CN110500964A - 厚度测定装置以及厚度测定方法 - Google Patents

Abstract

一种厚度测定装置及方法，谋求提高测定配置于一对探头间的基板厚度的厚度测定装置的测定精度。该装置包括：第一探头，输出与到测定对象的表面的距离相关的第一测定信号；第二探头，输出与到测定对象的背面的距离相关的第二测定信号；运算部，计算出配置于第一探头与第二探头之间的测定试样的厚度。运算部在第一探头与第二探头间配置有基准试样的状态下，基于第一测定信号算出第一距离，基于第二测定信号算出第二距离，在第一探头与第二探头间配置有测定试样的状态下，基于第一测定信号算出第三距离，基于第二测定信号算出第四距离，将基准试样的厚度、第一距离和第二距离设为加法要素，将第三距离和第四距离设为减法要素，算出测定试样的厚度。

Description

厚度测定装置以及厚度测定方法

技术领域

本申请涉及一种厚度测定装置以及厚度测定方法。

背景技术

以往，例如下述专利文献1公开了一种厚度测定装置，其具有第一探头、 第二探头、分光部、光源、光学系统、运算部。第一探头具有第一透镜和第一 参照面。第二探头具有第二透镜和第二参照面。

基于从第一参照面到第一透镜的反射光及从第二参照面经由第一参照面到 第一透镜的反射光的干涉以及从第二参照面到第二透镜的反射光及从第一参照 面经由第二参照面到第二透镜的反射光的干涉，运算部计算出到峰的位置的面 间距离。

此外，基于分光部的分光结果，运算部计算出第一参照面与测定试样的第 一距离以及第二参照面与测定试样的第二距离。

而且，运算部通过将两面距离减去第一距离、第二距离，计算出试样的厚 度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-133869号公报

发明内容

发明所要解决的问题

但是，以往的厚度测定装置的问题在于测定精度的提高。即，在上述以往 的构成中，在计算出两面距离时，从第一探头照射的光与从第二探头照射的光 会相互干涉。由此，问题在于该测定精度的提高。

本公开是鉴于上述实际情况而完成的，其目的在于，在对配置于一对探头 间的基板的厚度进行测定的厚度测定装置中，谋求其测定精度的提高。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，本公开的厚度测定装置包括：第一探头，输出与到测 定对象的表面的距离相关的第一测定信号；第二探头，与所述第一探头对置地 配置，输出与到所述测定对象的背面的距离相关的第二测定信号；运算部，使 用所述第一测定信号和所述第二测定信号，计算出作为所述测定对象而配置于 所述第一探头与所述第二探头之间的具有未知的厚度的测定试样的厚度，对于 所述运算部而言，在所述第一探头与所述第二探头之间配置有作为所述测定对 象的具有已知的厚度的基准试样的状态下，基于所述第一测定信号计算出第一 距离，基于所述第二测定信号计算出第二距离，在所述第一探头与所述第二探 头之间配置有作为所述测定对象的所述测定试样的状态下，基于所述第一测定 信号计算出第三距离，基于所述第二测定信号计算出第四距离，将所述基准试 样的厚度、所述第一距离以及所述第二距离设为加法要素，将所述第三距离以 及所述第四距离设为减法要素，计算出所述测定试样的厚度。

附图说明

图1为表示第一实施方式的厚度测定装置的概略构成的示意图。

图2为表示第一实施方式的厚度测定装置的概略构成的示意图。

图3为表示第一实施方式的第二实施例的厚度测定装置的概略构成的示意 图。

图4为表示第一实施方式的第二实施例的厚度测定装置的概略构成的示意 图。

图5为表示第一实施方式的第三实施例以及第六实施例的厚度测定装置的 概略构成的示意图。

图6为表示第一实施方式的第三实施例以及第六实施例的厚度测定装置的 概略构成的示意图。

图7为表示第一实施方式的第四实施例的厚度测定装置的概略构成的示意 图。

图8为表示第一实施方式的第四实施例的厚度测定装置的概略构成的示意 图。

图9为表示第一实施方式的第五实施例的厚度测定装置的概略构成的示意 图。

图10为表示第一实施方式的第五实施例的厚度测定装置的概略构成的示意 图。

图11为表示第一实施方式的第七实施例的厚度测定装置的概略构成的示意 图。

图12为表示第一实施方式的第七实施例的厚度测定装置的概略构成的示意 图。

图13为表示第一实施方式的第八实施例的厚度测定装置的概略构成的示意 图。

图14为表示第一实施方式的其他实施例的厚度测定装置的一部分的示意 图。

图15为表示第一实施方式的其他实施例的厚度测定装置的一部分的示意 图。

附图标记说明：

1：第一探头；1A：第一参照面；2：第二探头；2A：第二参照面；3：分 光部；41：分光器；42：数据生成部；4：光源；5：光学系统；31：光纤；32： 光纤；33：光纤；34：光纤；35：光纤接头；6：运算部；7：基板载置台；71： 第一贯通孔；72：第二贯通孔；A1：第一区域；A2：第二区域；8：壳体；81： 遮板；101：测定装置；151：测定试样；152：基准试样；tx：厚度；t1：厚度；t2：厚度；d1：第一距离；d2：第二距离；d3：第三距离；d4：第四距离；dall： 距离。

