特表 2023-504491 薄型ウェハの振動・環境絶縁用チャンバ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-02-03

(54)【発明の名称】薄型ウェハの振動・環境絶縁用チャンバ

(51)【国際特許分類】

   G01B 9/02 20220101AFI20230127BHJP

【ＦＩ】

G01B9/02

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022532626

(86)(22)【出願日】2020-12-01

(85)【翻訳文提出日】2022-08-01

(86)【国際出願番号】 US2020062634

(87)【国際公開番号】W WO2021113194

(87)【国際公開日】2021-06-10

(31)【優先権主張番号】62/942,947

(32)【優先日】2019-12-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】397068274

【氏名又は名称】コーニング インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100073184

【弁理士】

【氏名又は名称】柳田 征史

(74)【代理人】

【識別番号】100175042

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 秀明

(72)【発明者】

【氏名】フランコヴィッチ，ジョン ウェストン

(72)【発明者】

【氏名】リー，クリストファー アラン

(72)【発明者】

【氏名】ミレッキア，マシュー ロナルド

【テーマコード（参考）】

2F064

【Ｆターム（参考）】

2F064EE05

2F064KK01

(57)【要約】

本明細書に記載の測定キャビティは、第１の開放端及び第２の開放端を有する円筒形チャンバと、円筒形チャンバの第１の開放端を覆う第１のキャップ及び円筒形チャンバの第２の開放端を覆う第２のキャップと、円筒形チャンバ内に配置され、円筒形チャンバに結合されるウェハホルダと、を備える。第１のキャップ及び第２のキャップは円筒形チャンバを密封し、第１のキャップが第２のキャップに剛結合されている。円筒形チャンバは、測定キャビティにおける６０Ｈｚの印加力Ｆに対する伝達率が１０分の１以下となるように設定された質量ｍ、剛性ｋ、及び減衰定数ｃを有し、測定キャビティが３００Ｈｚ超の固有振動数を有している。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の開放端及び第２の開放端を有する円筒形チャンバと、
前記円筒形チャンバの前記第１の開放端を覆う第１のキャップ及び前記円筒形チャンバの前記第２の開放端を覆う第２のキャップであって、前記第１のキャップ及び前記第２のキャップが前記円筒形チャンバを密封し、前記第１のキャップが前記第２のキャップに剛結合されている、第１のキャップ及び第２のキャップと、
前記円筒形チャンバ内に配置され、前記円筒形チャンバに結合されるウェハホルダであって、６０Ｈｚの印加力Ｆに対して第１の伝達率｜ｘ／Ｆ｜を有するウェハホルダと、
を備える測定キャビティであって、
前記円筒形チャンバは、前記測定キャビティにおける６０Ｈｚの前記印加力Ｆに対する第２の伝達率｜ｘ／Ｆ｜が、前記第１の伝達率｜ｘ／Ｆ｜の１０分の１以下となるように設定された質量ｍ、剛性ｋ、及び減衰定数ｃを有し、
前記測定キャビティが３００Ｈｚ超の固有振動数を有している、測定キャビティ。

【請求項2】

前記第１のキャップ、前記第２のキャップ、又は、前記第１のキャップ及び前記第２のキャップの両方が、１以上の干渉測定又は光学測定を行うことができる参照光学系を備える、請求項１記載の測定キャビティ。

【請求項3】

前記第１のキャップ及び前記第２のキャップが、１以上の干渉測定又は光学測定を行うことができる参照光学系を備える、請求項２記載の測定キャビティ。

【請求項4】

前記参照光学系が、ベゼル内に取り付けられたガラス基板を備える、請求項２又は３記載の測定キャビティ。

【請求項5】

前記ウェハホルダが前記円筒形チャンバに剛結合されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の測定キャビティ。

【請求項6】

前記ウェハホルダが、ウェハの第１の面及び第２の面に接触することなく該ウェハを保持するように構成されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の測定キャビティ。

【請求項7】

前記円筒形チャンバが、前記第１のキャップの第１の表面と前記第２のキャップの第１の表面との間に隙間を設けている、請求項１～６のいずれか１項に記載の測定キャビティ。

【請求項8】

前記円筒形チャンバが、アルミニウム系の基板やステンレス鋼で形成されている、請求項１～７のいずれか１項に記載の測定キャビティ。

【請求項9】

前記第１のキャップ及び前記第２のキャップが、互いを変形させない構成で取り付けられている、請求項１～８のいずれか１項に記載の測定キャビティ。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか１項に記載の測定キャビティを備える干渉計。

【発明の詳細な説明】

【優先権】

【0001】

本出願は、２０１９年１２月３日を出願日とする米国仮特許出願６２／９４２，９４７号の米国特許法第１１９条（ｅ）に基づく優先権の利益を主張するものであり、そのすべての内容は参照することによって本明細書の一部をなすものとする。

【技術分野】

【0002】

本明細書は、概して光学計測に関し、より詳細にはフィゾー（Fizeau）干渉計における薄型ウェハの振動・環境絶縁用の装置に関する。

【背景技術】

【0003】

干渉計は、参照面からの反射光と被検面からの反射光の間に生じる干渉縞を利用して、様々な種類の光学部品の表面を高精度に測定することができる。このような装置として、様々な光学面、特に比較的大きな直径を持つ球面や平面の測定に使用することができるフィゾー干渉計がある。

【0004】

特に、薄型大径のウェハは、床の振動や気流、音響、温度、湿度などの外部からの影響を受けやすい。しかし、一部の産業では、ウェハの測定にサブナノメータの解像度が求められる場合がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

したがって、振動力や環境からの力から薄型ウェハを絶縁する干渉計が必要とされている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書に開示される第１の態様による測定キャビティは、第１の開放端及び第２の開放端を有する円筒形チャンバと、円筒形チャンバの第１の開放端を覆う第１のキャップ及び円筒形チャンバの第２の開放端を覆う第２のキャップと、円筒形チャンバ内に配置され、円筒形チャンバに結合されるウェハホルダと、を備える。第１のキャップ及び第２のキャップは円筒形チャンバを密封し、第１のキャップが第２のキャップに剛結合されている。ウェハホルダは、６０Ｈｚの印加力Ｆに対して第１の伝達率｜ｘ／Ｆ｜を有する。円筒形チャンバは、測定キャビティにおける６０Ｈｚの印加力Ｆに対する第２の伝達率｜ｘ／Ｆ｜が、第１の伝達率｜ｘ／Ｆ｜の１０分の１以下となるように設定された質量ｍ、剛性ｋ、及び減衰定数ｃを有し、測定キャビティが３００Ｈｚ超の固有振動数を有している。

