TW202012875A - 厚度測定裝置及厚度測定方法 - Google Patents

Abstract

本發明係達成提高測定被配置在一對探針間之基板的厚度之厚度測定裝置的測定精度之增加。 本發明所揭示之厚度測定裝置係包括：用於輸出到測定對象之表面為止的距離有關之第1測定訊號的第1探針、用於輸出到測定對象之內面為止的距離有關之第2測定訊號的第2探針、及用於計算出被配置在第1探針和第2探針間之測定試料的厚度之演算部。演算部係在第1探針和第2探針之間 配置有基準試料的狀態下，基於第1測定訊號來計算出第1距離、基於第2測定訊號來計算出第2距離；在第1探針和第2探針之間配置有測定試料的狀態下，基於第1測定訊號來計算出第3距離、基於第2測定訊號來計算出第4距離；以基準試料之厚度、第1距離、及第2距離為加算元素，以第3距離、及第4距離為減算元素而計算出測定試料之厚度。

Description

厚度測定裝置及厚度測定方法

本發明係關於厚度測定裝置及厚度測定方法。

向來，例如，在下述專利文獻1中已揭示了一種具備有：第1探針、第2探針、分光 部、光源、光學系、及演算部的厚度測定裝置。第1探針係具有第1透鏡、及第1參照面。第2探針係具有第2透鏡、及第2參照面。

演算部係用以計算出：自基於從第1參照面向第1透鏡反射之反射光、和從經由第1參照面之第2參照面向第1透鏡反射之反射光的干渉、以及從第2參照面向第2透鏡反射之反射光、和從經由第2參照面之第1參照面向第2透鏡反射之反射光的干渉之波峰的位置起算之面間距離。

又，演算部係基於分光部所得到之分光結果，來計算出第1參照面和測定試料之第1距離、及第2參照面和測定試料之第2距離。

再者，演算部係自兩面距離藉由減法計算第1距離、第2距離來計算出試料的厚度。 《先前技術文獻》 《專利文獻》

《專利文獻1》特開2017－133869號公報

《發明所欲解決的課題》

但是，以往的厚度測定裝置並非以提高測定精度為課題的。亦即，在上述以往的構成中，在計算兩面距離之際，由第1探針所照射的光、及由第2探針所照射的光難免相互干渉。因此，提高它的測定精度就成為一課題了。

本發明係有鑑於上述實情所完成者，其目的係在於達成提高用來測定被配置在一對的探針間之基板的厚度之厚度測定裝置的測定精度。 《用以解決課題之手段》

為了解決上述課題，本發明有關的厚度測定裝置係包括：用於輸出到測定對象之表面為止的距離有關之第1測定訊號的第1探針、及和前述第1探針呈相對向地配置、並用於輸出到前述測定對象之內面為止的距離有關之第2測定訊號的第2探針、以及使用前述第1測定訊號和前述第2測定訊號來計算出：被配置在前述第1探針和前述第2探針之間的做為前述測定對象之具有未知厚度的測定試料之厚度的演算部；前述演算部係在前述第1探針和前述第2探針之間配置有做為前述測定對象之具有已知厚度的基準試料之狀態下，基於前述第1測定訊號來計算出第1距離，基於前述第2測定訊號來計算出第2距離；在前述第1探針和前述第2探針之間配置有做為前述測定對象的前述測定試料之狀態下，基於前述第1測定訊號來計算出第3 距離，基於前述第2測定訊號來計算出第4距離；以前述基準試料之厚度、前述第1距離、及前述第2距離為加算元素，以前述第3距離、及前述第4 距離為減算元素來計算出前述測定試料之厚度。

［第1實施形態］ 以下，針對本發明中之第1實施形態，使用圖面來加以説明。

圖1係顯示本實施形態的厚度測定裝置101之概略構成的模式圖。如圖1所示，本實施形態之厚度測定裝置101係具有：用於輸出到測定對象之表面為止的距離有關之第1測定訊號的第1探針1、以及和第1探針1呈對向地配置並用於輸出到測定對象之內面為止的距離有關之第2測定訊號的第2探針2。另外，在本發明中，測定對象係具有未知的厚度tx，至少也包括厚度測定的對象之測定試料152、具有已知的厚度t1之基準試料151的二者。

第1探針1所輸出的第1測定訊號、第2探針2所輸出的第2測 定訊號係傳達至演算部6。演算部6係使用第1測定訊號和第2測定訊號，來計算在第1探針1和第2探針2之間所配置的做為測定對象之測定試料152的厚度tx。

以下，針對由演算部6執行之厚度測定的具體例來進行説明。

首先，如圖1所示，在第1探針1和第2探針2之間配置有做為測定對象的基準試料151之狀態下，進行使用第1探針1之距離測定。藉由該測定，第1探針1為輸出自具有第1探針1之第1參照面1A起到基準試料151之表面為止的距離有關之第1測定訊號。所謂的第1測定訊號為例如第1探針1中所接收的來自測定對象之表面的反射光、及來自具有第1探針1之第1參照面1A的反射光。演算部6係基於該第1測定訊號，來計算出：自具有第1探針1之第1參照面1A起到基準試料151之表面為止的距離之第1距離d1。另外，使用第1測定訊號，測定自第1參照面1A起到測定對象之表面為止的距離之方法可以是使用例如在特開2017-133869號公報所記載之方法。

又，在第1探針1和第2探針2之間配置有做為測定對象之基準試料151的狀態下，進行使用第2探針2之距離測定。藉由該測定，第2探針2為輸出自具有第2探針2之第2參照面2A起到基準試料151之內面為止的距離有關之第2測定訊號。所謂的第2測定訊號為例如第2探針2中所接收的來自測定對象之內面的反射光、及自具有第2探針2之第2參照面2A的反射光。演算部6係基於該第2測定訊號，來計算出自具有第2探針2之第2參照面2A起到基準試料151之內面為止的距離之第2距離d2。另外，使用第2測定訊號，測定自第2參照面2A起到測定對象之內面為止的距離之方法可以是使用例如特開2017-133869號公報所記載之方法。