具体实施方式

[第一实施方式]

针对本公开中的第一实施方式，使用附图进行以下说明。

图1为表示本实施方式的厚度测定装置101的概略构成的示意图。如图1 所示，本实施方式的厚度测定装置101具有：第一探头1，输出与到测定对象的 表面的距离相关的第一测定信号；第二探头2，与第一探头1对置地配置，输出 与到测定对象的背面的距离相关的第二测定信号。需要说明的是，在本申请中， 测定对象至少包括以下两者：具有未知的厚度tx，作为厚度测定的对象的测定 试样152；具有已知的厚度t1的基准试样151。

第一探头1所输出的第一测定信号与第二探头2所输出的第二测定信号被 传递至运算部6。运算部6使用第一测定信号和第二测定信号计算出作为测定对 象而配置于第一探头1与第二探头2之间的测定试样152的厚度tx。

以下，对运算部6进行厚度测定的具体例进行说明。

首先，如图1所示，在第一探头1与第二探头2之间配置有作为测定对象 的基准试样151的状态下，进行使用第一探头1的距离测定。根据该测定，第 一探头1输出与从第一探头1所具有的第一参照面1A到基准试样151的表面的 距离相关的第一测定信号。第一测定信号例如为在第一探头1中接受的、来自 测定对象的表面的反射光以及来自第一探头1所具有的第一参照面1A的反射 光。运算部6基于该第一测定信号计算出从第一探头1所具有的第一参照面1A 到基准试样151的表面的距离即第一距离d1。需要说明的是，作为使用第一测 定信号来测定从第一参照面1A到测定对象的表面的距离的方法，例如可使用日 本特开2017-133869号公报所述的方法。

此外，在第一探头1与第二探头2之间配置有作为测定对象的基准试样151 的状态下，进行使用第二探头2的距离测定。根据该测定，第二探头2输出与 从第二探头2所具有的第二参照面2A到基准试样151的背面的距离相关的第二 测定信号。第二测定信号例如为在第二探头2中接受的、来自测定对象的背面 的反射光以及来自第二探头2所具有的第二参照面2A的反射光。运算部6基于 该第二测定信号计算出从第二探头2所具有的第二参照面2A到基准试样151的 背面的距离即第二距离d2。需要说明的是，作为使用第二测定信号来测定从第 二参照面2A到测定对象的背面的距离的方法，例如可使用日本特开 2017-133869号公报所述的方法。

接着，如图2所示，在第一探头1与第二探头2之间配置有作为测定对象 的测定试样152的状态下，进行使用第一探头1的距离测定。根据该测定，第 一探头1输出与从第一参照面1A到测定试样152的表面的距离相关的第一测定 信号。运算部6基于该第一测定信号计算出从第一探头1所具有的第一参照面 1A到测定试样152的表面的距离即第三距离d3。

此外，在第一探头1与第二探头2之间配置有作为测定对象的测定试样152 的状态下，进行使用第二探头2的距离测定。根据该测定，第二探头2输出与 从第二参照面2A到测定试样152的背面的距离相关的第二测定信号。运算部6 基于该第二测定信号计算出从第二探头2所具有的第二参照面2A到测定试样 152的背面的距离即第四距离d4。

然后，运算部6使用基准试样151的厚度t1、第一距离d1、第二距离d2、 第三距离d3以及第四距离d4，计算出测定试样152的厚度tx。作为具体例，通 过计算出厚度t1、第一距离d1以及第二距离d2的和，计算出第一探头1与第 二探头2之间的距离dall。而且，通过将该距离dall减去第三距离d3以及第四 距离d4，可计算出测定试样152的厚度tx。

需要说明的是，该计算方法不限定于上述的方法。例如也可为如下方法： 不计算出距离dall，直接将厚度t1、第一距离d1以及第二距离d2的和减去第三 距离d3以及第四距离d4。

