JP2002005640A - 光学式形状測定装置 - Google Patents
光学式形状測定装置Info
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- G—PHYSICS
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 厚さの薄い平板状の被検体、特にウェーハを
対象として高精度に平坦度、厚さなどの形状を測定し得
る光学式形状測定装置を提供する。 【解決手段】 エッジ部を介して略鉛直に保持されたウ
ェーハ１の主面１ａ側及び裏面１ｂ側に対向配置された
２つの基準平面基板１５，２５を備える光学測定手段１
０，２０と、前記基準平面基板１５，２５とウェーハ１
との間に、ウェーハ１と平行間隙を形成し且つウェーハ
に近接して配置された透明な剛体平板１９，２９を備え
てなる。
対象として高精度に平坦度、厚さなどの形状を測定し得
る光学式形状測定装置を提供する。 【解決手段】 エッジ部を介して略鉛直に保持されたウ
ェーハ１の主面１ａ側及び裏面１ｂ側に対向配置された
２つの基準平面基板１５，２５を備える光学測定手段１
０，２０と、前記基準平面基板１５，２５とウェーハ１
との間に、ウェーハ１と平行間隙を形成し且つウェーハ
に近接して配置された透明な剛体平板１９，２９を備え
てなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄板ガラス、鏡、
アルミ磁気ディスク、ガラスディスクやウェーハなどの
厚さの薄い平板状の被検体の、平坦度、厚さなどの形状
を測定するための光学式形状測定装置に関するものであ
る。以下は理解を容易にするためウェーハの光学式形状
測定を例に上げて説明する。
アルミ磁気ディスク、ガラスディスクやウェーハなどの
厚さの薄い平板状の被検体の、平坦度、厚さなどの形状
を測定するための光学式形状測定装置に関するものであ
る。以下は理解を容易にするためウェーハの光学式形状
測定を例に上げて説明する。
【０００２】
【従来の技術】ウェーハの平坦度、厚さなどを測定する
手法としては、例えば特開平１１−２６０８７３号公報
に提案されているものが知られている。
手法としては、例えば特開平１１−２６０８７３号公報
に提案されているものが知られている。
【０００３】上記公報に提案されているウェーハの光学
式形状測定装置は、図５に示すように、エッジ部におい
て鉛直保持されたウェーハ１の両面側に２つの光学測定
系１０，２０が対向配置され、前記ウェーハ１の周縁に
向けて厚さ測定部５０が配置されている。前記各光学測
定系１０，２０は、それぞれ測定光１２，２２を出射す
る発光器１１，２１、前記測定光１２，２２を平行ビー
ムとするコリメータレンズ１４，２４、前記平行ビーム
が透過する基準平面レンズ１５，２５、前記ウェーハ１
の主面１ａ及び裏面１ｂで反射された測定光が前記基準
平面レンズ１５，２５及び前記コリメータレンズ１４，
２４等を経て入射される受光器１６，２６と、前記基準
平面レンズ１５，２５と前記ウェーハ１の主面１ａ及び
裏面１ｂとで作られた干渉縞が取り込まれる演算器１７
を備えている。そして、前記受光器１６，２６では、前
記基準平面レンズ１５，２５での反射光と、前記ウェー
ハ１の主面１ａ及び裏面１ｂとで形成される干渉縞が観
測され、演算器１７では、前記受光器１６，２６で観測
された干渉縞の画像に基づいて前記ウェーハ１の主面１
ａ及び裏面１ｂの平面形状が演算され、前記厚さ測定部
５０で測定されたウェーハ１の所定位置での厚さ実測値
を基準として前記ウェーハ１の真形状が求められる。
式形状測定装置は、図５に示すように、エッジ部におい
て鉛直保持されたウェーハ１の両面側に２つの光学測定
系１０，２０が対向配置され、前記ウェーハ１の周縁に
向けて厚さ測定部５０が配置されている。前記各光学測
定系１０，２０は、それぞれ測定光１２，２２を出射す
る発光器１１，２１、前記測定光１２，２２を平行ビー
ムとするコリメータレンズ１４，２４、前記平行ビーム
が透過する基準平面レンズ１５，２５、前記ウェーハ１
の主面１ａ及び裏面１ｂで反射された測定光が前記基準
平面レンズ１５，２５及び前記コリメータレンズ１４，
２４等を経て入射される受光器１６，２６と、前記基準
平面レンズ１５，２５と前記ウェーハ１の主面１ａ及び
裏面１ｂとで作られた干渉縞が取り込まれる演算器１７
を備えている。そして、前記受光器１６，２６では、前
記基準平面レンズ１５，２５での反射光と、前記ウェー
ハ１の主面１ａ及び裏面１ｂとで形成される干渉縞が観
測され、演算器１７では、前記受光器１６，２６で観測
された干渉縞の画像に基づいて前記ウェーハ１の主面１
ａ及び裏面１ｂの平面形状が演算され、前記厚さ測定部
５０で測定されたウェーハ１の所定位置での厚さ実測値
を基準として前記ウェーハ１の真形状が求められる。
【０００４】そして、上記提案のウェーハの光学式形状
測定装置では、ウェーハの主面及び裏面から得られる干
渉縞を利用して主面及び裏面の平坦度をそれぞれ求め、
厚さ測定器で得られたウェーハの厚さ実測値を基準とし
てウェーハの真形状を算出しているので、従来方式に比
較して、極めて短時間で平坦度が高精度で測定される。