【0007】

本明細書に開示される第２の態様による測定キャビティは、第１のキャップ、第２のキャップ、又は、第１のキャップ及び第２のキャップの両方が、１以上の干渉測定又は光学測定を行うことができる参照光学系を備える、第１の態様に係る測定キャビティを含む。

【0008】

本明細書に開示される第３の態様による測定キャビティは、第１のキャップ及び第２のキャップが、１以上の干渉測定又は光学測定を行うことができる参照光学系を備える、第１又は第２の態様に係る測定キャビティを含む。

【0009】

本明細書に開示される第４の態様による測定キャビティは、参照光学系が、ベゼル内に取り付けられたガラス基板を備える、第１～第３の態様のいずれかに係る測定キャビティを含む。

【0010】

本明細書に開示される第５の態様による測定キャビティは、ベゼルが金属で形成されている、第４の態様に係る測定キャビティを含む。

【0011】

本明細書に開示される第６の態様による測定キャビティは、ベゼルが円筒形チャンバに剛結合されている、第４又は第５の態様に係る測定キャビティを含む。

【0012】

本明細書に開示される第７の態様による測定キャビティは、ベゼルが円筒形チャンバにボルト留めされている、第６の態様に係る測定キャビティを含む。

【0013】

本明細書に開示される第８の態様による測定キャビティは、エポキシによってベゼル内にガラス基板を密封する、第４～第７の態様のいずれかに係る測定キャビティを含む。

【0014】

本明細書に開示される第９の態様による測定キャビティは、ウェハホルダが円筒形チャンバに剛結合されている、上記の態様のいずれかに係る測定キャビティを含む。

【0015】

本明細書に開示される第１０の態様による測定キャビティは、ウェハホルダが円筒形チャンバに１つ以上のばねを介して結合されている、第１～第８の態様のいずれかに係る測定キャビティを含む。

【0016】

本明細書に開示される第１１の態様による測定キャビティは、ウェハホルダが、ウェハの第１の面及び第２の面に接触することなく該ウェハを保持するように構成されている、上記の態様のいずれかに係る測定キャビティを含む。

【0017】

本明細書に開示される第１２の態様による測定キャビティは、第１のキャップが第２のキャップに締め付けによって剛結合されている、上記の態様のいずれかに係る測定キャビティを含む。

【0018】

本明細書に開示される第１３の態様による測定キャビティは、第１のキャップが第２のキャップに１つ以上のボルトを介して剛結合されている、第１～第１１の態様のいずれかに係る測定キャビティを含む。

【0019】

本明細書に開示される第１４の態様による測定キャビティは、円筒形チャンバが、第１のキャップの第１の表面と第２のキャップの第１の表面との間に隙間を設けている、上記の態様のいずれかに係る測定キャビティを含む。

【0020】

本明細書に開示される第１５の態様による測定キャビティは、円筒形チャンバが、金属又は金属系の基板で形成されている、上記の態様のいずれかに係る測定キャビティを含む。

【0021】

本明細書に開示される第１６の態様による測定キャビティは、円筒形チャンバが、アルミニウム系の基板やステンレス鋼で形成されている、上記の態様のいずれかに係る測定キャビティを含む。

【0022】

本明細書に開示される第１７の態様による測定キャビティは、第１のキャップ及び第２のキャップが、互いを変形させない構成で取り付けられている、上記の態様のいずれかに係る測定キャビティを含む。

【0023】

本明細書に開示される第１８の態様によれば、干渉計は、上記の態様のいずれかに係る測定キャビティを備えている。

【0024】

第１９の態様によれば、干渉計は、第１のキャップ及び第２のキャップのいずれか一方から測定を行う、第１８の態様に係る干渉計を含む。

【0025】

第２０の態様によれば、干渉計は、第１のキャップ及び第２のキャップのいずれか一方から測定を行う複式干渉計である、第１８の態様に係る干渉計を含む。

【0026】

以下の詳細な説明において、さらなる特徴及び利点を記載する。下記のさらなる特徴及び利点は、当業者であれば、ある程度はその説明からただちに理解するであろうし、あるいは、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付の図面を含む本明細書に記載の実施形態を実施することによって理解するであろう。

【0027】

上述の概略的な説明及び以下の詳細な説明はいずれも、種々の実施形態を説明するものであり、特許請求する主題の性質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することを意図するものであることを理解されたい。また、添付の図面は、種々の実施形態のさらなる理解のために添付するものであり、本明細書に組み込まれ、その一部をなすものとする。図面は、本明細書に記載の種々の実施形態を例示的に示すものであり、以下の詳細な説明と合わせて、特許請求する主題の原理及び作用を説明するためのものである。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1A】本明細書に図示、説明する１つ以上の実施形態に係る測定キャビティを備える複式干渉計の図

【図1B】本明細書に図示、説明する１つ以上の実施形態に係る測定キャビティの図であり、測定キャビティ内に干渉縞を生成させる複数の反射を示す図

【図2】本明細書に図示、説明する１つ以上の実施形態に係る、ウェハを中に入れた状態の測定キャビティの断面図

【図3】本明細書に図示、説明する１つ以上の実施形態に係る測定キャビティのキャップの形態をとることができる光学参照の上面図

【図4】本明細書に図示、説明する１つ以上の実施形態に係る測定キャビティの断面図であり、ウェハを中に入れてばね装着式ウェハホルダで保持した状態を示す図

【図5】本明細書に図示、説明する１つ以上の実施形態に係る測定キャビティの上面図であり、ウェハホルダが見えるように第１のキャップを外した状態を示す図

【図6】本明細書に図示、説明する１つ以上の実施形態に係る測定キャビティの質量を変化させた場合の伝達率（Ｙ軸）を周波数（Ｘ軸，単位：ヘルツ（Ｈｚ））の関数で示したボード線図