需要说明的是，作为本申请中的测定试样152的厚度tx的计算方法，只要 是将基准试样151的厚度t1、第一距离d1、第二距离d2设为加法要素，将第三 距离d3、第四距离d4设为减法要素，计算出测定试样152的厚度tx的方法， 则各要素的加法、减法的顺序没有要求。即，在上述的例子中，示出了首先测 定第一距离d1、第二距离d2，然后测定第三距离d3、第四距离d4的例子，但 本申请不限定于该测定方法，也可首先测定第三距离d3，第四距离d4，然后测 定第一距离d1、第二距离d2，进行各要素的加法、减法，计算出测定试样152 的厚度tx。

通过使用这样的厚度测定装置101的厚度测定方法，可谋求测定精度的提 高。即，根据上述厚度测定方法，由于无需实测第一探头1与第二探头2之间 的距离dall，因此不会因从第一探头1照射的光与从第二探头2照射的光相互干 涉而产生误差。由此，可得到高测定精度。

此外，根据温度条件等厚度测定装置101所属的环境条件，第一探头1与 第二探头2之间的距离dall可能增减。在此情况下，根据上述测定方法，也可 减小带给测定结果的影响。例如，在配置有作为测定对象的基准试样151的状 态下测定的第一距离d1、第二距离d2测定得比实际大这样的环境下，在配置有 作为测定对象的测定试样152的状态下测定的第三距离d3、第四距离d4也测定 得比实际大。由此，在将包括第一距离d1、第二距离d2的距离dall减去第三距 离d3、第四距离d4时，各自的误差抵消。由此，即使在根据环境条件，第一探 头1与第二探头2之间的距离dall增减的情况下，根据上述测定方法，也可减 小带给测定结果的影响。

以下，对更具体的实施例进行说明。

如图1、图2所示，本实施方式的厚度测定装置101除了上述的构成以外， 具备光源4、光学系统5、分光部3、基板载置台7、壳体8等。

光学系统5包括光纤31、32、33、34以及光纤接头35。由光源4输出的光 经由光纤34传输给光纤接头35，在光纤接头35中进行分配。分配的光的一方 经由光纤31传输给第一探头1，另一方经由光纤32传输给第二探头2。而且， 若由第一探头1输出第一测定信号，由第二探头2输出第二测定信号，则第一 测定信号以及第二测定信号经由光纤31、32、光纤接头35、光纤33传输至分 光部3。需要说明的是，在本实施方式中，第一测定信号为在第一探头1中接受 的、来自测定对象的表面的反射光以及来自第一探头1所具有的第一参照面1A 的反射光。此外，在本实施方式中，第二测定信号为在第二探头2中接受的、 来自测定对象的背面的反射光以及来自第二探头2所具有的第二参照面2A的反 射光。

分光部3包括分光器41和数据生成部42。分光器41包括衍射晶格以及一 维图像传感器。由光纤33传输的第一反射光、第二反射光被衍射晶格衍射，照 射到一维图像传感器。

一维图像传感器通过将由衍射晶格衍射的第一反射光、第二反射光进行光 电转换，蓄积对应于各反射光的各波长的强度的电荷。

数据生成部42通过取得一维图像传感器在规定的闸门时间所蓄积的各波长 的电荷，生成表示各波长的强度的信号，将生成的信号输出到运算部6。

当运算部6从数据生成部42接收信号时，将所接收的信号所示的各波长的 强度转换为各波长的反射率。

运算部6例如将在光不会进入分光器41的状态下从数据生成部42接收的 信号所示的各波长的强度保持为暗谱数据。

此外，运算部6例如将在铝板等参照物设于第一探头1与第二探头2之间 的状态下从数据生成部42接受的信号所示的各波长的强度分别减去暗谱数据所 含的各波长的强度的各波长的强度保持为参照谱数据。

运算部6将在测定对象(测定试样152或基准试样151)设于第一探头1以 及第二探头2之间的状态下从数据生成部42接收的信号所示的各波长的强度分 别减去暗谱数据所含的各波长的强度后，分别除以参照谱数据所含的各波长的 强度，从而生成包括各波长的反射率的反射谱数据。

运算部6通过将所生成的反射谱数据进行傅里叶变换来计算出各空间频率 的功率谱强度。而且，运算部6通过将空间频率换算为厚度，生成功率谱。

运算部6参照功率谱，根据基于来自测定对象的表面的反射光以及来自第 一探头所具有的第一参照面1A的反射光的干涉的峰位置，计算出从第一探头1 的第一参照面1A到测定对象的表面的距离。此外，运算部6参照功率谱，根据 基于来自测定对象的背面的反射光以及来自第二探头2所具有的第二参照面2A 的反射光的干涉的峰位置，计算出从第二探头2的第二参照面2A到测定对象的 背面的距离。