其次，如圖2所示，在第1探針1和第2探針2之間配置有做為測定對象之測定試料152的狀態下，進行使用第1探針1之距離測定。藉由該測定，第1探針1為輸出自第1參照面1A起到測定試料152之表面為止的距離有關之第1測定訊號。演算部6係基於該第1測定訊號，來計算出：自具有第1探針1之第1參照面1A起到測定試料152之表面為止的距離之第3距離d3。

又，在第1探針1和第2探針2之間配置有做為測定對象之測定試料152的狀態下，進行使用第2探針2之距離測定。藉由該測定，第2探針2係輸出自第2參照面2A起到測定試料152之內面為止的距離有關之第2測定訊號。演算部6係基於該第2測定訊號，來算出自具有第2探針2的第2參照面2A起到基準試料151之內面為止的距離之第4距離d4。

然後，演算部6係使用基準試料151之厚度t1、第1距離d1、第2距離d2、 第3距離d3、及第4距離d4，來計算出測定試料152之厚度tx。 列舉一具體例，藉由計算出厚度t1、第1距離d1、及第2距離d2之和，來計算出第1探針1和第2探針2之間的距離dall。接著，可以自該距離dall，藉由減算第3距離d3、及第4距離d4，來計算出測定試料152之厚度tx。

另外，該算出方法並未限定於上述而已。例如，可以不計算出距離dall，而自厚度t1、第1距離d1、及第2距離d2之和，以直接減算第3距離d3、及第4距離d4之方法。

另外，本發明中之測定試料152之厚度tx的算出方法只要是以基準試料151的厚度t1、第1距離d1、第2距離d2為加算元素，以第3距離d3、第4 距離d4為減算元素，來計算出之測定試料152的厚度tx之方法皆可，不論各元素之加算、減算之順序為何。亦即，在上述的例子中，雖然是顯示：首先測定第1距離d1、第2距離d2，然後測定第3距離d3、第4距離d4測定的例子；然而本發明不限定於該測定方法，也可以是首先測定第3距離d3、第4距離d4，然後測定第1距離d1、第2距離d2，再進行各元素之加算、減算來計算出測定試料152之厚度tx。

藉由使用諸如此類的厚度測定裝置101之厚度測定方法，就能夠達成提高測定精度。亦即，根據上述厚度測定方法，因為不必需要實測第1探針1和第2探針 2之間的距離dall，所以就不會發生由第1探針1所照射的光、及由第2探針2所照射的光相互干渉所引起的誤差。因此，能夠得到高的測定精度。

又，溫度條件等之厚度測定裝置101所屬的環境條件，會有使得第1探針 1和第2探針2間之距離dall增減的可能性。即使是在該情況下，根據 上述測定方法，也能夠縮小對測定結果的影響。例如，在配置有做為測定對象之基準試料151的狀態下所測定到的第1距離d1、第2距離d2為大於實際測定之環境下，則所測定到的在配置有做為測定對象之測定試料152的狀態下所測定之第3距離d3、第4距離d4也是大於實際。因此，自含有第1距離d1、第2距離d2的距離 dall減算第3距離d3、第4距離d4之際，則各自的誤差為相抵。所以，即使是在第1探針1和第2探針2間之距離dall因環境條件而有所增減的情況下，根據上述測定方法，能夠縮小對測定結果所給預的影響。

以下，針對更具體的實施例進行説明。

如圖1、圖2所示，本實施形態有關之厚度測定裝置101，除了上述之構成以外，還具備其他的光源4、光學系5、分光部3、基板載置台7、框體8等。

光學系5係包括光纖31、32、33、34、及光纖連接件35。經由光源4輸出的光係通過光纖34而往光纖連接件35傳送並於光纖連接件35中被分配。被分配的光之一方係通過光纖31而往第1探針1傳送；另一方係通過光纖32而往傳送第2探針2。然後，經由第1探針1而被第1測定訊號輸出；經由第2探針2而被第2測定訊號輸出時，則第1測定訊號、及第2測定訊號係通過光纖31、32、光纖連接件35、光纖33而往分光部3傳送。另外，在本實施形態中，第1測定訊號係於第1探針1中被接收光的來自測定對象之表面之反射光、及來自具有第1探針1的第1參照面1A之反射光。又，在本實施形態中，第2測定訊號係於第2探針2中被接收光的來自測定對象之內面的反射光、及來自具有第2探針2的第2參照面2A之反射光。

分光部3係包括分光器41及數據(data)生成部42。分光器41係包括繞射光柵、及一維影像感測器。經由光纖33所傳送的第1反射光、第2 反射光係經由繞射光柵所繞射而被照射於一維影像感測器。

一維影像感測器係經由對於繞射光柵所繞射的第1反射光、第2反射光進行光電轉換，進而累積和各個反射光之波長的每一個強度相應之電荷。

數據生成部42係在一維影像感測器中，經由取得累積指定的閘極時間之各個波長的電荷，藉以生成顯示各波長之強度的訊號並將生成的訊號往演算部6輸出。

演算部6係在從數據生成部42接收訊號時，將顯示接收到的訊號之各個波長的強度轉換成各個波長的反射率。

演算部6係在例如光不射入分光器41的狀態下，將由數據生成部 42所接收之訊號所顯示的各個波長之強度保持為暗頻譜數據(dark spectrum data)。

又，演算部6係在例如鋁板等之參照物為被設置於第1探針1和第2探針2之間的狀態下，將對於顯示由數據生成部42所接收的訊號之各個波長的強度、減去在暗頻譜數據所包含的各個波長之強度而得的各個波長之強度保持為參照頻譜數據。

演算部6係在測定對象（測定試料152或基準試料151）為被設置於第1探針1、及第2探針2之間的狀態下，經由對於顯示自數據生成部42所接收的訊號之各個波長的強度、減去暗頻譜數據所含的各個波長之強度以後，分別除以參照頻譜數據所含的各個波長之強度，藉以生成包含各個波長之反射率的反射頻譜數據。

演算部6係藉由對於所生成的反射頻譜數據進行傅立葉轉換來計算出各個空間周波數的功率頻譜(power spectrum)強度。然後，演算部6係藉由將空間周波數換算成厚度來生成功率頻譜。