また、算出された真形状から主面形状、裏面形状、平坦
度及び絶対厚さも求められる。更に、測定対象であるウ
ェーハは、静止状態で鉛直保持されているため、重力の
影響を受けることなく測定に供される。しかも、ごみや
疵が付着する機会が少なく、ウェーハの特性劣化が防止
される。といった効果が得られるとされている。
測定装置では、ウェーハの主面及び裏面から得られる干
渉縞を利用して主面及び裏面の平坦度をそれぞれ求め、
厚さ測定器で得られたウェーハの厚さ実測値を基準とし
てウェーハの真形状を算出しているので、従来方式に比
較して、極めて短時間で平坦度が高精度で測定される。
また、算出された真形状から主面形状、裏面形状、平坦
度及び絶対厚さも求められる。更に、測定対象であるウ
ェーハは、静止状態で鉛直保持されているため、重力の
影響を受けることなく測定に供される。しかも、ごみや
疵が付着する機会が少なく、ウェーハの特性劣化が防止
される。といった効果が得られるとされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報に
提案のウェーハの光学式形状測定装置では、上記効果が
得られることが期待されるものの、ウェーハのような薄
肉形状からなる被検体の表面形状を測定する場合、被検
体の表面又は／及び裏面の全面測定が望まれるため、被
検体のエッジ部を介して保持する方法がとられ、一般に
は被検体の周辺の３点を支持する方法がとられる。この
ように周辺を支持した状態では、空気中を伝搬する振動
（音）の影響で、被検体が振動を起こすために、精度の
高い測定ができにくく、特に被検体がウェーハの場合、
ウェーハの平坦度測定で要求される高精度（２０ｎｍ以
下）測定に対して、振動による計測誤差が無視できない
オーダとなる。
提案のウェーハの光学式形状測定装置では、上記効果が
得られることが期待されるものの、ウェーハのような薄
肉形状からなる被検体の表面形状を測定する場合、被検
体の表面又は／及び裏面の全面測定が望まれるため、被
検体のエッジ部を介して保持する方法がとられ、一般に
は被検体の周辺の３点を支持する方法がとられる。この
ように周辺を支持した状態では、空気中を伝搬する振動
（音）の影響で、被検体が振動を起こすために、精度の
高い測定ができにくく、特に被検体がウェーハの場合、
ウェーハの平坦度測定で要求される高精度（２０ｎｍ以
下）測定に対して、振動による計測誤差が無視できない
オーダとなる。
【０００６】なお、上記公報に提案のウェーハの光学式
形状測定装置、或いは本出願人が先に提案している形状
測定装置（特願平１２−５３５９１号）では、光学測定
系はフィゾー型干渉計の構成を用いており、光学系に組
み込まれた基準平面基板（上記の従来技術の説明では基
準平面レンズと称しているが、この部分では光を平行に
透過させるだけなので、本発明では基準平面基板と称し
て説明する。）とウェーハ（被検体）表面の相対距離を
干渉画像計測することでウェーハの形状測定を行なう
が、上記のように、ウェーハが振動すると基準平面基板
との相対距離が変化することになり、高精度な形状測定
ができなくなる。
形状測定装置、或いは本出願人が先に提案している形状
測定装置（特願平１２−５３５９１号）では、光学測定
系はフィゾー型干渉計の構成を用いており、光学系に組
み込まれた基準平面基板（上記の従来技術の説明では基
準平面レンズと称しているが、この部分では光を平行に
透過させるだけなので、本発明では基準平面基板と称し
て説明する。）とウェーハ（被検体）表面の相対距離を
干渉画像計測することでウェーハの形状測定を行なう
が、上記のように、ウェーハが振動すると基準平面基板
との相対距離が変化することになり、高精度な形状測定
ができなくなる。
【０００７】本発明は、上記の如き事情に基づいてなし
たものであって、その目的は、厚さの薄い平板状の被検
体、特にウェーハを対象として高精度に平坦度、厚さな
どの形状を測定し得る光学式形状測定装置を提供するも
のである。
たものであって、その目的は、厚さの薄い平板状の被検
体、特にウェーハを対象として高精度に平坦度、厚さな
どの形状を測定し得る光学式形状測定装置を提供するも
のである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明（請求項１）に係る光学式形状測定装置
は、エッジ部を介して略鉛直に保持された厚さの薄い平
板状の被検体の光学式形状測定装置であって、被検体と
平行間隙を形成する剛体平板が被検体に近接して配置さ
れてなるものである。このように被検体に対して平行間
隙を形成する剛体平板を近接配置すると、近接する間隔
が狭まるに伴い空気層が振動（音）の抵抗分として作用
し減衰効果を引き起こす。これにより、被検体の振動が
抑制され精度の高い平坦度、厚さなどの形状測定ができ
る。この場合、剛体平板としては、光学式形状測定装置
に組み込まれている基準平面基板そのものであってもよ
いし、基準平面基板とは別で鋼板、アルミ板、光学ガラ
ス製平板ガラスなどの厚みのある平板を用いることもで
きる。前記鋼板、アルミ板などの光を透過させない材質
の場合は被検体の片面の形状測定の場合に用い、その場
合、被測定面でない側の面に対向配置される。