【図7】本明細書に図示、説明する１つ以上の実施形態に係る測定キャビティの剛性を変化させた場合の伝達率（Ｙ軸）を周波数（Ｘ軸，単位：ヘルツ（Ｈｚ））の関数で示したボード線図

【図8】本明細書に図示、説明する１つ以上の実施形態に係る測定キャビティの減衰性を変化させた場合の伝達率（Ｙ軸）を周波数（Ｘ軸，単位：ヘルツ（Ｈｚ））の関数で示したボード線図

【図9】ウェハマウント単体と、ウェハマウントを本明細書に図示、説明する１つ以上の実施形態に係る測定キャビティに入れた状態の伝達率（Ｙ軸）を周波数（Ｘ軸，単位：ヘルツ（Ｈｚ））の関数で示したボード線図

【発明を実施するための形態】

【0029】

次に、添付の図面に例示される種々の実施形態について詳細に説明する。図面全体を通して、同一又は類似の箇所は、可能な限り同一の参照番号を用いて示す。

【0030】

本明細書において、「約（about）」ある特定の値以上、「約」ある特定の値～「約」他の特定の値、又は、「約」該他の特定の値以下、という形で範囲を表現する場合がある。このような表現で範囲を表す場合、ある特定の値以上、ある特定の値～他の特定の値、又は、該他の特定の値以下、を含む他の実施形態が存在する。同様に、ある値の前に「約」をつけてその値を近似値として表現する場合、その特定の値自身によって構成される他の実施形態も存在することが理解されるであろう。また、各範囲の両端点が、互いに相関する意味とともに互いに独立した意味も有していることも理解されるであろう。

【0031】

本明細書において、方向性のある用語（例えば、「上へ（up）」、「下へ（down）」、「右（right）」、「左（left）」、「前（front）」、「後（back）」、「上（top）」、「下（bottom）」など）は、図面を参照したものに過ぎず、絶対的な向きを意味することを意図するものではない。

【0032】

特に明記しない限り、本明細書に記載のいかなる方法も、各ステップ（工程）を特定の順序で実施することを要請していると解釈されることを意図するものではなく、また、いかなる装置に関しても、特定の向きを要請すると意図するものではない。したがって、方法クレームにおいてそのステップの順序を実際に記載している場合、又は、各ステップが特定の順序に限定される旨の記載が請求の範囲又は発明の詳細な説明において他に明確になされている場合、又は、装置の構成要素の特定の並び順又は特定の向きを記載している場合を除き、順序や向きが推測されることは、いかなる点においても意図していない。これは、各ステップの並び、操作の流れ、構成要素の並び順、又は構成要素の向きについての論法の問題、文法的な構成又は句読点から導き出される通俗的な意味、本明細書に記載の実施形態の数又は種類など、解釈の根拠となり得るあらゆる非明示的事項に対して該当する。

【0033】

本明細書において、「a」、「an」、及び「the（その／前記）」で示す単数形は、文脈上明らかにそうでない場合を除き、対応する複数形に対する言及も包含するものとする。したがって、例えば、ある構成要素を冠詞「a」で導く表現は、文脈上明らかにそうでない場合を除き、その構成要素を２つ以上有する態様も包含する。

【0034】

また、「で形成される（formed from）」という用語は、「を備える（comprises）」、「～から実質的になる（consists essentially of）」、「からなる（consists of）」のうちの１つ以上を意味することができる。例えば、ある構成要素が特定の材料「で形成される」場合、当該構成要素は、特定の材料を備える、本質的に特定の材料のみからなる、特定の材料のみからなる、のいずれであってもよい。

【0035】

図１Ａは、種々の実施形態に係る干渉計１０を示す図である。図１Ａに示す干渉計１０は、ウェハ１０６の互いに反対側の面である第１の面１６と第２の面１８とを測定するための上側干渉計１２と下側干渉計１４とを備える複式干渉計である。なお、図１Ａでは、干渉計１０を、第１の面１６及び第２の面１８からウェハ１０６を測定するように構成された複式干渉計として示しているが、ウェハ１０６を一面から測定する単式の干渉計を含む他の種類の干渉計も企図することができる。さらに、本明細書では、干渉計１０を使用してウェハ１０６を測定することが記載されているが、干渉計１２，１４を伝播する帯域の周波数を伝達しない材料で作られているか、又は上記帯域の周波数が規則性を持って伝達され得ない十分な散乱性を有する、任意の不透明な被検部品の測定に、干渉計１０を使用できることが企図されている。

【0036】

上側干渉計１２は、第１の照明器２２を備える。第１の照明器２２は、コヒーレントな第１の測定ビーム４６を出力するための通常の光源２６と、ビームシェイパ３０と、を備えることができる。下側干渉計１４は、第２の照明器２４を備える。第２の照明器２４は、コヒーレントな第２の測定ビーム４８を出力するための通常の光源２８と、ビームシェイパ３２と、を備えることができる。例えば、光源２６，２８は、半導体ダイオードレーザとすることができ、ビームシェイパ３０，３２は、測定ビーム４６，４８の配光を変化させるためのビームエキスパンダとビームコンディショナとを備えることができる。

【0037】

上側干渉計１２内では、第１の測定ビーム４６が、第１のシャッタ３４を通って第１のビームスプリッタ３８まで伝播し、第１のビームスプリッタ３８で、第１の測定ビーム４６が第１の測定アーム４２内に導かれる（例えば、伝達される）。下側干渉計１４内では、第２の測定ビーム４８が、第２のシャッタ３６を通って第２のビームスプリッタ４０まで伝播し、第２のビームスプリッタ４０で、第２の測定ビーム４８が第２の測定アーム４４内に導かれる（例えば、伝達される）。一方の干渉計１２，１４からの光が他方の干渉計１４，１２からの光と混じり合うことを防ぐため、第１のシャッタ３４及び第２のシャッタ３６の開閉を共通のプロセッサ／コントローラ１００によって調整して、第１の測定ビーム４６及び第２の測定ビーム４８のうちいずれか一方の伝播を交互に遮断することができる。第１のビームスプリッタ３８及び第２のビームスプリッタ４０は、振幅分割型又は偏光型の、ペリクルビームスプリッタ、ビームスプリッタキューブ、又はビームスプリッタプレートの形態をとることができる。