在本实施方式中，基板载置台7具备配置有基准试样151的第一区域A1和 配置有测定试样152的第二区域A2，基板载置台7构成为可相对于载置有测定 试样152、基准试样151的载置面大致平行地移动。第一区域A1设有第一贯通 孔71，第二区域A2设有第二贯通孔72。构成为：基准试样151的背面从第一 贯通孔71露出，从第二探头2照射的光到达基准试样151的背面。同样地构成 为：测定试样152的背面从第二贯通孔72露出，从第二探头2照射的光到达测 定试样152的背面。

如图1所示，在配置有基准试样151的第一区域A1配置于第一探头1与第 二探头2之间时，运算部6执行第一测定模式：测定上述的第一距离d1和第二 距离d2，将基准试样的厚度t1与测定的第一距离d1和第二距离d2相加，计算 出距离dall。

另一方面，如图2所示，在配置有测定试样152的第二区域A2配置于第一 探头1与第二探头2之间时，运算部6执行第二测定模式：测定上述的第三距 离d3和第四距离d4，将距离dall减去测定的第三距离d3和第四距离d4，测定 测定试样152的厚度tx。

需要说明的是，可以在第一测定模式中，不计算出上述的距离dall，仅预先 存储第一距离d1和第二距离d2的值，在第二测定模式中，将基准试样151的 厚度t1与第一距离d1、第二距离d2相加，减去第三距离d3、第四距离d4，计 算出测定试样152的厚度tx。此外，可以首先执行第二测定模式，存储第三距 离d3、第四距离d4，然后，在第一测定模式中，将基准试样151的厚度t1、第 一距离d1、第二距离d2设为加法要素，将第三距离d3、第四距离d4设为减法 要素，计算出测定试样152的厚度tx。

针对该运算部6中的第一测定模式与第二测定模式的切换方法，以下列举 具体例进行说明。

(第一实施例)

如图2所示，在测定测定试样152的厚度tx的第二测定模式中，上述的第 一探头1、第二探头2、分光部3、运算部6、光源4以及基板载置台7容纳于 壳体8中。需要说明的是，也可为如下构成：运算部6配置于壳体8的外部， 来自第一探头1的第一测定信号以及来自第二探头2的第二测定信号经由网络 与配置于壳体8的外部的运算部6进行通信。

壳体8安装有遮板81，此外，遮板81与壳体8的铰接部安装有开闭传感器 (未图示)。如图1所示，构成为：在更换测定试样152时，打开遮板81，基 板载置台7从遮板81的开口出到外部。此时，通过基板载置台7的移动，配置 有基准试样151的第一区域A1配置于第一探头1与第二探头2之间。此外，感 测遮板81的开闭的开闭传感器经由有线或无线的网络将感测信号发送至运算部 6。运算部6将该感测信号设为触发信号，进行第一测定模式与第二测定模式的 切换。

(第二实施例)

以下，在第二实施例以后，对于不设置第一实施例所用的开闭传感器，运 算部6切换第一测定模式与第二测定模式的例子进行说明。

在第二实施例中，运算部6根据基于第二测定信号计算出的到测定对象的 背面的距离，判别测定位置是第一区域A1和第二区域A2中的哪一个。

如图3、图4所示，在第二实施例中，构成为：第二区域A2中的测定试样 152的载置面的高度与第一区域A1中的基准试样151的载置面的高度不同。需 要说明的是，在如图3、图4所示的例子中，示出基准试样151的载置面的高度 低于测定试样152的载置面的高度的例子，但也可为基准试样151的载置面的 高度高于测定试样152的载置面的高度的构成。

如此，通过使第二区域A2中的测定试样152的载置面的高度与第一区域 A1中的基准试样151的载置面的高度不同，运算部6可根据基于第二测定信号 的到测定对象的背面的距离判别测定位置是第一区域A1和第二区域A2中的哪 一个。

测定对象的切换通过使包括第一探头1和第二探头2的探头体与基板载置 台7的相对位置发生变化来进行。在第二实施例中，如图3、图4所示，使基板 载置台7朝与载置有测定试样152、基准试样151的载置面大致平行的方向移动， 将配置于第一探头1与第二探头2之间的测定对象在基准试样151与测定试样 152切换。在使探头体与基板载置台7的相对位置发生变化期间，运算部6在多 个位置取得来自第二探头2的第二测定信号。而且，在运算部6识别到从第二 探头2到测定对象的背面的距离变短的情况下，如图3所示，判断测定位置在 配置有基准试样151的第一区域A1，运算部6执行第一测定模式。另一方面， 在运算部6识别到从第二探头2到测定对象的背面的距离变长的情况下，如图4 所示，判断测定位置在配置有测定试样152的第二区域A2，运算部6执行第二 测定模式。