めに、本発明（請求項１）に係る光学式形状測定装置
は、エッジ部を介して略鉛直に保持された厚さの薄い平
板状の被検体の光学式形状測定装置であって、被検体と
平行間隙を形成する剛体平板が被検体に近接して配置さ
れてなるものである。このように被検体に対して平行間
隙を形成する剛体平板を近接配置すると、近接する間隔
が狭まるに伴い空気層が振動（音）の抵抗分として作用
し減衰効果を引き起こす。これにより、被検体の振動が
抑制され精度の高い平坦度、厚さなどの形状測定ができ
る。この場合、剛体平板としては、光学式形状測定装置
に組み込まれている基準平面基板そのものであってもよ
いし、基準平面基板とは別で鋼板、アルミ板、光学ガラ
ス製平板ガラスなどの厚みのある平板を用いることもで
きる。前記鋼板、アルミ板などの光を透過させない材質
の場合は被検体の片面の形状測定の場合に用い、その場
合、被測定面でない側の面に対向配置される。
【０００９】そして、上記剛体平板を被検体に対して近
接配置する間隔は２０ｍｍ以下とすることが望ましく
（請求項２）、この間隔が２０ｍｍを越えると空気層の
層厚さが大きくなるため、振動（音）の抵抗分としての
作用が十分に得られず減衰効果が得にくくなり、被検体
の平坦度、厚さなどの形状を高精度に測定できにくくな
るためである。また、より好ましくは１０ｍｍ以下がよ
い。
接配置する間隔は２０ｍｍ以下とすることが望ましく
（請求項２）、この間隔が２０ｍｍを越えると空気層の
層厚さが大きくなるため、振動（音）の抵抗分としての
作用が十分に得られず減衰効果が得にくくなり、被検体
の平坦度、厚さなどの形状を高精度に測定できにくくな
るためである。また、より好ましくは１０ｍｍ以下がよ
い。
【００１０】また、本発明（請求項３）に係る光学式形
状測定装置は、エッジ部を介して略鉛直に保持されたウ
ェーハの主面側及び裏面側に対向配置された２つの基準
平面基板を備える光学測定手段と、前記基準平面基板と
ウェーハとの間に、ウェーハと平行間隙を形成し且つウ
ェーハに近接して配置された透明な剛体平板を備えてな
るものである。
状測定装置は、エッジ部を介して略鉛直に保持されたウ
ェーハの主面側及び裏面側に対向配置された２つの基準
平面基板を備える光学測定手段と、前記基準平面基板と
ウェーハとの間に、ウェーハと平行間隙を形成し且つウ
ェーハに近接して配置された透明な剛体平板を備えてな
るものである。
【００１１】上記構成は、請求項１に記載の光学式形状
測定装置において被検体をウェーハに特定した場合の好
ましい装置構成例を示すものである。すなわち、ウェー
ハの場合主面及び裏面の両面が測定対象となるため、そ
の両面側に光学測定手段を設け、その光学測定手段の基
準平面基板とウェーハとの間に、ウェーハに対して平行
間隙を形成する透明な剛体平板を近接配置したもので、
このようにウェーハに対して平行間隙を形成する透明な
剛体平板を近接配置しても、上記請求項１と同様、近接
する間隔が狭まるに伴い空気層が振動（音）の抵抗分と
して作用し減衰効果を引き起こす。これにより、ウェー
ハの振動が抑制され精度の高い平坦度、厚さなどの形状
測定ができる。なおこの場合、透明な剛体平板に代えて
光学測定手段の基準平面基板を近接配置させてもよい。
測定装置において被検体をウェーハに特定した場合の好
ましい装置構成例を示すものである。すなわち、ウェー
ハの場合主面及び裏面の両面が測定対象となるため、そ
の両面側に光学測定手段を設け、その光学測定手段の基
準平面基板とウェーハとの間に、ウェーハに対して平行
間隙を形成する透明な剛体平板を近接配置したもので、
このようにウェーハに対して平行間隙を形成する透明な
剛体平板を近接配置しても、上記請求項１と同様、近接
する間隔が狭まるに伴い空気層が振動（音）の抵抗分と
して作用し減衰効果を引き起こす。これにより、ウェー
ハの振動が抑制され精度の高い平坦度、厚さなどの形状
測定ができる。なおこの場合、透明な剛体平板に代えて
光学測定手段の基準平面基板を近接配置させてもよい。
【００１２】また、上記の透明な剛体平板は、透明で光
が透過し得るものであれば特に限定するものではない
が、汎用されている光学ガラス製の平板ガラスが望まし
い（請求項４）。
が透過し得るものであれば特に限定するものではない
が、汎用されている光学ガラス製の平板ガラスが望まし
い（請求項４）。
【００１３】また、上記透明な剛体平板をウェーハに対
して近接配置する間隔は、請求項２と同様の理由から２
０ｍｍ以下とすることが望ましい（請求項５）。すなわ
ち、この間隔が２０ｍｍを越えると空気層の層厚さが大
きくなるため、振動（音）の抵抗分としての作用が十分
に得られず減衰効果が得にくくなり、被検体の平坦度、
厚さなどの形状を高精度に測定できにくくなるためであ
る。また、より好ましくは１０ｍｍ以下がよい。
して近接配置する間隔は、請求項２と同様の理由から２
０ｍｍ以下とすることが望ましい（請求項５）。すなわ
ち、この間隔が２０ｍｍを越えると空気層の層厚さが大
きくなるため、振動（音）の抵抗分としての作用が十分
に得られず減衰効果が得にくくなり、被検体の平坦度、
厚さなどの形状を高精度に測定できにくくなるためであ
る。また、より好ましくは１０ｍｍ以下がよい。
【００１４】なお、上述した本発明において、厚さの薄