【0038】

測定アーム４２は、ハウジング５１内に二重機能光学系５０を備える。測定アーム４４は、ハウジング５３内に二重機能光学系５２を備える。二重機能光学系５０，５２は、ウェハ１０６の照明と結像の両方に寄与するものである。二重機能光学系５０，５２の照明機能によって、ウェハ１０６の互いに反対側の面１６，１８の形状に公称上概ね一致するように、測定ビーム４６，４８の各波面のサイズ調整や成形を行うことができる。

【0039】

図１Ｂに示すように、第１の測定アーム４２は第１のキャップ２０６をさらに備えており、第１のキャップ２０６は、第１の測定ビーム４６の一部を参照ビーム６２として反射するための第１の参照面５８を有する参照光学系（例えば、フィゾーウェッジ（Fizeau wedge））を備えている。第２の測定アーム４４は第２のキャップ２０８をさらに備えており、第２のキャップ２０８は、第２の測定ビーム４８の一部を参照ビーム６４として反射するための第２の参照面６０を有する参照光学系（例えば、フィゾーウェッジ）を備えている。参照光学系は、干渉計１２，１４を伝播する帯域の周波数を伝達するように選択される。なお、本明細書の種々の実施形態においては、第１のキャップ２０６及び第２のキャップ２０８が参照光学系を備えるものとして説明するが、いくつかの実施形態では、参照光学系がキャップから独立していてもよいことが企図されている。一方、測定ビーム４６，４８の残りの部分は第１のキャップ２０６及び第２のキャップ２０８を伝播し、この測定ビーム４６，４８の残りの部分のさらに一部が第１のキャップ２０６及び第２のキャップ２０８を横切って、被検体ビーム６６，６８としてウェハ１０６の互いに反対側の面１６，１８から反射される。

【0040】

被検体ビーム６６は、参照面５８で参照ビーム６２と合成され、第１の面１６と参照面５８との間の差異を表す干渉縞（図示せず）を形成する。また、被検体ビーム６８は、参照面６０で参照ビーム６４と合成され、第２の面１８と参照面６０との間の差異を表す干渉縞（図示せず）を形成する。

【0041】

反射された被検体ビーム６６及び参照ビーム６２は共に、測定アーム４２内を共通の光路に沿ってビームスプリッタ３８まで伝播し、そこでビーム６６及びビーム６２の少なくとも一部が上側干渉計１２の記録アーム７８に導かれる（例えば、反射される）。同様に、反射された被検体ビーム６８及び参照ビーム６４は共に、測定アーム４４内を共通の光路に沿ってビームスプリッタ４０まで伝播し、そこでビーム６８及びビーム６４の少なくとも一部が下側干渉計１４の記録アーム８０に導かれる（例えば、反射される）。

【0042】

再び図１Ａを参照すると、記録アーム７８内では、第１の参照面５８に形成された干渉縞がカメラ８６の検出面８２に結像する。同様に、記録アーム８０内では、第２の参照面６０に形成された干渉縞がカメラ８８の検出面８４に結像する。検出面８２，８４は、ウェハ１０６の互いに反対側の面１６，１８を包含する視野全域のビーム強度を測定するための検出アレイを備えることができる。二重機能光学系５０，５２は、検出面８２，８４への参照画像の形成に寄与することができる。ただし、カメラ８６，８８が、参照画像の検出面８２，８４上への結像に対してサイズ変更などの仕上げを行うための結像光学系７４，７６を備えてもよく、あるいは結像光学系７４，７６に連結されていてもよい。

【0043】

図１Ａ及び図１Ｂにおいて、第１のキャップ２０６と第２のキャップ２０８とは、円筒形チャンバ２０４によって物理的に相互接続されて、測定キャビティ２００を形成している。測定キャビティ２００は、２つの参照面５８，６０が画定する光学参照キャビティ１０８の全体としての完全性を保護、保全するものである。そして、種々の実施形態において、これに加えて、測定キャビティは、ウェハ１０６を環境からの力や振動力から絶縁する。図２に、測定キャビティ２００の一例を示す。具体的には、図２は、ウェハ１０６を中に入れた状態の測定キャビティ２００の断面図である。

【0044】

図２に示すように、測定キャビティ２００内へのウェハ１０６の固定は、円筒形チャンバ２０４内に配置、結合されるウェハホルダ２０２によって行われる。円筒形チャンバ２０４は、第１の開放端と、第１の開放端の反対側にある第２の開放端と、を有している。そして、円筒形チャンバ２０４の第１の開放端を第１のキャップ２０６が覆い、円筒形チャンバ２０４の第２の開放端を、第２のキャップ２０８が覆っている。種々の実施形態において、第１のキャップ２０６及び第２のキャップ２０８は、円筒形チャンバ２０４を密封するものである。

【0045】

種々の実施形態において、円筒形チャンバ２０４は、金属又は金属系の基板で形成される。例えば、円筒形チャンバ２０４を、アルミニウム系の基板やステンレス鋼で形成してもよい。測定キャビティの内部を外部から絶縁できるものであれば、他の材料も考えられる。なお、図２に示す実施形態では、円筒形チャンバ２０４が、ウェハホルダ２０２を支持するリップを備えているが、いくつかの実施形態では、円筒形チャンバ２０４の内部を、第１の開放端から第２の開放端まで直線的で平坦な壁で画定することができる。他の構成も可能であるとともに企図されており、円筒形チャンバ２０４の特定の用途に基づいて他の構成を選択することができる。

【0046】

種々の実施形態において、第１のキャップ２０６は、第２のキャップ２０８に剛結合される。第１のキャップ２０６と第２のキャップ２０８とを剛結合することにより、第１のキャップと第２のキャップとの間の適切な位置関係が維持されるため、これらのキャップをフィゾー光学系及び参照面として利用することが可能となるとともに、以下に詳述するように、誤差の低減と解像度の向上も実現できる。いくつかの実施形態では、円筒形チャンバ２０４は、第１のキャップ２０６の参照面５８と第２のキャップ２０８の参照面６０との間に隙間を設けるものである。例えば、図２に示すように、第１のキャップ２０６と第２のキャップ２０８を、円筒形チャンバ２０４の対応する端部にそれぞれ接触させて、参照面５８と参照面６０との間の距離を一定に保つことができる。