作为其他例子，也可构成为：运算部6具备存储部，存储部预先将第二距 离d2和第四距离d4所能采取的大概范围作为预测值进行存储。而且，在基于 来自第二探头2的第二测定信号，运算部6所计算出的值与所存储的第二距离 d2的预测值相近的情况下，如图3所示，运算部6判断测定位置在配置有基准 试样151的第一区域A1，执行第一测定模式。此外，也可为如下构成：在基于 来自第二探头2的第二测定信号，运算部6所计算出的值与第四距离d4的预测 值相近的情况下，如图4所示，运算部6判断测定位置在配置有测定试样152 的第二区域A2，执行第二测定模式。需要说明的是，也可为如下构成：运算部 6不具备上述的存储部，运算部6可与将第二距离d2、第四距离d4所能采取的 大概范围作为预测值进行存储的服务器进行通信。

需要说明的是，在图3、图4中，例举了基板载置台7相对于载置有测定试 样152、基准试样151的载置面大致平行地移动的构成进行说明，但是也可为如 下构成：包括第一探头1和第二探头2的探头体相对于载置有测定试样152、基 准试样151的载置面大致平行地移动。即，也可构成为，通过设为固定基板载 置台7的位置，探头体相对于测定对象的载置面大致平行地移动的构成，运算 部6根据基于第二测定信号的到测定对象的背面的距离，判别测定位置是第一 区域A1和第二区域A2中的哪一个。

(第三实施例)

在第三实施例中，也与第二实施例同样地，运算部6根据基于第二测定信 号计算出的到测定对象的背面的距离，判别测定位置是第一区域A1和第二区域 A2中的哪一个。

如图5、图6所示，在第三实施例中，构成为：在设于第一区域A1的第一 贯通孔71内保持有基准试样151的至少一部分。需要说明的是，在如图5、图 6所示的例子中，示例出基准试样151的全部保持于第一贯通孔71内的构成， 但也可为如下构成：仅基准试样151的一部分保持于第一贯通孔71内，其他部 分从基板载置台7的表面侧、背面侧的至少一方突出。

如此，通过设为在设于第一区域A1的第一贯通孔71内保持有基准试样151 的至少一部分的构成，运算部6可根据基于第二测定信号的到测定对象的背面 的距离，判别测定位置是第一区域A1和第二区域A2中的哪一个。即，在如图 5、图6所示的例子中，从第二探头2到基准试样151的背面的距离小于从第二 探头2到测定试样152的背面的距离。利用该距离关系，运算部6可根据基于 第二测定信号的到测定对象的背面的距离，判别测定位置是第一区域A1和第二 区域A2中的哪一个。

在第三实施例中，如图5、图6所示，在使基板载置台7朝与载置有测定试 样152、基准试样151的载置面大致平行的方向移动，使探头体与基板载置台7 的相对位置发生变化期间，运算部6在多个位置取得来自第二探头2的第二测 定信号。在运算部6识别到从第二探头2到测定对象的背面的距离变短的情况 下，如图5所示，判断测定位置在配置有基准试样151的第一区域A1，运算部 6执行第一测定模式。另一方面，在运算部6识别到从第二探头2到测定对象的 背面的距离变长的情况下，如图6所示，判断测定位置在配置有测定试样152 的第二区域A2，运算部6执行第二测定模式。

作为其他例子，也可构成为：运算部6具备存储部，存储部预先将第二距 离d2和第四距离d4所能采取的大概范围作为预测值进行存储。而且，也可构 成为：在基于来自第二探头2的第二测定信号，运算部6所计算出的值与所存 储的第二距离d2的预测值相近的情况下，运算部6执行第一测定模式，在与第 四距离d4的预测值相近的情况下，运算部6执行第二测定模式。需要说明的是， 也可为如下构成：运算部6不具备上述的存储部，运算部6可与将第二距离d2、 第四距离d4所能采取的大概范围作为预测值进行存储的服务器进行通信。

需要说明的是，在图5、图6中，例举了基板载置台7相对于载置有测定试 样152、基准试样151的载置面大致平行地移动的构成进行说明，但是也可为如 下构成：包括第一探头1和第二探头2的探头体相对于载置有测定试样152、基 准试样151的载置面大致平行地移动。

(第四实施例)