演算部6係參照功率頻譜，來計算出：從基於來自測定對象之表面的反射光、及來自具有第1探針之第1參照面1A的反射光之干渉的波峰位置起算、第1探針1之第1參照面1A起到測定對象之表面為止的距離。又，演算部6係參照功率頻譜，來計算出：從基於來自測定對象之內面的反射光、及來自具有第2探針2 之第2參照面2A的反射光之干渉的波峰位置起算、自第2探針 2的第2參照面2A起到測定對象之內面為止的距離。

在本實施形態中，基板載置台7係具備有基準試料151所配置的第1區域A1、及測定試料152所配置的第2區域A2；基板載置台7係構成為能夠相對於測定試料152、基準試料151所載置的載置面約略平行地移動。第1區域A1係設置有第1貫通孔71；第2區域A2係設置有第2貫通孔72。第1貫通孔71係構成為：從它露出基準試料151之內面，自第2探針2所照射的光為到達基準試料151之內面。同樣地，第2貫通孔72係構成為：從它測定試料152之內面，自第2探針2所照射的光為到達測定試料152之內面。

如圖1所示，當基準試料151所配置的第1區域A1係被配置於第1探針1 和第2探針2之間時，演算部6係測定上述之第1距離d1及第2距離d2，於基準試料之厚度t1加算所測定之第1距離d1及第2距離d 2，並執行計算出距離dall之第1測定模式(mode)。

另一方面，如圖2所示，當測定試料152所配置的第2區域A2為被配置在第1探針1和第2探針2之間時，演算部6係測定上述之第3距離d3和第4距離d4，自距離dall減算所測定的第3距離d3和第4距離d4，並執行測定：測定試料152之厚度tx的第2測定模式。

另外，在第1測定模式中，可以是不計算出上述之距離dall，只事先記憶第1距離d1和第2距離d2之値；在第2測定模式中，可以是於基準試料151之厚度t1上加算第1距離d1、第2距離d2；減算第3距離d3、第4距離d4而計算出測定試料152之厚度tx。又，首先執行第2測定模式，可以先記憶第3距離d3、第4距離d4，然後，在第1測定模式中，以基準試料151之厚度t1、第1距離d1、第2距離d2為加算元素，以第3距離d3、第4距離d4を減算元素來計算出測定試料152之厚度tx。

以下，針對此演算部6中之第1測定模式和第2測定模式之切換方法，列舉具體例來進行説明。（第1實施例）

框體8，如圖2所示，在用於測定測定試料152之厚度tx的第2測定模式中，將上述之第1探針1、第2探針2、分光部3、演算部6、光源4、及基板載置台7收納於其中。另外，演算部6為被配置在框體8之外部，並且可以是構成為：來自第1探針1的第1測定訊號、及來自第2探針2的第2測定訊號係通過網路而對於框體8之外部上所配置的演算部6進行通訊。

在框體8上係安裝有快門81；又，在快門81和框體8之樞杻部係安裝有開關感測器（未圖示）。如圖1所示，其係構成為：在替換測定試料152之際，打開快門81，基板載置台7就從快門8 1之開口移出到外部。在那之際，經由基板載置台7之移動，基準試料151所配置的第1區域A1係被配置於第1探針1和第2探針2之間。又，用於偵測快門81之開關的開關感測器係通過有線、或無線之網路而將偵測訊號送信到演算部6。演算部6能夠是以該偵測訊號觸發鍵(trigger)來進行第1測定模式、及第2測定模式間之切換。（第2實施例）

以下，針對在第2實施例以後的例子中，不設置在第1實施例使用的開關感測器，演算部切換6第1測定模式和第2測定模式之切換例來加以說明。

在第2實施例中，演算部6係根據基於第2測定訊號所計算出的到測定對象之內面為止的距離，來判定測定位置為第1區域A1和第2區域A2中之何者。

如圖3、圖4所示，在第2實施例中係構成為：第2區域A2中之測定試料 152的載置面之高度、及第1區域A1中之基準試料151的載置面之高度是不相同的。另外，如圖3、圖4所示的例子中，雖然例示了基準試料151之載置面的高度為低於測定試料152之載置面的高度的例子，然而，也可以是構成為：基準試料151 之載置面的高度為高於測定試料152之載置面的高度。

如此，藉由使得第2區域A2中之測定試料152的載置面之高度、及第1區域A 1中之基準試料151的載置面之高度是不相同的，則演算部6就能夠根據基於第2測定訊號的到測定對象之內面為止的距離來判別：測定位置是第1區域A1和第2區域A2中之何者。

測定對象之切換係藉由改變：包含有第1探針1和第2探針2之探針體、 以及基板載置台7間之相對位置來進行的。在第2實施例中，如圖3、圖4所示，讓基板載置台7在與測定試料152、基準試料151所載置的載 置面約略平行的方向上移動，以基準試料151及測定試料152來切換在第1探針1和第2探針2之間所配置的 測定對象。在改變探針體、基板載置台7間之相對位置的期間，演算部6係在複數個位置取得來自第2探針2之第2測定訊號。接著，在演算部6辨識出自第2探針2起到測定對象之內面為止的距離變短之情況下，如圖3所示，判斷測定位置係位於：基準試料151所配置的第1區域A1上，而演算部6則執行第1測定模式。另一方面，在演算部6辨識出自第2探針2起到測定對象之內面為止的距離增長的情況下，如圖4所示，則判斷測定位置係位於：測定試料152所配置的第2區域A2上，而演算部6則執行第2測定模式。

在其他的例子中，可以是構成為：演算部6係具備有記憶部，記憶部預先將取得第2距離d2和第4距離d4的大約範圍加以記憶為預測値之構成。接著，在基於來自第2探針2之第2測定訊號由演算部6所計算出的値係接近所記憶的第2距離d2之預測値的情況下，演算部6係如圖3所示，判斷測定位置係位於：基準試料151所配置的第1區域A1上，並執行第1測定模式。又，在基於來自第2探針2之第2測定訊號由演算部6所計算出的値為接近第4距離d4之預測値的情況下，演算部6係如圖4所示，可以是構成為：將測定位置判斷成位於：測定試料152所配置的第2區域A2上，而執行第2測定模式。另外，演算部6在不具備上述之記憶部時，演算部6可以是構成為：能夠和將可取得第2距離d2、第4距離d4的大約範圍加以記憶為預測値的伺服器。