【0047】

いくつかの実施形態では、円筒形チャンバ２０４以外の機械的構造を使用して、参照面５８と参照面６０との間に隙間が設けられる。例えば、２つ以上のスペーサピン（図示せず）を使用して、参照面５８と参照面６０との間に隙間を画定してもよい。スペーサピンなどの機械的構造は、インバー（Invar）などの熱的に安定した材料で形成することができる。各スペーサピンは、円筒形チャンバ２０４の凹部を貫通し、第１のキャップ２０６及び第２のキャップ２０８に接触することができる。運動学的に見ると、第１のキャップ２０６と第２のキャップ２０８とを剛結合することにより、参照面５８と参照面６０とが、あたかも１つの物体の一部であるかのように同じ動きをすることが約束される。つまり、何らかの動きが２つの参照面５８，６０の一方に影響を与える場合には、それがいかなる動きであっても、２つの参照面６０，５８の他方にも同様の影響を与える。種々の実施形態において、参照面５８と参照面６０との間の隙間は、実質的に均一（例えば、参照面全域における隙間のばらつきが１０μｍ未満）である。

【0048】

種々の実施形態において、第１のキャップ２０６と第２のキャップ２０８との剛結合がどのような形で行われる場合でも、フィゾー光学系に歪みを生じさせることがないよう、第１のキャップ２０６及び第２のキャップ２０８は、キャップ相互の応力が低いか又はゼロである構成となっている。種々の実施形態において、第１のキャップ２０６及び第２のキャップ２０８の相対的な構成は、これに起因する第１のキャップ２０６及び第２のキャップ２０８の変形が１０μｍ未満に抑えられるものである。いくつかの実施形態では、第１のキャップ２０６と第２のキャップ２０８とは、互いを変形させない構成で取り付けられる。

【0049】

上述のように、種々の実施形態において、第１のキャップ２０６、第２のキャップ２０８、又は、第１のキャップ２０６及び第２のキャップ２０８の両方が、１以上の干渉測定又は光学測定を行うことができる参照光学系を備えている。参照光学系がフィゾー光学系である場合、第１のキャップ２０６及び第２のキャップ２０８は、一面がその反対側の面に対して約１度の角度を有するくさび形となり得る。この角度は、傾斜面からの反射がカメラに戻って、被検体ビームや参照ビームと干渉してしまうことがないような角度に設定される。なお、参照光学系の設計として他の設計を採用することもでき、光学測定をウェハ１０６の一面又は両面から行ってもよいことを理解されたい。

【0050】

種々の実施形態において、キャップの少なくとも一部を、ガラスなどの光学的に透明な材料で形成することができる。図２に示す実施形態などのいくつかの実施形態では、第１のキャップ２０６及び／又は第２のキャップ２０８の全体をガラス基板とし、キャップ全体を光学参照とすることができる。いくつかの実施形態では、図３に示すように、光学参照３００が、ベゼル３０４などの環状ハウジング内に取り付けられたフィゾーウェッジ３０２を備えることができる。エポキシ系などの接着剤を使用して、フィゾーウェッジ３０２をベゼル３０４内に固定することができる。

【0051】

ベゼル３０４は、アルミニウム又はステンレス鋼などの金属で形成するか、又は、フィゾーウェッジ３０２を所定の位置に剛性的に保持して円筒形チャンバ２０４との間に密封状態を作ることが十分に可能な他の材料で形成することができる。種々の実施形態において、ベゼル３０４を、円筒形チャンバ２０４に剛結合し、接着剤又はボルトで所定の位置に固定することができる。例えば、ベゼル３０４の穴３０６に、ボルト４０２（図４に図示）を貫通させて、光学参照３００を円筒形チャンバ２０４（図３に不図示）に固定してもよい。

【0052】

第１のキャップ２０６及び第２のキャップ２０８の全体がガラス基板で形成され、ベゼル３０４を有してないために円筒形チャンバ２０４にボルト留めすることができない実施形態などの種々の実施形態では、エポキシ系などの接着剤を使用して、第１のキャップ２０６及び／又は第２のキャップ２０８を円筒形チャンバ２０４に結合することができる。ただし、種々の実施形態において、ウェハ１０６の挿入時や取り出し時などに、第１のキャップ２０６及び第２のキャップ２０８の一方又は両方を円筒形チャンバ２０４から取り外すことができるように、いくつかの実施形態では、第１のキャップ２０６及び／又は第２のキャップ２０８を円筒形チャンバ２０４に対して着脱可能に密封装着することもできる。例えば、第１のキャップ２０６が円筒形チャンバ２０４の第１の開放端を覆うように、そして、第２のキャップ２０８が第２の開放端を覆うように、第１のキャップ２０６及び第２のキャップ２０８をそれぞれ配置して、所定の位置に締め付けなどの方法で固定することができる。

【0053】

再び図２を参照すると、いくつかの実施形態では、Ｏリングなどのエラストマーシールやろう付けなどの金属シールなどのガスケット２１０を各キャップと円筒形チャンバ２０４との間に配置して、測定キャビティ２００の気密性を確保する。理論に束縛されるものではないが、チャンバを気密にすることで、ウェハ１０６に対する気流の影響を低減又は排除することができるとともに、ウェハ１０６の音響絶縁を行うこともできる。なお、測定キャビティ２００を気密にすることで、温度や湿度の変動によってウェハ１０６に与えられる影響を低減することもできる。

【0054】

図２、図４、及び図５に示すように、ウェハ１０６は、ウェハホルダ２０２によって位置決めされる。ウェハホルダ２０２は、円筒形チャンバ２０４に剛結合されてもよく、又は減衰材を介在させて円筒形チャンバ２０４に結合されてもよい。例えば、ウェハホルダ２０２を、円筒形チャンバ２０４にボルト又は接着で留めることができる。あるいは、図４及び図５に示すように、ウェハホルダ２０２を、１つ以上のばね４０４を介して円筒形チャンバ２０４に結合させてもよい。