い平板状の被検体（ウェーハ）を略鉛直に保持するとし
たのは、鉛直に保持することで重力の影響を受けること
なく被検体のたわみ量を小さくする効果はあるが、鉛直
から約５度程度傾けて保持してもその効果は実質的に同
じであるため、略鉛直に保持するとしたものである。ま
た、平行間隙については、剛体平板と被検体面との面平
行を完全に一致させるような平行のみを意図しているの
ではなく、剛体平板面からの正反射光が受光器に入るの
を避けるために幾分傾きがあってもよいことを含むもの
である。
い平板状の被検体（ウェーハ）を略鉛直に保持するとし
たのは、鉛直に保持することで重力の影響を受けること
なく被検体のたわみ量を小さくする効果はあるが、鉛直
から約５度程度傾けて保持してもその効果は実質的に同
じであるため、略鉛直に保持するとしたものである。ま
た、平行間隙については、剛体平板と被検体面との面平
行を完全に一致させるような平行のみを意図しているの
ではなく、剛体平板面からの正反射光が受光器に入るの
を避けるために幾分傾きがあってもよいことを含むもの
である。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。なお、従来技術と同じ部分は同じ符
号で示す。図１は、本発明に係る光学式形状測定装置の
概要説明図である。図において、１はウェーハ、１９，
２９は平板ガラス（剛体平板）、１０，２０は光学測定
手段、１７は演算器である。
基づいて説明する。なお、従来技術と同じ部分は同じ符
号で示す。図１は、本発明に係る光学式形状測定装置の
概要説明図である。図において、１はウェーハ、１９，
２９は平板ガラス（剛体平板）、１０，２０は光学測定
手段、１７は演算器である。
【００１６】ウェーハ１は、その外周エッジ部を従来よ
り用いられている適宜の保持手段により鉛直方向に保持
されている。
り用いられている適宜の保持手段により鉛直方向に保持
されている。
【００１７】平板ガラス１９，２９は、光学ガラス製
で、上記ウェーハ１の両側に間隔ｈで近接して且つ面平
行に配置されている。間隔ｈは２０ｍｍ以下が望まし
く、より好ましくは１０ｍｍ以下がよい。
で、上記ウェーハ１の両側に間隔ｈで近接して且つ面平
行に配置されている。間隔ｈは２０ｍｍ以下が望まし
く、より好ましくは１０ｍｍ以下がよい。
【００１８】光学測定手段１０，２０は、上記平板ガラ
ス１９，２９の外側に配置され、発光器１１，２１、ハ
ーフミラー１３，２３、コリメータレンズ１４，２４、
基準平面基板１５，２５及び受光器１６，２６を備えて
なる。
ス１９，２９の外側に配置され、発光器１１，２１、ハ
ーフミラー１３，２３、コリメータレンズ１４，２４、
基準平面基板１５，２５及び受光器１６，２６を備えて
なる。
【００１９】演算器１７は、モニタ１８を備え、発光器
１１，２１及び受光器１６，２６が接続されている。
１１，２１及び受光器１６，２６が接続されている。
【００２０】上記光学式形状測定装置において発光器１
１，２１から出射された測定光１２，２２は、ハーフミ
ラー１３，２３を介してコリメータレンズ１４，２４に
送られ、平行ビームとして基準平面基板１５，２５更に
平板ガラス１９，２９を透過し、ウェーハ１の主面１ａ
及び裏面１ｂを照射する。そして、測定光１２，２２は
ウェーハ１の主面１ａ及び裏面１ｂで反射されるが、一
部はウェーハ１の主面１ａ及び裏面１ｂに対向する基準
平面基板１５，２５でも反射する。
１，２１から出射された測定光１２，２２は、ハーフミ
ラー１３，２３を介してコリメータレンズ１４，２４に
送られ、平行ビームとして基準平面基板１５，２５更に
平板ガラス１９，２９を透過し、ウェーハ１の主面１ａ
及び裏面１ｂを照射する。そして、測定光１２，２２は
ウェーハ１の主面１ａ及び裏面１ｂで反射されるが、一
部はウェーハ１の主面１ａ及び裏面１ｂに対向する基準
平面基板１５，２５でも反射する。
【００２１】上記の、ウェーハ１の主面１ａ及び裏面１
ｂ及び基準平面基板１５，２５で反射した測定光１２，
２２は、逆の経路を辿って基準平面基板１５，２５及び
コリメータレンズ１４，２４を透過し、ハーフミラー１
３，２３で反射され、受光器１６，２６に取り込まれ
る。ウェーハ１の主面１ａ及び裏面１ｂで反射した測定
光１２，２２は、基準平面基板１５，２５で反射した測
定光１２，２２と光路差が異なる。このようにウェーハ
１の面形状を反映して光路差が生じることから、観察さ
れた干渉縞からウェーハ１の主面１ａ及び裏面１ｂの平
面形状が判る。
ｂ及び基準平面基板１５，２５で反射した測定光１２，
２２は、逆の経路を辿って基準平面基板１５，２５及び
コリメータレンズ１４，２４を透過し、ハーフミラー１
３，２３で反射され、受光器１６，２６に取り込まれ
る。ウェーハ１の主面１ａ及び裏面１ｂで反射した測定
光１２，２２は、基準平面基板１５，２５で反射した測
定光１２，２２と光路差が異なる。このようにウェーハ
１の面形状を反映して光路差が生じることから、観察さ
れた干渉縞からウェーハ１の主面１ａ及び裏面１ｂの平
面形状が判る。
【００２２】受光器１６，２６で取り込まれた、基準平
面基板１５，２５とウェーハ１の両面（主面１ａ及び裏
面１ｂ）とがそれぞれ作る二つの干渉縞は演算器１７に