在第四实施例中，也与第二实施例、第三实施例同样地，运算部6根据基 于第二测定信号的到测定对象的背面的距离，判别测定位置是第一区域A1和第 二区域A2中的哪一个。

如图7、图8所示，在第四实施例中，构成为：基准试样151的至少一部分 从基板载置台7的背面突出。在图7、图8中，示例出基准试样151的全部保持 于基板载置台7的背面侧的构成，但也可为如下构成：基准试样151的一部分 从基板载置台7的背面突出，其他部分保持于第一贯通孔71内。或者，也可为 如下构成：基准试样151具有比第一贯通孔71的长度大的厚度t1，从基板载置 台7的表面以及背面突出。

如此，通过设为基准试样151的至少一部分从基板载置台7的背面突出的 构成，运算部6可根据基于第二测定信号的到测定对象的背面的距离，判别测 定位置是第一区域A1和第二区域A2中的哪一个。即，在如图7、图8所示的 例子中，从第二探头2到基准试样151的背面的距离小于从第二探头2到测定 试样152的背面的距离。利用该距离关系，运算部6可根据基于第二测定信号 的到测定对象的背面的距离，判别测定位置是第一区域A1和第二区域A2中的 哪一个。

在第四实施例中，如图7、图8所示，在使基板载置台7朝与载置有测定试 样152、基准试样151的载置面大致平行的方向移动，使探头体与基板载置台7 的相对位置发生变化期间，运算部6在多个位置取得来自第二探头2的第二测 定信号。在运算部6识别到从第二探头2到测定对象的背面的距离变短的情况 下，如图7所示，判断测定位置在配置有基准试样151的第一区域A1，运算部 6执行第一测定模式。另一方面，在运算部6识别到从第二探头2到测定对象的 背面的距离变长的情况下，如图8所示，判断测定位置在配置有测定试样152 的第二区域A2，运算部6执行第二测定模式。

作为其他例子，也可构成为：运算部6具备存储部，存储部预先将第二距 离d2和第四距离d4所能采取的大概范围作为预测值进行存储。而且，也可构 成为：在基于来自第二探头2的第二测定信号，运算部6所计算出的值与所存 储的第二距离d2的预测值相近的情况下，运算部6执行第一测定模式，在与第 四距离d4的预测值相近的情况下，运算部6执行第二测定模式。需要说明的是， 也可为如下构成：运算部6不具备上述的存储部，运算部6可与将第二距离d2、 第四距离d4所能采取的大概范围作为预测值进行存储的服务器进行通信。

需要说明的是，在图7、图8中，例举了基板载置台7相对于载置有测定试 样152、基准试样151的载置面大致平行地移动的构成进行说明，但是也可为如 下构成：包括第一探头1和第二探头2的探头体相对于载置有测定试样152、基 准试样151的载置面大致平行地移动。

(第五实施例)

在第五实施例中，运算部6根据基于第一测定信号的到测定对象的表面的 距离，判别测定位置是第一区域A1和第二区域A2中的哪一个。

如图9、图10所示，在第五实施例中，构成为：第二区域A2中的测定试 样152的载置面的高度与第一区域A1中的基准试样151的载置面的高度之差大 于基准试样151的厚度t1。由此，构成为：第二区域A2中的测定试样152的载 置面的高度一定高于基准试样151的表面的高度。因此，构成为：不取决于测 定试样152的厚度tx的值，第一距离d1大于第三距离d3。

在第五实施例中，如图9、图10所示，使基板载置台7朝载置有测定试样 152、基准试样151的载置面大致平行的方向移动，使探头体与基板载置台7的 相对位置发生变化期间，运算部6在多个位置取得来自第二探头2的第二测定 信号。在运算部6识别到从第一探头1到测定对象的表面的距离变长的情况下， 如图9所示，判断测定位置在配置有基准试样151的第一区域A1，运算部6执 行第一测定模式。另一方面，在运算部6识别到从第一探头1到测定对象的表 面的距离变短的情况下，如图10所示，判断测定位置在配置有测定试样152的 第二区域A2，运算部6执行第二测定模式。

作为其他例子，也可构成为：运算部6具备存储部，存储部预先将第一距 离d1和第三距离d3所能采取的大概范围作为预测值进行存储。而且，在基于 来自第一探头1的第一测定信号，运算部6所计算出的值与所存储的第一距离 d1的预测值相近的情况下，如图9所示，运算部6判断测定位置在配置有基准 试样151的第一区域A1，运算部6执行第一测定模式。此外，也可为如下构成： 在基于来自第一探头1的第一测定信号，运算部6所计算出的值与第三距离d3 的预测值相近的情况下，如图10所示，运算部6判断测定位置在配置有测定试 样152的第二区域A2，运算部6执行第二测定模式。需要说明的是，也可为如 下构成：运算部6不具备上述的存储部，运算部6可与将第一距离d1、第三距 离d3所能采取的大概范围作为预测值进行存储的服务器进行通信。