【0055】

図４及び図５に示す実施形態では、ウェハホルダ２０２は、１つ以上のアクチュエータ４０６及びばね４０４を介して円筒形チャンバ２０４に結合されている。アクチュエータ４０６及びばね４０４によって、ウェハホルダ２０２を円筒形チャンバ２０４に対して上昇させる、下降させる、又は傾斜させるといった特定の実施形態に応じた動作をさせることが可能となる。ばね４０４によって、第２のキャップ２０８に取り付けられたＶ字部４０８にアクチュエータを接触させた状態に維持する復帰力が得られる。種々の実施形態において、ばねの剛性を変化させることにより、円筒形チャンバ２０４からウェハホルダ２０２、ひいてはウェハ１０６に伝わる力の減衰性や伝達率を変化させることができる。

【0056】

ウェハホルダ２０２は、ウェハ１０６が入るように構成された１つ以上のウェハマウント４１０をさらに備える。図５に示す実施形態では、これらのウェハマウント４１０によって、ウェハ１０６を測定キャビティ２００内に固定する３点支持を形成している。しかしながら、ウェハホルダ２０２及び／又はウェハマウント４１０が他の構成を有し得ることが企図されている。例えば、いくつかの実施形態では、ウェハホルダ２０２がウェハ１０６の第１の面１６及び第２の面１８に接触しないようにウェハホルダ２０２を構成することができ、又は、例えば、エアベアリングを使用してウェハ１０６の位置決めをする実施形態のように、単にウェハ１０６が定められた範囲から出ないようにウェハホルダ２０２を構成することもできる。また、いくつかの実施形態では、ウェハホルダ２０２は、ウェハ１０６をできるだけ覆い隠さない構成とされる。ウェハマウント４１０及びウェハホルダ２０２として具体的にどのような構成が採用されるかにかかわらず、種々の実施形態において、ウェハ１０６は、測定キャビティ２００内に「自由状態（free state）」又は「半自由状態（quasi-free state）」で配置される。換言すれば、ウェハ１０６の第１の面１６及び第２の面１８が、ウェハホルダ２０２などの他の構造体に装着されたり、接触したり、押圧されたりすることはない。

【0057】

再び図１Ａを参照すると、ウェハ１０６を測定ビーム４６，４８の一部で照明して測定を行う間、ウェハ１０６の互いに反対側の面１６，１８とキャップ２０６，２０８の参照面５８，６０との間の間隔や傾きを一定に保つべく、ウェハ１０６は、あたかも測定キャビティ２００の一部となるかのように、測定キャビティ２００に取り付けられる。これにより、測定キャビティ２００全体に作用する外乱から、上側干渉計１２および下側干渉計１４の中に形成される干渉縞が受ける影響が、最小限に抑えられる。またさらに、少なくとも一方のキャップ（例えば、第１のキャップ２０６）が、対応する測定アーム（例えば、図１Ａの測定アーム４２）のその他の部分から切り離されている。例えば、測定アーム４２のハウジング５１が、第１のキャップ２０６との間に直接の物理的接続を持たず、測定キャビティ２００の一部として装着される第１のキャップ２０６から独立した状態にある。その代わり、測定アーム４２のハウジング５１は、フランジ１２０とカラー１２２とを介して基部１２４に取り付けられる。基部１２４は、好ましくは、（例えば、花崗岩の厚板又は鋼板などのように）上側干渉計１２を環境外乱から絶縁できる程度の大きな質量を有している。ただし、測定キャビティ２００は、カラー１２６を介して測定アーム４４のハウジング５３には接続され、測定アーム４４のハウジング５３は、フランジ１２８を介して基部１２４に接続されている。一方のキャップ２０６（及び、ひいては、一方の光学参照）をその測定アーム４２のその他の部分から切り離すことによって、２つのキャップ２０６，２０８が、測定アーム４２，４４のうち自身が対応しない方の測定アームに付随する、自身を対象とするものではない動きや移動などの外乱の影響を受けることがない。測定キャビティ２００を一方の測定アーム４２から隔絶することにより、２つの参照面５８，６０の間の間隔や相対的な傾きを一定に保つために測定キャビティ２００が満たすべき構造上の要件を抑えることができる。なお、いくつかの実施形態では、測定キャビティ２００を、測定アーム４２，４４の両方から切り離すことができることが企図されている。

【0058】

理論に束縛されるものではないが、環境中の共振周波数によって、光学的な要素（第１のキャップ２０６及び第２のキャップ２０８を含む）、ウェハ１０６、又はその両方に非接触振動が誘起される場合があると考えられる。したがって、種々の実施形態において、測定キャビティ２００は、振動伝達を低減又は最小化するように設計されている。具体的には、サブナノメータ精度でのウェハ１０６の測定を実現するため、種々の実施形態において、測定キャビティ２００は、ウェハ１０６の固有振動数に基づいた、伝達されうる帯域の周波数を低減又は遮断するように特別に設計される。

【0059】

外部環境からの振動（vibration）は、時間に依存する力（例えば、振動力（oscillating force））として、干渉計１０に伝達されるとともに、干渉計１０を介して測定キャビティ２００にも伝達される。このような力は、第１のキャップ２０６及び／又は第２のキャップ２０８に対して相対的にウェハ１０６を動かす場合があるため、ウェハ１０６の第１の面１６及び第２の面１８で行われる測定の解像度に悪影響を及ぼすものである。また、このようなウェハ１０６の動きによって、位置合わせや、第１の面１６と参照面５８との間の間隔、第２の面１８と参照面６０との間の間隔が影響を受けかねない。従って、測定キャビティ２００内への振動力の伝達や測定キャビティ２００を通過する振動力の伝達は、最小限に抑えることが望ましい。

【0060】

あるシステム内における力の伝達率｜ｘ／Ｆ｜を、質量、剛性、減衰の関数で表すと、次式（１）が得られる：

【数1】

式中、ｍはシステムの質量、ｋはシステムの剛性、ｃはシステムの粘性減衰、Ｆは外部からシステムに加えられる加振力（例えば、外部の振動に伴う力など。「印加力（input force）」とも呼ぶ）の大きさ、ｗはシステムに加えられる外力の周波数、ｘはシステムの光軸方向（例えば、図１Ａ及び図１Ｂに示すＹ軸方向）の変位量である。