同時に取り込まれる。演算器１７では、取り込んだ干渉
縞からウェーハ１の主面１ａ及び裏面１ｂの形状を演算
し記録する。また、一方の主面又は裏面形状を基準に
し、他方の干渉縞からウェーハ１の平坦度を演算し記録
する。
面基板１５，２５とウェーハ１の両面（主面１ａ及び裏
面１ｂ）とがそれぞれ作る二つの干渉縞は演算器１７に
同時に取り込まれる。演算器１７では、取り込んだ干渉
縞からウェーハ１の主面１ａ及び裏面１ｂの形状を演算
し記録する。また、一方の主面又は裏面形状を基準に
し、他方の干渉縞からウェーハ１の平坦度を演算し記録
する。
【００２３】上述の如くして求められるウェーハ１の平
坦度等の形状測定では、ウェーハ１の両側に平板ガラス
１９，２９が間隔ｈで近接して且つ面平行に配置されて
いるので、ウェーハ１が空気中を伝搬する振動（音）の
影響で振動を起こすことがなく、精度の高い平坦度、厚
さなどの形状測定ができる。
坦度等の形状測定では、ウェーハ１の両側に平板ガラス
１９，２９が間隔ｈで近接して且つ面平行に配置されて
いるので、ウェーハ１が空気中を伝搬する振動（音）の
影響で振動を起こすことがなく、精度の高い平坦度、厚
さなどの形状測定ができる。
【００２４】因みに、上記の如く構成した光学式形状測
定装置を用い、直径３００ｍｍのウェーハ１を測定対象
とし、平板ガラス１９，２９として形状寸法：３６０ｍ
ｍ角、１５ｍｍ厚さの石英ガラス製平板ガラスを用い、
更に、ウェーハ１が空気中を伝搬する振動（音）の影響
によりウェーハ１の固有振動数で振動を起こす実測定環
境下において、ウェーハ１と平板ガラス１９，２９との
間隔ｈを１０ｍｍ〜５０ｍｍの間で変化させた場合と、
平板ガラス１９，２９を設けない場合とで、振動減衰の
効果を確認した。
定装置を用い、直径３００ｍｍのウェーハ１を測定対象
とし、平板ガラス１９，２９として形状寸法：３６０ｍ
ｍ角、１５ｍｍ厚さの石英ガラス製平板ガラスを用い、
更に、ウェーハ１が空気中を伝搬する振動（音）の影響
によりウェーハ１の固有振動数で振動を起こす実測定環
境下において、ウェーハ１と平板ガラス１９，２９との
間隔ｈを１０ｍｍ〜５０ｍｍの間で変化させた場合と、
平板ガラス１９，２９を設けない場合とで、振動減衰の
効果を確認した。
【００２５】その結果、平板ガラス１９，２９を設けな
い状態（ウェーハ１と基準平面基板１５，２５との間隔
が約６５ｍｍ）では、固有振動数：ｆ＝３９Ｈｚで振動
振幅：Ａ＝４５ｎｍ（実効値）のウェーハの振動を観測
した。一方、ウェーハ１と平板ガラス１９，２９との間
隔ｈを１０ｍｍとなるように近接配置した状態では、ウ
ェーハ１の振動の振動振幅：Ａ＝８ｎｍ（実効値）まで
振動減衰することが確認できた。また、ウェーハ１と平
板ガラス１９，２９との間隔ｈを５０ｍｍ程度まで離す
と、前記平板ガラス１９，２９を設けない状態とほとん
ど変わらなくなり、間隔ｈが狭くウェーハ１に近接する
ほど振動減衰効果があることが確認された。
い状態（ウェーハ１と基準平面基板１５，２５との間隔
が約６５ｍｍ）では、固有振動数：ｆ＝３９Ｈｚで振動
振幅：Ａ＝４５ｎｍ（実効値）のウェーハの振動を観測
した。一方、ウェーハ１と平板ガラス１９，２９との間
隔ｈを１０ｍｍとなるように近接配置した状態では、ウ
ェーハ１の振動の振動振幅：Ａ＝８ｎｍ（実効値）まで
振動減衰することが確認できた。また、ウェーハ１と平
板ガラス１９，２９との間隔ｈを５０ｍｍ程度まで離す
と、前記平板ガラス１９，２９を設けない状態とほとん
ど変わらなくなり、間隔ｈが狭くウェーハ１に近接する
ほど振動減衰効果があることが確認された。
【００２６】また、上記の結果から、振動減衰効果は間
隔ｈの減少とともに増大する傾向が確認され、その振動
減衰効果が直線的にあると仮定すると、ウェーハ１の平
坦度測定で要求される高精度（２０ｎｍ）測定に対して
は、間隔ｈは２０ｍｍ以下にする必要がある。そして、
より好ましくは１０ｍｍ以下がよい。
隔ｈの減少とともに増大する傾向が確認され、その振動
減衰効果が直線的にあると仮定すると、ウェーハ１の平
坦度測定で要求される高精度（２０ｎｍ）測定に対して
は、間隔ｈは２０ｍｍ以下にする必要がある。そして、
より好ましくは１０ｍｍ以下がよい。
【００２７】図２は、本発明に係る別の光学式形状測定
装置の概要説明図である。この図２に示す光学式形状測
定装置は、図１に示す光学式形状測定装置においてウェ
ーハ１の両側に配置した平板ガラス１９，２９の内、片
側の平板ガラス２９を除いた外は図１に示す光学式形状
測定装置と同じものである。
装置の概要説明図である。この図２に示す光学式形状測
定装置は、図１に示す光学式形状測定装置においてウェ
ーハ１の両側に配置した平板ガラス１９，２９の内、片
側の平板ガラス２９を除いた外は図１に示す光学式形状
測定装置と同じものである。
【００２８】上記のように平板ガラス１９のみをウェー
ハ１との間隔ｈで近接配置しても、上記図１に示す光学
式形状測定装置と同様、ウェーハ１が空気中を伝搬する
振動（音）の影響で振動を起こすことがなく、精度の高
い平坦度、厚さなどの形状測定ができる。また、図１の
例と同様の測定により、ウェーハ１の平坦度測定で要求
される高精度（２０ｎｍ）測定に対しては、間隔ｈは２