需要说明的是，在图9、图10中，例举了基板载置台7相对于载置有测定 试样152、基准试样151的载置面大致平行地移动的构成进行说明，但是也可为 如下构成：包括第一探头1和第二探头2的探头体相对于载置有测定试样152、 基准试样151的载置面大致平行地移动。

需要说明的是，在图9、10中，构成为：第二区域A2中的测定试样152的 载置面的高度与第一区域A1中的基准试样151的载置面的高度之差大于基准试 样151的厚度t1。也可与该构成相反，构成为：第一区域A1中的基准试样151 的载置面的高度与第二区域A2中的测定试样152的载置面的高度之差大于测定 试样152的厚度tx。

即，构成为：在测定试样152的厚度tx落入某种程度的范围内的情况下， 在第二区域A2中的测定试样152的载置面的高度与第一区域A1中的基准试样 151的载置面的高度之差大于该范围的情况下，第一区域A1中的基准试样151 的载置面的高度一定高于测定试样152的表面的高度。设为这样的构成，运算 部6也可根据基于第一测定信号的到测定对象的表面的距离，判别测定位置是 第一区域A1和第二区域A2中的哪一个。

(第六实施例)

在第六实施例中，也与第五实施例同样地，运算部6根据基于第一测定信 号的到测定对象的表面的距离，判别测定位置是第一区域A1和第二区域A2中 的哪一个。

如图5、图6所示，在第六实施例中，构成为：在设于第一区域A1的第一 贯通孔71内配置有基准试样151的表面。需要说明的是，在如图5、图6所示 的例子中，示例出基准试样151的全部保持于第一贯通孔71内的构成，但也可 为如下构成：基准试样151的表面配置于第一贯通孔71内，基准试样151的背 面从基板载置台7的背面突出。

如此，通过设为在设于第一区域A1的第一贯通孔71内配置有基准试样151 的表面的构成，运算部6可根据基于第一测定信号的到测定对象的表面的距离， 判别测定位置是第一区域A1和第二区域A2中的哪一个。即，若为基准试样151 的表面配置于第一贯通孔71内的构成，则可特意地设定为基准试样151的表面 的高度低于第二区域A2中的测定试样152的载置面的高度。由此，可设定为第 一距离d1一定比第三距离d3长。

在第六实施例中，如图5、图6所示，在使基板载置台7朝与载置有测定试 样152、基准试样151的载置面大致平行的方向移动，使探头体与基板载置台7 的相对位置发生变化期间，运算部6在多个位置取得来自第二探头2的第二测 定信号。在运算部6识别到从第一探头1到测定对象的表面的距离变长的情况 下，如图5所示，判断测定位置在配置有基准试样151的第一区域A1，运算部 6执行第一测定模式。另一方面，在运算部6识别到从第一探头1到测定对象的 表面的距离变短的情况下，如图6所示，判断测定位置在配置有测定试样152 的第二区域A2，运算部6执行第二测定模式。

作为其他例子，也可构成为：运算部6具备存储部，存储部预先将第一距 离d1和第三距离d3所能采取的大概范围作为预测值进行存储。而且，也可构 成为：在基于来自第一探头1的第一测定信号，运算部6所计算出的值与所存 储的第一距离d1的预测值相近的情况下，运算部6执行第一测定模式，在与第 三距离d3的预测值相近的情况下，运算部6执行第二测定模式。需要说明的是， 也可为如下构成：运算部6不具备上述的存储部，运算部6可与将第一距离d1、 第三距离d3所能采取的大概范围作为预测值进行存储的服务器进行通信。

需要说明的是，在图5、图6中，例举了基板载置台7相对于载置有测定试 样152、基准试样151的载置面大致平行地移动的构成进行说明，但是也可为如 下构成：包括第一探头1和第二探头2的探头体相对于载置有测定试样152、基 准试样151的载置面大致平行地移动。

(第七实施例)

在第七实施例中，也与第五实施例、第六实施例同样地，运算部6根据基 于第一测定信号的到测定对象的表面的距离，判别测定位置是第一区域A1和第 二区域A2中的哪一个。

如图11、图12所示，在第七实施例中，构成为：基准试样151的厚度t1 与测定试样152的厚度tx之差比因温度状态而产生的测定试样152的厚度tx的 变化量大。需要说明的是，在图11、图12中，示出基准试样151的厚度t1比 测定试样152的厚度tx小的例子，但与之相反，也可为如下构成：基准试样151 的厚度t1比测定试样152的厚度tx大。

如此，通过设为基准试样151的厚度t1与测定试样152的厚度tx之差比因 温度状态而产生的测定试样152的厚度tx的变化量大的构成，运算部6可根据 基于第一测定信号的到测定对象的表面的距离，判别测定位置是第一区域A1和 第二区域A2中的哪一个。