【0061】

種々の実施形態において、光学部品（例えば、キャップ２０６，２０８、フィゾーウェッジ３０２など）及び／又はウェハ１０６に対する外乱の影響を低減するために、上述の技法に加えて、測定キャビティ２００は大きな質量を有している。測定キャビティ２００の質量ｍによって、測定キャビティ２００の固有振動数を変化させて、測定キャビティ２００を加振する（振動させる）ために必要なエネルギー（力）の量を高めることができる。

【0062】

図６は、式（１）のボード線図（Bode plot）であり、測定キャビティの質量が、大きさＦ、変位量ｘの印加力の伝達率に与える影響を、印加力の周波数ｗの関数で示す図である。ここで、特に注目すべきは、３００ｍｍウェハの固有振動数に相当するとともに、米国の標準電力周波数でもある６０Ｈｚの周波数を持つ印加力の伝達率である。つまり、建物内の電力によって、測定キャビティ２００内の３００ｍｍウェハに振動を誘起するのに十分な振動印加力が発生してしまう恐れがある。よって、測定キャビティの干渉測定の解像度を向上させるためには、６０Ｈｚの周波数を持つ印加力の抑制が重要な設計目標となる。

【0063】

図６では、測定キャビティの質量を変化させて伝達率を算出した。図６に示すように、質量を１倍から８倍に増大させると、６０Ｈｚの印加力の伝達率が、約１．００Ｅ－０５（１．００×１０^－５）から約１．００Ｅ－０６（１．００×１０^－６）に低下する。また、質量を増大させると、システムの固有振動数（図６に示す鋭いピークの周波数に相当し、測定キャビティ内で最も効率的に伝達される力の周波数を表す）も低下することがわかる。したがって、種々の実施形態において、測定キャビティは、６０Ｈｚの印加力の伝達率を少なくとも１０分の１に低下させる効果のある質量を有するものとする。種々の実施形態において、測定キャビティの固有振動数が３００Ｈｚを上回るとともに、測定キャビティの質量がウェハホルダ２０２単体の質量の１０倍を上回るように、測定キャビティの質量が選択される。

【0064】

上記の式（１）に示すように、システムの剛性も印加力の伝達率に影響を与える。図７は、式（１）に基づく計算に従って、測定キャビティの剛性が、大きさＦ、変位量ｘの印加力の伝達率に与える影響を、印加力の周波数ｗの関数で示したボード線図である。図７では、測定キャビティの剛性を変化させて伝達率を算出した。図７に示すように、質量を増大させた場合と同様に、剛性を高くすると周波数６０Ｈｚの印加力の伝達率が低下する。ただし、剛性を高くしても、システムの固有振動数は変化しなかった。したがって、種々の実施形態において、測定キャビティ２００は、６０Ｈｚの印加力の伝達率を少なくとも１０分の１に低下させる効果のある剛性を有するものとする。種々の実施形態において、測定キャビティの固有振動数が３００Ｈｚを上回るように、測定キャビティの剛性が選択される。

【0065】

システムの減衰性も印加力の伝達率に影響を与える。図８は、式（１）に基づく計算に従って、測定キャビティの減衰定数ｃが、大きさＦ、変位量ｘの印加力の伝達率に与える影響を、印加力の周波数ｗの関数で示したボード線図である。図８では、測定キャビティの減衰定数ｃを変化させて伝達率を算出した。図８に示すように、減衰定数ｃを大きくしても、固有振動数以外の周波数での伝達率には影響がなく、６０Ｈｚでは効果がなかった。

【実施例】

【0066】

測定キャビティの機能性能を示すために、代表的な測定キャビティ２００とこれに内蔵されるウェハホルダ２０２とを比較した。測定キャビティ２００は、質量を５０ｋｇ、一次固有振動数を約４５０Ｈｚとし、剛性が１×１０^７Ｎ／ｍとなるように設計した。このようなキャビティを使用しないウェハホルダ（マウント）２０２単体では、質量が１ｋｇ、一次共振周波数が３００Ｈｚ、剛性が４×１０^４Ｎ／ｍであった。図９に、これらの数値例と式（１）を用いて得られたボード線図を示す。図９は、ウェハホルダ２０２と測定キャビティ２００の相対伝達率を比較した図である。問題の周波数６０Ｈｚでは、ウェハホルダ（マウント）２０２を測定キャビティ２００内に入れることで、伝達率が４桁（１０，０００分の１に）低下した。また、システムの固有振動数も７分の１に低下した。なお、比較に当たり、減衰率は一定とし、計算上０．０１に設定した。

【0067】

したがって、種々の実施形態において、測定キャビティ２００の質量、剛性、及び／又は減衰定数は、測定キャビティ２００の外部で発生した印加力が測定キャビティ２００内を伝達する際の伝達率を抑えるように選択される。そのような印加力の例としては、床の振動や、電気ノイズ、音響ノイズなどが挙げられる。また、種々の実施形態において、測定キャビティ２００は気密性をさらに有しており、これにより、ウェハ１０６に対する気流の影響を抑え、ウェハ１０６を音響絶縁する。測定キャビティ２００が上述の特徴を有することにより、さらに、温湿度の変動がウェハ１０６に与える影響を低減することができる。したがって、本明細書の種々の実施形態によって、解像度が向上した光学測定を実現可能な測定キャビティが提供される。

【0068】

いくつかの実施形態では、ウェハホルダは、６０Ｈｚの印加力Ｆに対して第１の伝達率｜ｘ／Ｆ｜を有し、円筒形チャンバは、測定キャビティが６０Ｈｚの印加力に対して第２の伝達率｜ｘ／Ｆ｜を有するように設定された質量ｍ、剛性ｋ、及び減衰定数ｃを有し、測定キャビティが３００Ｈｚ超の固有振動数を有する場合に、第２の伝達率｜ｘ／Ｆ｜は、第１の伝達率｜ｘ／Ｆ｜の３分の１以下、５分の１以下、１０分の１以下、又は２０分の１以下である。

【0069】

当業者であれば、特許請求の範囲に記載の主題の趣旨及び範囲から逸脱しない範囲で、本明細書に記載の実施形態に種々の変形及び変更を加えることができることが明らかであろう。したがって、本明細書に記載の種々の実施形態の変形及び変更が添付の特許請求の範囲及びその等価物の範囲を逸脱することがない限り、そのような変形及び変更も本明細書の範囲に含まれることが意図されている。

