を載置する被測定物ステージ
   （１２０）及びプローブユニット（１３０）を設けた
   Ｘ，Ｙステージ（１２５）を、互いに直交するＸ，Ｙ軸
   を含む定盤（１１０）上に設置し、上記Ｘ，Ｙステージ
   の移動により上記プローブユニットをＸ，Ｙ軸方向に移
   動して上記プローブユニットにて上記被測定物の被測定
   面の平面度を測定する平面度測定装置であって、 上記プローブユニットは、 上記被測定物が、互いに隣接して配置される突起部材
   （１２２）の先端にて半導体ウエハを支持する半導体ウ
   エハ支持用部材（１２１）であり、上記被測定面が上記
   突起部材先端に接する面であるとき、上記Ｘ，Ｙ軸方向
   に直交するＺ軸方向に移動可能であり一端には少なくと
   も２つの上記突起部材の先端に接触する平面であってそ
   の平面度が１μｍ以下である平面を有する平面プローブ
   （１３１）と、 上記平面プローブを支持し上記Ｚ方向へ自由に移動可能
   でありその質量が１ｇ以下であるスライダ（１３２）
   と、 上記スライダを支持するスライダ支持部材（１３３）の
   たわみ量を検出し検出したたわみ量が一定になるように
   上記Ｚ軸方向への上記スライダの移動制御をして上記平
   面プローブにおける測定圧力を２００ｍｇ以下の一定圧
   力に設定するフィードバック装置（１３６）と、 上記平面プローブの上記Ｚ方向への移動量を０．１μｍ
   以下の分解能で測定する第１測長装置（１３５）と、 上記第１測長装置及び上記Ｘ，Ｙステージの動作制御を
   行うとともに、上記半導体ウエハ支持用部材のＸ，Ｙ軸
   方向への移動による上記平面プローブの上記突起部材先
   端に接する面の走査により上記突起部材先端に接する面
   のＺ軸方向における凹凸を測定し平面度を演算する制御
   装置（１３８）と、を備え、 上記被測定物ステージは、上記被測定物である上記半導
   体ウエハ支持用部材を上記Ｘ軸若しくは上記Ｙ軸、又は
   上記Ｘ軸及び上記Ｙ軸の軸回り方向に回転させるあおり
   調整機構を備えたことを特徴とする平面度測定装置。
2. 【請求項２】 上記プローブユニットの上記Ｚ軸方向へ
   の移動における基準を定めるため上記平面プローブの移
   動方向であるＺ軸方向に直交する方向に沿って平面とな
   るように上記定盤に設けられ、上記平面が１μｍ以下の
   平面度にてなる基準部材（１２８）と、 当該プローブユニットと上記基準部材との間の距離を
   ０．１μｍ以下の分解能で測定する第２測長装置（１３
   ７）と、を上記プローブユニットはさらに備え、 上記制御装置は、さらに、上記第１測長装置及び上記第
   ２測長装置から供給される測長情報に基づき上記突起部
   材先端に接する面のＺ軸方向における平面度を演算し、
   かつ上記平面プローブのＸ，Ｙ軸方向における位置を演
   算する、請求項１記載の平面度測定装置。
3. 【請求項３】 上記平面プローブに代えて、上記半導体
   ウエハ支持用部材にて支持される半導体ウエハ（１４
   １）の表面を走査するため上記半導体ウエハの表面に一
   端が接触しＺ軸方向に移動可能な球状プローブ（１４
   ２）を設け、 上記半導体ウエハ支持用部材には、当該半導体ウエハ支
   持用部材に載置される半導体ウエハと上記突起部材の先
   端とを密着させるための密着装置（１６１）を備え、 上記制御装置は、上記半導体ウエハの表面を測定して得
   られた平面度と、上記半導体ウエハ支持用部材の上記突
   起部材先端に接する面を測定して得られた平面度とに基
   づき、上記半導体ウエハ表面のみの平面度を演算する、
   請求項１又は２記載の平面度測定装置。
4. 【請求項４】 上記第１測長装置は、上記平面プローブ
   の他端に設けた反射ミラー（１３４）にレーザ光を反射
   させることで測長を行うレーザ干渉測長装置にて構成さ
   れる、請求項１又は３記載の平面度測定装置。
5. 【請求項５】 上記第１測長装置は上記平面プローブの
   他端に設けた反射ミラー（１３４）にレーザ光を反射さ
   せることで測長を行うレーザ干渉測長装置にて構成さ
   れ、及び上記第２測長装置は上記基準部材をミラーとし
   て該基準ミラーに対してレーザ光を反射させることで測
   長を行うレーザ干渉測長装置にて構成される、請求項２
   又は３記載の平面度測定装置。
6. 【請求項６】 上記第１測長装置は、３角測距式位置検
   出器を使用して測長を行う、請求項１又は３記載の平面
   度測定装置。
7. 【請求項７】 上記第１測長装置及び上記第２測長装置
   は、３角測距式位置検出器を使用して測長を行う、請求
   項２又は３記載の平面度測定装置。