另外，在圖3、圖4中，雖然是列舉了基板載置台7為相對於測定試料152、基準試料151所載置的載置面呈約略平行地移動之構成的例子來加說明了，然而，也可以是構成為：包含第1探針1和第2探針2之探針體係相對於測定試料152、基準試料151所載置的載置面呈約略平行地移動之構成。亦即，藉由形成固定基板載置台7之位置，而探針體為相對於測定對象之載置面呈約略平行地移動之構成，則演算部6可構成為根據基於第2測定訊號的到測定對象之內面為止的距離來判別測定位置是在第1區域A1和第2區域A2中之何者的構成。（第3實施例）

在第3實施例中也是和第2實施例同樣地，演算部6係根據基於第2測定訊號所計算出的到測定對象之內面為止的距離，來判別測定位置是第1區域A1和第2區域A2中之何者。

如圖5、圖6所示，在第3實施例中係構成為：在第1區域A1所設置的第1之貫通孔71内中保持著基準試料151之至少一部分。另外，在圖5、圖6所示的例子中，雖然是例示了基準試料151之全部為被保持於第1貫通孔71内之中的構成，然而也可以是構成為只有基準試料151之一部分是被保持於第1貫通孔71内之中，而其他的部分則是自基板載置台7的表面側、內面側中之至少一者突出的構成。

如此，在第1區域A1所設置的第1貫通孔71内之中，藉由形成基準試料151之至少一部分被保持的構成，則演算部6能夠根據基於第2測定訊號的到測定對象之內面為止的距離來判別：測定位置是第1區域A1和第2區域A2中之何者。亦即，如圖5、圖6所示的例子中，自第2探針2起到基準試料151之內面為止的距離係小於自第2探針2起到測定試料152之內面為止的距離。利用此種距離關係，則演算部6 就能夠根據基於第2測定訊號的到測定對象之內面為止的距離來判別：測定位置是第1區域A1和第2區域A2中之何者。

在第3實施例中，如圖5、圖6所示，讓基板載置台7在和測定試料152、基準試料151所載置的載置面呈約略平行的方向上移動，在改變探針體、基板載 置台7間之相對位置的期間，演算部6係在複數個位置取得來自第2探針2之第2測定訊號。在演算部6辨識自第2探針2起到測定對象之內面為止的距離變短的情況下，如圖5所示，則判斷測定位置係位於：基準試料151所配置的第1區域A1上，而演算部6則執行第1測定模式。另一方面，在演算部6辨識自第2探針2起到測定對象之內面為止的距離增長的情況下，如圖6所示，則判斷測定位置係位於：測定試料152所配置的第2區域A2上，而演算部6則執行第2測定模式。

在其他的例子中，可以是構成為：演算部6係具備有記憶部，記憶部預先將可取得第2距離d2、及第4距離d4之大爾範圍記憶為預測値之構成。接著，在基於來自第2探針2之第2測定訊號由演算部6所計算出的値為接近所記憶的第2距離d2之預測値的情況下，則演算部6係執行第1測定模式；而在接近第4距離d4之預測値的情況下，則可以是演算部6構成為執行第2測定模式之構成。另外，在演算部6不具備上述之記憶部時，則可以是演算部6構成為能夠和將可取得第2距離d2、第4距離d4之大約範圍記憶為預測値之伺服器進行通訊的構成。

另外，在圖5、圖6中，雖然是列舉了基板載置台7係相對於測定試料152、基準試料151所被載置的載置面呈約略平行地移動之構成為例子來進行説明了，然而，也可以是包含有第1探針1和第2探針2的探針體係構成為相對於測定試料152、基準試料151所載置的載置面呈約略平行地移動之構成。（第4實施例）

在第4實施例中也是和第2實施例、第3實施例同樣地，演算部6係根據基於第2測定訊號的到測定對象之內面為止的距離來判別：測定位置是第1區域A1和第2區域A2中之何者。

如圖7、圖8所示，在第4實施例中，基準試料151之至少一部分係構成為自基板載置台7之內面起突出之構成。在圖7、圖8中，雖然是示了基準試料 151之全部為被於基板載置台7的內面側中之構成；然而，也可以是基準試料151之一部構成為自基板載置台7之內面起突出，而其他的部分則是被保持於第1貫通孔71内之構成。或者，也可以是基準試料151構成為：具有比第1貫通孔71之長度還更大的厚度t1，並自基板載置台7之表面、及內面起突出之構成。

如此，藉由形成基準試料151之至少一部分為自基板載置台7之內面起突出之構成，則演算部6就能夠根據基於第2測定訊號的到測定對象之內面為止的距離來判別：測定位置是第1區域A1和第2區域A2中之何者。亦即，在圖7、圖8所示的例子中，自第2探針2起到基準試料15 1之內面為止的距離係小於自第2探針2起到測定試料152之內面為止的距離。利用此種距離關係，演算部6就能夠根據基於第2測定訊號的到測定對 象之內面為止的距離來判別：測定位置是第1區域A1和第2區域A2中之何者。

在第4實施例中，如圖7、圖8所示，在讓基板載置台7在和測定試料152、基準試料151所載置的載置面呈約略平行的方向上移動，而改變探針體、基板載 置台7間之相對位置的期間，演算部6係在複數個位置取得來自第2探針2之第2測定訊號。在演算部6辨識自第2探針2起到測定對象之內面為止之距離變短的情況下，如圖7所示，判斷測定位置係位於：基準試料151所配置的第1區域A1上，而演算部6則執行第1測定模式。另一方面，在演算部6辨識自第2探針2起到測定對象之內面為止的距離增長的情況下，如圖8所示，則判斷測定位置係位於：測定試料152所被配置的第2區域A2上，而演算部6則執行第2測定模式。