０ｍｍ以下にする必要があり、より好ましくは１０ｍｍ
以下がよいことが確認された。
ハ１との間隔ｈで近接配置しても、上記図１に示す光学
式形状測定装置と同様、ウェーハ１が空気中を伝搬する
振動（音）の影響で振動を起こすことがなく、精度の高
い平坦度、厚さなどの形状測定ができる。また、図１の
例と同様の測定により、ウェーハ１の平坦度測定で要求
される高精度（２０ｎｍ）測定に対しては、間隔ｈは２
０ｍｍ以下にする必要があり、より好ましくは１０ｍｍ
以下がよいことが確認された。
【００２９】図３は、本発明に係る別の光学式形状測定
装置の概要説明図である。この図３に示す光学式形状測
定装置は、図１に示す光学式形状測定装置においてウェ
ーハ１の両側に配置した平板ガラス１９，２９の両方を
除くとともに、光学測定手段１０，２０の基準平面基板
１５，２５をウェーハ１と間隔ｈをもって近接配置した
外は図１に示す光学式形状測定装置と同じものである。
装置の概要説明図である。この図３に示す光学式形状測
定装置は、図１に示す光学式形状測定装置においてウェ
ーハ１の両側に配置した平板ガラス１９，２９の両方を
除くとともに、光学測定手段１０，２０の基準平面基板
１５，２５をウェーハ１と間隔ｈをもって近接配置した
外は図１に示す光学式形状測定装置と同じものである。
【００３０】上記のように平板ガラス１９，２９を除き
基準平面基板１５，２５をウェーハ１との間隔ｈで近接
配置しても、上記図１に示す光学式形状測定装置と同
様、ウェーハ１が空気中を伝搬する振動（音）の影響で
振動を起こすことがなく、精度の高い平坦度、厚さなど
の形状測定ができる。また、図１の例と同様の測定によ
り、ウェーハ１の平坦度測定で要求される高精度（２０
ｎｍ）測定に対しては、間隔ｈは２０ｍｍ以下にする必
要があり、より好ましくは１０ｍｍ以下がよいことが確
認された。なお、図５に示す従来技術においてもウェー
ハ１と基準平面基板１５，２５との間隔を狭くすること
が行なわれるが、その間隔は狭くしても３０〜５０ｍｍ
程度で、その狭くする理由は空気のゆらぎを防止するた
めで、本発明のように被検体（ウェーハを含む）の振動
減衰効果を意図するものではない。
基準平面基板１５，２５をウェーハ１との間隔ｈで近接
配置しても、上記図１に示す光学式形状測定装置と同
様、ウェーハ１が空気中を伝搬する振動（音）の影響で
振動を起こすことがなく、精度の高い平坦度、厚さなど
の形状測定ができる。また、図１の例と同様の測定によ
り、ウェーハ１の平坦度測定で要求される高精度（２０
ｎｍ）測定に対しては、間隔ｈは２０ｍｍ以下にする必
要があり、より好ましくは１０ｍｍ以下がよいことが確
認された。なお、図５に示す従来技術においてもウェー
ハ１と基準平面基板１５，２５との間隔を狭くすること
が行なわれるが、その間隔は狭くしても３０〜５０ｍｍ
程度で、その狭くする理由は空気のゆらぎを防止するた
めで、本発明のように被検体（ウェーハを含む）の振動
減衰効果を意図するものではない。
【００３１】図４は、本発明に係る別の光学式形状測定
装置の概要説明図である。この図４に示す光学式形状測
定装置は、厚さの薄い平板状の被検体１（ウェーハ１で
もよい）の片側面の平坦度等の形状測定を行なう場合に
適用される装置であって、図１に示す光学式形状測定装
置と同じ部位を構成するものは同じ符号をもって示す。
なお、図４においては、被検体１の測定面の裏側に平板
ガラス１９を近接配置した場合を例示したが、この例の
場合、透過性の平板ガラス１９を用いる必要はなく、鋼
板、アルミ板、樹脂板などの材質からなる剛体平板であ
ってもよい。
装置の概要説明図である。この図４に示す光学式形状測
定装置は、厚さの薄い平板状の被検体１（ウェーハ１で
もよい）の片側面の平坦度等の形状測定を行なう場合に
適用される装置であって、図１に示す光学式形状測定装
置と同じ部位を構成するものは同じ符号をもって示す。
なお、図４においては、被検体１の測定面の裏側に平板
ガラス１９を近接配置した場合を例示したが、この例の
場合、透過性の平板ガラス１９を用いる必要はなく、鋼
板、アルミ板、樹脂板などの材質からなる剛体平板であ
ってもよい。
【００３２】上記のような光学式形状測定装置であって
も、平板ガラス１９をウェーハ１と間隔ｈで近接配置す
ることにより、上記図１に示す光学式形状測定装置と同
様、ウェーハ１が空気中を伝搬する振動（音）の影響で
振動を起こすことがなく、精度の高い平坦度、厚さなど
の形状測定ができる。また、図１の例と同様の測定によ
り、ウェーハ１の平坦度測定で要求される高精度（２０
ｎｍ）測定に対しては、間隔ｈは２０ｍｍ以下にする必
要があり、より好ましくは１０ｍｍ以下がよいことが確
認された。
も、平板ガラス１９をウェーハ１と間隔ｈで近接配置す
ることにより、上記図１に示す光学式形状測定装置と同
様、ウェーハ１が空気中を伝搬する振動（音）の影響で
振動を起こすことがなく、精度の高い平坦度、厚さなど
の形状測定ができる。また、図１の例と同様の測定によ
り、ウェーハ１の平坦度測定で要求される高精度（２０
ｎｍ）測定に対しては、間隔ｈは２０ｍｍ以下にする必
要があり、より好ましくは１０ｍｍ以下がよいことが確
認された。
【００３３】なお、上記例の平板ガラス１９，２９につ