【0070】

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

【0071】

実施形態１
第１の開放端及び第２の開放端を有する円筒形チャンバと、
前記円筒形チャンバの前記第１の開放端を覆う第１のキャップ及び前記円筒形チャンバの前記第２の開放端を覆う第２のキャップであって、前記第１のキャップ及び前記第２のキャップが前記円筒形チャンバを密封し、前記第１のキャップが前記第２のキャップに剛結合されている、第１のキャップ及び第２のキャップと、
前記円筒形チャンバ内に配置され、前記円筒形チャンバに結合されるウェハホルダであって、６０Ｈｚの印加力Ｆに対して第１の伝達率｜ｘ／Ｆ｜を有するウェハホルダと、
を備える測定キャビティであって、
前記円筒形チャンバは、前記測定キャビティにおける６０Ｈｚの印加力Ｆに対する第２の伝達率｜ｘ／Ｆ｜が、前記第１の伝達率｜ｘ／Ｆ｜の１０分の１以下となるように設定された質量ｍ、剛性ｋ、及び減衰定数ｃを有し、
前記測定キャビティが３００Ｈｚ超の固有振動数を有している、測定キャビティ。

【0072】

実施形態２
前記第１のキャップ、前記第２のキャップ、又は、前記第１のキャップ及び前記第２のキャップの両方が、１以上の干渉測定又は光学測定を行うことができる参照光学系を備える、実施形態１記載の測定キャビティ。

【0073】

実施形態３
前記第１のキャップ及び前記第２のキャップが、１以上の干渉測定又は光学測定を行うことができる参照光学系を備える、実施形態２記載の測定キャビティ。

【0074】

実施形態４
前記参照光学系が、ベゼル内に取り付けられたガラス基板を備える、実施形態２又は３記載の測定キャビティ。

【0075】

実施形態５
前記ベゼルが金属で形成されている、実施形態４記載の測定キャビティ。

【0076】

実施形態６
前記ベゼルが前記円筒形チャンバに剛結合されている、実施形態４又は５記載の測定キャビティ。

【0077】

実施形態７
前記ベゼルが前記円筒形チャンバにボルト留めされている、実施形態６記載の測定キャビティ。

【0078】

実施形態８
エポキシによって前記ベゼル内に前記ガラス基板を密封する、実施形態４～７のいずれか１つに記載の測定キャビティ。

【0079】

実施形態９
前記ウェハホルダが前記円筒形チャンバに剛結合されている、実施形態１～８のいずれか１つに記載の測定キャビティ。

【0080】

実施形態１０
前記ウェハホルダが前記円筒形チャンバに１つ以上のばねを介して結合されている、実施形態１～８のいずれか１つに記載の測定キャビティ。

【0081】

実施形態１１
前記ウェハホルダが、ウェハの第１の面及び第２の面に接触することなく該ウェハを保持するように構成されている、実施形態１～１０のいずれか１つに記載の測定キャビティ。

【0082】

実施形態１２
前記第１のキャップが前記第２のキャップに締め付けによって剛結合されている、実施形態１～１１のいずれか１つに記載の測定キャビティ。

【0083】

実施形態１３
前記第１のキャップが前記第２のキャップに１つ以上のボルトを介して剛結合されている、実施形態１～１１のいずれか１つに記載の測定キャビティ。

【0084】

実施形態１４
前記円筒形チャンバが、前記第１のキャップの第１の表面と前記第２のキャップの第１の表面との間に隙間を設けている、実施形態１～１３のいずれか１つに記載の測定キャビティ。

【0085】

実施形態１５
前記円筒形チャンバが、金属又は金属系の基板で形成されている、実施形態１～１４のいずれか１つに記載の測定キャビティ。

【0086】

実施形態１６
前記円筒形チャンバが、アルミニウム系の基板やステンレス鋼で形成されている、実施形態１５記載の測定キャビティ。

【0087】

実施形態１７
前記第１のキャップ及び前記第２のキャップが、互いを変形させない構成で取り付けられている、実施形態１～１６のいずれか１つに記載の測定キャビティ。

【0088】

実施形態１８
実施形態１～１７のいずれか１つに記載の測定キャビティを備える干渉計。

【0089】

実施形態１９
前記第１のキャップ及び前記第２のキャップのいずれか一方から測定を行う、実施形態１８に記載の干渉計。

【0090】

実施形態２０
前記第１のキャップ及び前記第２のキャップのいずれか一方から測定を行う複式干渉計である、実施形態１８又は１９に記載の干渉計。

【符号の説明】

【0091】

１０ 干渉計
１２ 上側干渉計
１４ 下側干渉計
１６ 第１の面
１８ 第２の面
２２ 第１の照明器
２４ 第２の照明器
２６，２８ 光源
３０，３２ ビームシェイパ
３４ 第１のシャッタ
３６ 第２のシャッタ
３８ 第１のビームスプリッタ
４０ 第２のビームスプリッタ
４２ 第１の測定アーム
４４ 第２の測定アーム
４６ 第１の測定ビーム
４８ 第２の測定ビーム
５０，５２ 二重機能光学系
５１，５３ ハウジング
５８ 第１の参照面
６０ 第２の参照面
６２，６４ 参照ビーム
６６，６８ 被検体ビーム
７４ 結像光学系
７８，８０ 記録アーム
８２，８４ 検出面
８６，８８ カメラ
１００ プロセッサ／コントローラ
１０６ ウェハ
１０８ 光学参照キャビティ
１２０，１２８ フランジ
１２２，１２６ カラー
１２４ 基部
２００ 測定キャビティ
２０２ ウェハホルダ
２０４ 円筒形チャンバ
２０６ 第１のキャップ
２０８ 第２のキャップ
２１０ ガスケット
３００ 光学参照
３０２ フィゾーウェッジ
３０４ ベゼル
３０６ 穴
４０２ ボルト
４０４ ばね
４０６ アクチュエータ
４０８ Ｖ字部
４１０ ウェハマウント

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【手続補正書】

【提出日】2022-09-27

【手続補正1】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１Ａ

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図1A】

【国際調査報告】