在其他的例子中，可以是構成為：演算部6係具備有記憶部，記憶部預先將可取得第2距離d2和第4距離d4之大約範圍記憶為預測値和之構成。接著，在基於來自第2探針2之第2測定訊號由演算部6所計算出的値為接近所記憶的第2距離d2之預測値的情況下，則演算部6係執行第1測定模式；而在接近第4距離d4之預測値的情況下，則演算部6可以是構成為執行第2測定模式的構成。另外，在演算部6不具備上述之記憶部時，則可以是演算部6係構成為能夠與將可取得第2距離d2、第4距離d4之範圍記憶為預測値的伺服器進行通訊之構成。

另外，在圖7、圖8中，雖然是列舉了基板載置台7為相對於測定試料152、基準試料151所載置的載置面呈約略平行地移動之構成例子並加以説明了，然而，也可是包含有第1探針1和第2探針2之探針體係構成為相於測定試料152、基準試料151所載置的載置面呈約略平行地移動之構成。（第5實施例）

在第5實施例中，演算部6係根據基於第1測定訊號的到測定對象之表面為止的距離來判別：測定位置係位於第1區域A1和第2區域A2中之何者。

如圖9、圖10所示，在第5實施例中係構成為：從第2區域A2中之測定試 料152之載置面的高度減算第1區域A1中之基準試料151的載置面之高度而得之差分值為大於基準試料151之厚度t1。因此，第2區域A2中之測定試料152之載置面之高度係構成為必定比基準試料151之表面的高度還更高的構成。從而，不受測定試料152的厚度tx之値的限制，第1距離d1係構成為大於第3距離d3之構成。

在第5實施例中，如圖9、圖10所示，讓基板載置台7在測定試料15 2、基準試料151所載置的載置面呈約略平行的方向上移動，在改變探針體、基板載置台7間之相對位置的期間，演算部6係在複數個位置取得來自第2探針2之第2 測定訊號。在演算部6辨識自第1探針1起到測定對象之表面為止之距離增長的情況下，如圖9所示，判斷測定位置係位於：基準試料151所被配置的第1區域A1上，而演算部6則執行第1測定模式。另一方面，在演算部6辨識自第1探針1起到測定對象之表面為止的距離變短的情況下，如圖10所示，則判斷測定位置係位於測定試料152所被配置的第2區域A2上，而演算部6則執行第2測定模式。

在其他的例子中，也可以是構成為：演算部6具備有記憶部，記憶部預先將可取得第1距離d1和第3距離d3之大約範圍記憶為預測値之構成。接著，在基於來自第1探針1之第1測定訊號由演算部6所計算出的値為接近所記憶的第1距離d1之預測値的情況下，則演算部6係如圖9所示，判斷測定位置係位於：基準試料151所被配置的第1區域A1上，而演算部6則執行第1之測定模式。又，也可以是構成為：在基於來自第1探針1之第1測定訊號由演算部6所計算出的値為接近第3距離d3之預測値的情況下，則演算部6係如圖10所示，判斷測定位置係位於：測定試料152所被配置的第2區域A2上，而演算部6則執行第2測定模式之構成。另外，在演算部6不具備上述之記憶部時，則演算部6可以是構為能夠與將可取得第1距離d1、第3距離d3之大爾範圍記憶為預測値的伺服器進行通訊的構成。

另外，在圖9、圖10中，雖然是列舉了基板載置台7為相對於測定試料152、基準試料151所載置的載置面呈約略平行地移動之構成例而加以説明了，然而，也可以是包含有第1探針1和第2探針2之探針體係構成為相對於測定試料152、基準試料151所載置的載置面呈約略平行地移動之構成。

另外，在圖9、10中，從第2區域A2中之測定試料152的載置面之高度減算第1區域A1中之基準試料151的載置面之高度而得的差分值係構成為大於基準試 料151之厚度t1的構成。與此種構成相反地，也可以是構成為：從第1區域A1中之 基準試料151之載置面的高度箴算第2區域A2中之測定試料152的載置面之高度而得到的差分值為比測定試料152之厚度tx還更大的構成。

亦即，在測定試料152之厚度tx為落入某種程度之範圍内的情況下，與該範圍相比，從第2區域A2中之測定試料152之載置面之高度減算第1區域A1中之基準試料151的載置面之高度而得的差分值為較大的情況下，則第1區域A1中之基準試料151之載置面的高度就必定是變為比測定試料152之表面的高度還更高的構成。即使是形成此種的構成，演算部6也能夠根據基於第1測定訊號的到測定對象之表面為止的距離來判別：測定位置係位於第1區域A1和第2區域A2中之何者。（第6實施例）

在第6實施例中也是和第5實施例同樣地，演算部6也是根據基於第1測定訊號的到測定對象之表面為止的距離來判別：測定位置係位於第1區域A1和第2區域A2中之何者。

如圖5、圖6所示，在第6實施例中係構成為：在第1區域A1所設置的第1貫通孔71内之中配置有基準試料151之表面的構成。另外，在圖 5、圖6所示的例子中，雖然是例示了基準試料151之全部為被保持於第1貫通孔71内之中的構成，然而，也可以是基準試料151之表面係構成為：被配置在第1貫通孔71内，基準試料151之內面為自基板載置台7之內面起突出的構成。

如此，藉由在第1區域A1所設置的第1貫通孔71内之中配置有基準試料15 1之表面的構成，則演算部6就能夠根據基於第1測定訊號的到測定 對象之表面為止的距離來判別：測定位置係位於第1區域A1和第2區域A2中之何者。亦即，只要是基準試料151之表面為配置在第1貫通孔71内之構成，則就能夠有意地將基準試料151之表面的高度設定為比第2區域A2中之測定試料152的載置面之高度還更低。因此，就能夠把第1距離d1設定為一定比第3距離d3還要更長。

在第6實施例中，如圖5、圖6所示，在讓基板載置台7於測定試料152、基準試料151所載置的載置面呈約略平行的方向上移動，改變探針體和、基板載置台7間之相對位置的期間，演算部6係在複數個位置取得來自第2探針2之第2測定訊號。在演算部6辨識自第1探針1起到測定對象之表面為止的距離為增長的情況下，如圖5所示，判斷測定位置係位於基準試料151所被配置的第1區域A1上，而演算部6則執行第1測定模式。另一方面，在演算部6辨識自第1探針1起到測定對象之表面為止的距離變短的情況下，如圖6所示，判斷測定位置係位於測定試料152所被配置的第2區域A2上，而演算部6則執行第2測定模式。