いては次の点を考慮する必要がある。すなわち、発光器
１１，２１から出射した測定光が平行ビームとして平板
ガラス１９，２９を透過する際に、平板ガラス１９，２
９の両面で測定光の一部が反射されると、基準平面基板
１５，２５とウェーハ１の両面１ａ，１ｂの間で観測さ
れる干渉縞の形成に対して外乱光ノイズとなる。例え
ば、光学材料として一般に使用される石英ガラス等の光
学ガラスの面の反射率は約４％であり、この反射の影響
で前記現象が無視できない場合には、平板ガラス１９，
２９の両面に減反射の表面コーティング処理を施し、外
乱光ノイズを除去するようにするとよい。あるいは前記
現象は、平板ガラス１９，２９の厚みの平行度を０．１
度以上大きくすることによっても解消できるので、平板
ガラス１９，２９の厚みの平行度が０．１度以上あるよ
うにしてもよい。
いては次の点を考慮する必要がある。すなわち、発光器
１１，２１から出射した測定光が平行ビームとして平板
ガラス１９，２９を透過する際に、平板ガラス１９，２
９の両面で測定光の一部が反射されると、基準平面基板
１５，２５とウェーハ１の両面１ａ，１ｂの間で観測さ
れる干渉縞の形成に対して外乱光ノイズとなる。例え
ば、光学材料として一般に使用される石英ガラス等の光
学ガラスの面の反射率は約４％であり、この反射の影響
で前記現象が無視できない場合には、平板ガラス１９，
２９の両面に減反射の表面コーティング処理を施し、外
乱光ノイズを除去するようにするとよい。あるいは前記
現象は、平板ガラス１９，２９の厚みの平行度を０．１
度以上大きくすることによっても解消できるので、平板
ガラス１９，２９の厚みの平行度が０．１度以上あるよ
うにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光学
式形状測定装置であれば、厚さの薄い平板状の被検体を
対象として、空気中を伝搬する振動（音）によって起こ
る振動を抑制して、被検体の平坦度、厚さなどの形状を
高精度に測定することができる。
式形状測定装置であれば、厚さの薄い平板状の被検体を
対象として、空気中を伝搬する振動（音）によって起こ
る振動を抑制して、被検体の平坦度、厚さなどの形状を
高精度に測定することができる。
【図１】本発明に係る光学式形状測定装置の概要説明図
である。
である。
【図２】本発明に係る別の実施形態の光学式形状測定装
置の概要説明図である。
置の概要説明図である。
【図３】本発明に係る別の実施形態の光学式形状測定装
置の概要説明図である。
置の概要説明図である。
【図４】本発明に係る別の実施形態の光学式形状測定装
置の概要説明図である。
置の概要説明図である。
【図５】従来の光学式形状測定装置の概要説明図であ
る。
る。
１：ウェーハ（被検体） １０，２０：光学測
定手段 １１，２１：発光器 １２，２２：測定
光 １３，２３：ハーフミラー １４，２４：コリ
メータレンズ １５，２５：基準平面基板 １６，２６受光器 １７：演算器 １８：モニタ １９，２９：平板ガラス
定手段 １１，２１：発光器 １２，２２：測定
光 １３，２３：ハーフミラー １４，２４：コリ
メータレンズ １５，２５：基準平面基板 １６，２６受光器 １７：演算器 １８：モニタ １９，２９：平板ガラス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森本 勉 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 高橋 英二 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 綱木 英俊 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 ジェネシス・テクノロジー株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 BB01 BB03 BB22 BB25 CC03 CC19 CC21 DD14 FF52 FF61 LL00 LL04 PP11 QQ23
Claims (5)
- 【請求項１】 エッジ部を介して略鉛直に保持された厚
さの薄い平板状の被検体の光学式形状測定装置であっ
て、被検体と平行間隙を形成する剛体平板が被検体に近
接して配置されてなることを特徴とする光学式形状測定
装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光学式形状測定装置に
おいて、剛体平板が被検体に２０ｍｍ以下の間隔で配置
されてなる光学式形状測定装置。 - 【請求項３】 エッジ部を介して略鉛直に保持されたウ
ェーハの主面側及び裏面側に対向配置された２つの基準
平面基板を備える光学測定手段と、前記基準平面基板と
ウェーハとの間に、ウェーハと平行間隙を形成し且つウ
ェーハに近接して配置された透明な剛体平板を備えてな
ることを特徴とする光学式形状測定装置。 - 【請求項４】 透明な剛体平板が、光学ガラス製の平板
ガラスである請求項３に記載の光学式形状測定装置。 - 【請求項５】 請求項３又は４に記載の光学式形状測定
装置において、透明な剛体平板がウェーハに２０ｍｍ以