在其他的例子中，也可以是構成為：演算部6具備有記憶部，記憶部預先將可取得第1距離d1和第3距離d3之大約範圍記憶為預測値之構成。接著，也可以是構成為：在基於來自第1探針1之第1測定訊號由演算部6所計算出的値為接近所記憶的第1距離d1之預測値的情況下，則演算部6係執行第1測定模式，而在接近第3距離d3之預測値的情況下，則演算部6係執行第2測定模式的構成。另外，在演算部6不具備上述之記憶部時，演算部6也可以是構成為能夠與將可取得第1距離d1、第3距離d3之大約範圍記憶為預測値的伺服器進行通訊的構成。

另外，在圖5、圖6中，雖然是列舉了基板載置台7為相對於測定試料152、基準試料151所載置的載置面呈約略平行地移動的構成例而加以説明了，然而，也可以構成為：包含有第1探針1和第2探針2之探針體係相對於測定試料152、基準試料151所載置的載置面呈約略平行地移動之構成。（第7實施例）

在第7實施例中也是和第5實施例、第6實施例同樣地，演算部6係根據基於第1測定訊號的到測定對象之表面為止的距離來判別：測定位置係位於第1區域A1和第2區域A2中之何者。

如圖11、圖12所示，在第7實施例中係構成為：基準試料151的厚度t1和測定試料152的厚度tx間之差係比隨著溫度狀態而改變的測定試料152之厚度tx的變化量還更大的構成。另外，在圖11、圖12中，雖然是例示了基準試料151之厚度t1係比測定試料152之厚度tx還要更小的例子，然而，相反地，也可以是構成為基準試料1 51之厚度t1係比測定試料152之厚度tx還要更大的構成。

如此，藉由形成基準試料151的厚度t1和測定試料152的厚度tx間之差為：比隨著溫度狀態而改變的測定試料152之厚度tx之變化量還更大的構成，則演算部6就能夠根據基於第1測定訊號的到測定對象之表面為止的距離來判別：測定位置係位於第1區域A1和第2區域A2中之何者。

在第7實施例中，如圖11、圖12所示，在讓基板載置台7於測定試料1 52、基準試料151所載置的載置面呈約略平行的方向上移動，於改變探針體、基 板載置台7間之相對位置的期間，演算部6係在複數個位置取得來自第2探針2之第2測定訊號。在演算部6辨識自第1探針1起到測定對象之表面為止的距離增長的情況下，如圖11所示，則判斷測定位置係位於基準試料151所被配置的第1區域A1上，而演算部6則執行第1測定模式。另一方面，在演算部6辨識自第1探針1起到測定對象之表面為止的距離變短的情況下，如圖12所示，則判斷測定位置係位於測定試料152所配置的第2區域A2上，而演算部6則執行第2測定模式。

在其他的例子中，也可以是構成為：演算部6具備有記憶部，記憶部預先將可取得第1距離d1和第3距離d3之大約範圍記憶為預測値之構成。又，也可以是構成為：在基於來自第1探針1之第1測定訊號由演算部6所計算出的値為接近所記憶的第1距離d1之預測値的情況下，演算部6係執行第1測定模式，而在接近第3距離d3之預測値的情況下，演算部6係執行第2測定模式的構成。另外，在演算部6不具備上述之記憶部時，也可以是構成為：演算部6能夠與將可取得第1距離d1、第3距離d3之大約範圍記憶為預測値的伺服器進行通訊的構成。

另外，在圖11、圖12中，雖然是列舉了基板載置台7為相對於測定試料152、基準試料151 所載置的載置面呈約略平行地移動的構成例並加以説明了，然而，也可以是構成為：包含有第1探針1和第2探針2之探針體係相對於測定試料152、基準試料151所載置的載置面呈約略平行地移動之構成。（第8實施例）

在上述之第1至第7實施例中，雖然是例示了基板載置台7係具有測定試料152所載置的第2區域A2、及基準試料151所載置的第1區域A1的構成；然而，在第8實施例中則列舉了基板載置台7為不具有測定試料152所載置的第2區域A2之構成例並加以説明。

如圖13所示，在第8實施例中，測定試料152為一種薄片狀之試料，於第1方向延伸著。又，厚度測定裝置101係形成為：按照可與薄片狀之測定試料152相鄰接的方式，被配置在與第1方向交叉的第2方向上，並具有基準試料151所載置的基板載置台7之構成。

在第8實施例中，包含有第1探針1和第2探針2之探針體係構成為：能夠相對於基準試料151所載置的載置面呈約略平行地、自上述之第1區域A1起到 薄片狀之測定試料152為止於第2方向移動的構成。藉由形成此種的構成，就能夠切換測定對象。

演算部6也可以是構成為：根據例如基於第2測定訊號的到測定對象之內面為止的距離，來判別測 定位置是位於第1區域A1上，還是位於薄片狀之測定試料152所被配置的領域上，藉此來切換第2測定模式、及第1測定模式的構成。或者，也可以是構成為：根據基於第1測定訊號的到測定對象之表面為止的距離，來判別測定位置係位於第1區域A1上、還是位於薄片狀之測定試料152所被配置的領域上，藉此來切換第2測定模式、及第1測定模式的構成。

另外，在上述之第1至第8實施例中測定的測定試料152較期望是一種不會讓由第1探針1、第2探針2所照射的波長域之光透過的材料所形成者。如此做是為了讓由第1探針1所照射的光、及由第2探針2所照射的光不會相互地干渉。但是，即使測定試料152是一種會讓由第1探針1、第2 探針2所照射的光之一部分透過的材料，也是有可能得到本發明之效果。亦即，枓據上述之厚度測定方法，由於不需要實測第1探針1和第2探針2之間的距離，所以能夠避使由第1探針1所照射的光本身、及由第2探針2所照射的光本身發生干渉的事態，因而能夠達成測定精度之向上提昇。

另外，第1探針1、及第2探針2之焦點距離係視具有該探針的光學系之構成等而定，限定於預定之範圍。因此，在上述之第1至第8實施例中，較期望是構成為：根據可取得所測定的測定試料152之厚度tx的範圍，讓第1探針1、第2探針2中之至少一方能夠於個別之光軸方向移動的構成。又，經由根據該第1探針1、第2探針2之焦點 距離、及光軸方向之位置，來改變上述之第1距離d1、第2距離d2之測定上使用的基準試料152之厚度t1，因而能夠改變測定裝置101所能測定的測定試料152之厚度tx的範圍。

例如，如圖14所示，也可以是構成為：具有第1厚度t1的第1基準試料151A、及具有和第1厚度t1不同的第2厚度t2之第2基準試料151B載置於基板載置台7，根據測定試料152之厚度tx來改變在上述之第1距離d1、第2距離d 2之測定所使用的基準試料151之構成。列舉一具體例子，例如，可以是構成為：在測定試料152之厚度tx為10μm～1500μm之情況下，例如，使用第1厚度t1為1mm 之第1基準試料151A來測定第1距離d1、第2距離d2；在測定試 料152之厚度tx為4000μm～5500μm之情況下，例如，使用第2厚度t2為5mm之第2基準試料151B來測定第1距離d1、第2距離d2之構成。測定對象之切換方法，讓第1探針1、第2探針2之至少一方在與基板載置台7之載置面呈交叉的方向（或第1探針1、第2探針2之光軸方向）上移動，並且讓包含有第1探針1、第2 探針2之探針體、及基板載置台7中之至少任一者在基板載置 台7之載置面的面方向（或者是與第1探針1、或第2探針2之光軸呈交叉的方向）上移動。藉由此種的構成，就能夠讓測定對象於第1基準試料151A和第2基準試料151B間進行切換。

另外，也可以是構成為：讓如圖14所示之第1基準試料151A和第2基準試料151B，形成如圖15 所示之一體的構成。亦即，可以是構成為：一個基準試料151係在基板載置 台7中之載置面的面方向中具有複數個厚度之構成。另外，在圖15所示的例子中，雖然是例示了基準試料151為具有高低階段形狀的例子，然而，基準試料151之形狀並未限定於此而已，只要是在載置面之面方向中具有複數個厚度的構成，則也能夠得到同樣之效果。

1:第1探針 1A:第1參照面 2:第2探針 2A:第2參照面 3:分光部 41:分光器 42:數據生成部 4:光源 5:光學系 31、32、33、34:光纖 35:光纖連接件 6:演算部 7:基板載置台 71:第1貫通孔 72:第2貫通孔 A1:第1區域 A2:第2區域 8:框體 81:快門 101:測定裝置 151:測定試料 152:基準試料 tx、t1、t2:厚度 d1:第1距離 d2:第2距離 d3:第3距離 d4:第4距離 dall:距離

圖1係顯示第1實施形態的厚度測定裝置之概略構成的模式圖。 圖2係顯示第1實施形態的厚度測定裝置之概略構成的模式圖。 圖3係顯示第1實施形態的第2實施例有關之厚度測定裝置的概略構成之模式圖。 圖4係顯示第1實施形態的第2實施例有關之厚度測定裝置的概略構成之模式圖。 圖5係顯示第1實施形態的第3實施例、及第6實施例有關之厚度測定裝 置的概略構成之模式圖。 圖6係顯示第1實施形態的第3實施例、及第6實施例有關之厚度測定裝 置的概略構成之模式圖。 圖7係顯示第1實施形態的第4實施例有關之厚度測定裝置的概略構成之模式圖。 圖8係顯示第1實施形態的第4實施例有關之厚度測定裝置的概略構成之模式圖。 圖9係顯示第1實施形態的第5實施例有關之厚度測定裝置的概略構成之模式圖。 圖10係顯示第1實施形態的第5實施例有關之厚度測定裝置的概略構成之模式圖。 圖11係顯示第1實施形態的第7實施例有關之厚度測定裝置的概略構成之模式圖。 圖12係顯示第1實施形態的第7實施例有關之厚度測定裝置的概略構成之模式圖。 圖13係顯示第1實施形態的第8實施例有關之厚度測定裝置的概略構成之模式圖。 圖14係顯示第1實施形態之其他的實施例有關之厚度測定裝置的一部分之模式圖。 圖15係顯示第1實施形態之其他的實施例有關之厚度測定裝置的一部分之模式圖。

1:第1探針

1A:第1參照面

2:第2探針

2A:第2參照面

3:分光部

41:分光器

42:數據生成部

4:光源

5:光學系

31、32、33、34:光纖

35:光纖連接件

6:演算部

7:基板載置台

71:第1貫通孔

72:第2貫通孔

A1:第1區域

A2:第2區域

8:框體

81:快門

101:測定裝置

151:測定試料

152:基準試料

t1:厚度

d1:第1距離

d2:第2距離

dall:距離

Claims (18)