下の間隔で配置されてなる光学式形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000184489A JP3785025B2 (ja) | 2000-06-20 | 2000-06-20 | 光学式形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000184489A JP3785025B2 (ja) | 2000-06-20 | 2000-06-20 | 光学式形状測定装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006014128A Division JP3848673B2 (ja) | 2006-01-23 | 2006-01-23 | 光学式形状測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002005640A true JP2002005640A (ja) | 2002-01-09 |
| JP3785025B2 JP3785025B2 (ja) | 2006-06-14 |
Family
ID=18684928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000184489A Expired - Lifetime JP3785025B2 (ja) | 2000-06-20 | 2000-06-20 | 光学式形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3785025B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008525801A (ja) * | 2004-12-23 | 2008-07-17 | コーニング インコーポレイテッド | ２面測定用の重複する共通光路干渉計 |
| JP2008180708A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-08-07 | Kobe Steel Ltd | 形状測定装置 |
| WO2010096387A2 (en) | 2009-02-18 | 2010-08-26 | Kla-Tencor Corporation | Method and apparatus for measuring shape or thickness information of a substrate |
| DE112010000808T5 (de) | 2009-02-02 | 2012-06-06 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Profilmesseinrichtung |
-
2000
- 2000-06-20 JP JP2000184489A patent/JP3785025B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008525801A (ja) * | 2004-12-23 | 2008-07-17 | コーニング インコーポレイテッド | ２面測定用の重複する共通光路干渉計 |
| JP2008180708A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-08-07 | Kobe Steel Ltd | 形状測定装置 |
| DE112010000808T5 (de) | 2009-02-02 | 2012-06-06 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Profilmesseinrichtung |
| US8670128B2 (en) | 2009-02-02 | 2014-03-11 | Kobe Steel, Ltd. | Profile measuring apparatus |
| WO2010096387A2 (en) | 2009-02-18 | 2010-08-26 | Kla-Tencor Corporation | Method and apparatus for measuring shape or thickness information of a substrate |
| JP2012518185A (ja) * | 2009-02-18 | 2012-08-09 | ケーエルエー−テンカー コーポレイション | 基板の形状または厚さの情報を測定するための方法および装置 |
| EP2399285A4 (en) * | 2009-02-18 | 2016-07-20 | Kla Tencor Corp | METHOD AND DEVICE FOR MEASURING MOLDED OR THICKNESS DATA OF A SUBSTRATE |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3785025B2 (ja) | 2006-06-14 |
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