1. 一種厚度測定裝置，其係包括： 第1探針，其用於輸出與到測定對象的表面為止的距離有關之第1測定訊號； 第2探針，其為與前述第1探針成相對向地配置、並用於輸出與到前述測定對象之內面為止的距離有關之第2測定訊號； 演算部，其為使用前述第1測定訊號及前述第2測定訊號，來計算出被配置在前述第1探針及前述第2探針間的做為前述測定對象之具有未知厚度的測定試料之厚度；其中 前述演算部係： 在前述第1探針及前述第2探針之間配置有做為前述測定對象之具有已知厚度之基準試料的狀態下，基於前述第1測定訊號來計算出第1距離算出、並基於前述第2測定訊號來計算出第2距離； 在前述第1探針及前述第2探針之間配置有做為前述測定對象之前述測 定試料的狀態下，基於前述第1測定訊號來計算出第3距離、並基於前述第2測定訊號來計算出第4距離； 以前述基準試料之厚度、前述第1距離、及前述第2距離為加算元素，以前述第3之距離、及前述第4距離為減算元素來計算出前述測定試料之厚度； 根據基於前述第2測定訊號所計算出的到前述測定對象之內面為止的距離、或基於前述第1測定訊號所計算出的到前述測定對象之表面為止的距離，來判別：測定位置是前述基準試料所配置的領域、及前述測定試料所配置的領域中之何者。
2. 如請求項1所記載之厚度測定裝置，其係更進一步包括：在前述第1探針及前述第2探針之間所配置的基板載置台；其中 前述基板載置台係包含有： 前述基準試料所配置的第1區域、及 前述測定試料所配置的第2區域； 藉由改變包含有前述第1探針和前述第2探針之探針體、及前述基板載置台中之至少任一者的位置，以讓前述測定位置在前述第1區域和前述第2區域間切換。
3. 如請求項2所記載之厚度測定裝置，其中前述演算部係： 根據基於前述第2測定訊號所計算出的到前述測定對象之內面為止的距離，來判別：前述測定位置是前述第1區域和前述第2區域中之何者。
4. 如 請求項3所記載之厚度測定裝置，其中前述測定試料和前述基準試料係載置於前述基板載置台； 前述第1區域中之前述基準試料的載置面之高度、及 前述第2區域中之前述測定試料的載置面之高度是不相同的。
5. 如請求項3所記載之厚度測定裝置，其中前述基準試料之至少一部分是被保持在前述第1區域中所設置的貫通孔内。
6. 如請求項3所記載之厚度測定裝置，其中在前述第1區域中，前述基準試料之至少一部分係自前述基板載置台的內面起突出。
7. 如請求項2所記載之厚度測定裝置，其中前述演算部係： 根據基於前述第1測定訊號所計算出的到前述測定對象之表面為止的距離，來判別：前述測定位置是前述第1區域和前述第2區域中之何者。
8. 如請求項7所記載之厚度測定裝置，其中前述測定試料和前述基準試料係皆被載置於前述基板載置台； 由前述第1區域中之前述基準試料的載置面之高度減去前述第2區域中之前述測定試料的載置面之高度所減算得到之差值為大於前述測定試料的厚度。
9. 如請求項7所記載之厚度測定裝置，其中前述測定試料和前述基準試料係皆被載置於前述基板載置台； 由前述第2區域中之前述測定試料的載置面之高度減去前述第1區域中之前述基準試料的載置面之高度所減算得到的差值為大於前述基準試料的厚度。
10. 如請求項7所記載之厚度測定裝置，其中前述基準試料之表面為被配置在前述第1區域所設置的貫通孔内。
11. 如 請求項7所記載之厚度測定裝置，其中前述基準試料之厚度和前述測定試料之厚度的差為：大於根據溫度狀態而導致的前述測定試料之厚度的變化量。
12. 如請求項1所記載之厚度測定裝置，其中前述測定試料係於第1方向延伸之薄片狀的試料； 更進一步包含有：被配置前述第1探針和前述第2探針之間的基板載置台； 前述基板載置台係包括前述基準試料所載置的第1區域； 經由讓包含有前述第1探針和前述第2探針之探針體的位置，在和前述第1方向呈交叉的第2方向上，從前述第1區域移動到前述測定試料為止，藉以切換前述測定對象。
13. 如請求項1所記載之厚度測定裝置，其係更進一步地包括：被配置在前述第1探針和前述第2探針之間的基板載置台； 前述基準試料為包括：具有第1厚度的第1基準試料、及具有和前述第1厚度不同的第2厚度之第2基準試料； 前述第1基準試料及前述第2基準試料係被載置於前述基板載置台的載置面； 根據前述測定試料之厚度可能的範圍，讓前述第1探針和前述第2探針中之至少任一者在與前述載置面呈交叉的方向上移動，並且 使包含前述第1探針和前述第2探針之探針體、前述基板載置台中之至少任一者在前述載置面的面方向上移動，以讓前述測定對象於第1基準試料和前述第2基準試料間切換。
14. 如請求項13所記載之厚度測定裝置，其中前述第1基準試料和前述第2基準試料係構成為一體。
15. 一種厚度測定方法，其為使用包括：用於輸出到測定對象之表面為止的距離有關之第1測定訊號的第1探針、及與前述第1探針呈相對向配置並用於輸出到前述測定對象的內面為止的距離有關之第2測定訊號之第2探針的厚度測定裝置之厚度測定方法；其中 在前述第1探針和前述第2探針之間配置有做為前述測定對象的具有已知厚度之基準試料的狀態下，基於前述第1測定訊號來計算出第1距離，基於前述第2測定訊號來計算出第2距離； 在前述第1探針和前述第2探針之間配置有做為前述測定對象的具有未知厚度之測定試料的狀態下，基於前述第1測定訊號來計算出第3距離，基於前述第2測定訊號來計算出第4距離； 以前述基準試料之厚度、前述第1距離、及前述第2距離為加算元素，以前述第3距離、及前述第4距離為減算元素，來計算出前述測定試料的厚度； 根據基於前述第2測定訊號所計算出的到前述測定對象之內面為止的距離、或基於前述第1測定訊號所計算出的到前述測定對象之表面為止的距離，來判別：測定位置是前述基準試料所配置的領域、前述測定試料所配置的領域中之何者。
16. 如請求項15所記載之厚度測定方法，其中前述厚度測定裝置係更進一步包括在前述第1探針和前述第2探針之間所配置的基板載置台； 前述基板載置台係包括有前述基準試料所配置的第1區域、及前述測定試料所配置的第2區域； 經由改變包含有前述第1探針和前述第2探針之探針體、及前述基板載置台中之至少任一者的位置，以讓前述測定位置於前述第1領 域和前述第2區域間切換。
17. 如請求項16所記載之厚度測定方法，其係根據基於前述第2測定訊號所算出的到前述測定對象之內面為止的距離，來判別前述測定位置是前述第1區域及前述第2區域中之何者。
18. 如請求項16所記載之厚度測定方法，其係根據基於前述第1測定訊號所算出的到前述測定對象之表面為止的距離，來判別前述測定位置是前述第1區域及前述第2區域中之何者。

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