在第七实施例中，如图11、图12所示，使基板载置台7朝载置有测定试样 152、基准试样151的载置面大致平行的方向移动，使探头体与基板载置台7的 相对位置发生变化期间，运算部6在多个位置取得来自第二探头2的第二测定 信号。在运算部6识别到从第一探头1到测定对象的表面的距离变长的情况下， 如图11所示，判断测定位置在配置有基准试样151的第一区域A1，运算部6 执行第一测定模式。另一方面，在运算部6识别到从第一探头1到测定对象的 表面的距离变短的情况下，如图12所示，判断测定位置在配置有测定试样152 的第二区域A2，运算部6执行第二测定模式。

作为其他例子，也可构成为：运算部6具备存储部，存储部预先将第一距 离d1和第三距离d3所能采取的大概范围作为预测值进行存储。而且，也可构 成为：在基于来自第一探头1的第一测定信号，运算部6所计算出的值与所存 储的第一距离d1的预测值相近的情况下，运算部6执行第一测定模式，在与第 三距离d3的预测值相近的情况下，运算部6执行第二测定模式。需要说明的是， 也可为如下构成：运算部6不具备上述的存储部，运算部6可与将第一距离d1、 第三距离d3所能采取的大概范围作为预测值进行存储的服务器进行通信。

需要说明的是，在图11、图12中，例举了基板载置台7相对于载置有测定 试样152、基准试样151的载置面大致平行地移动的构成进行说明，但是也可为 如下构成：包括第一探头1和第二探头2的探头体相对于载置有测定试样152、 基准试样151的载置面大致平行地移动。

(第八实施例)

在上述的第一乃至第七实施例中，示例出基板载置台7具有载置有测定试 样152的第二区域A2和载置有基准试样151的第一区域A1的构成，在第八实 施例中，例举基板载置台7不具有载置有测定试样152的第二区域A2的构成进 行说明。

如图13所示，第八实施例中，测定试样152为片状的试样，朝第一方向延 伸。而且，厚度测定装置101构成为具有基板载置台7，该基板载置台7以在与 第一方向交叉的第二方向与片状的测定试样152相邻的方式配置，用于载置基 准试样151。

在第八实施例中，构成为：包括第一探头1和第二探头2的探头体能相对 于载置有基准试样151的载置面大致平行地沿第二方向从上述的第一区域A1移 动到片状的测定试样152。通过设为这样的构成，可切换测定对象。

运算部6例如也可构成为：通过根据基于第二测定信号的到测定对象的背 面的距离，判别测定位置是在第一区域A1还是在配置有片状的测定试样152的 区域，将第二测定模式与第一测定模式切换。或者，也可构成为：通过根据基 于第一测定信号的到测定对象的表面的距离，判别测定位置是在第一区域A1还 是在配置有片状的测定试样152的区域，将第二测定模式和第一测定模式切换。

需要说明的是，理想的是，在上述的第一乃至第八实施例中测定的测定试 样152由不透射从第一探头1、第二探头2照射的波长域的光的材料构成。理由 在于，不使从第一探头1照射的光与从第二探头2照射的光相互干涉。不过， 即使测定试样152为透射从第一探头1、第二探头2照射的光的一部分的材料， 也可得到本申请的效果。即，根据上述的厚度测定方法，无需实测第一探头1 与第二探头2之间的距离，因此能避免从第一探头1照射的光本身与从第二探 头2照射的光本身发生干涉，可谋求测定精度的提高。

需要说明的是，第一探头1以及第二探头2的焦点距离根据该探头所具有 的光学系统的构成等而限于规定的范围。由此，在上述的第一乃至第八实施例 中，理想的是如下构成：可根据测定的测定试样152的厚度tx所能采取的范围， 使第一探头1、第二探头2的至少一方沿各自的光轴方向移动。此外，通过根据 该第一探头1、第二探头2的焦点距离和光轴方向的位置，改变上述的第一距离 d1、第二距离d2的测定所使用的基准试样152的厚度t1，可使测定装置101可 测定的测定试样152的厚度tx的范围发生变化。

例如，如图14所示，也可构成为：将具有第一厚度t1的第一基准试样151A 和具有与第一厚度t1不同的第二厚度t2的第二基准试样151B载置于基板载置 台7，根据测定试样152的厚度tx，改变上述的第一距离d1、第二距离d2的测 定所使用的基准试样151。作为具体例子，也可构成为：在测定试样152的厚度 tx为10μm～1500μm的情况下，例如使用第一厚度t1为1mm的第一基准试样 151A，测定第一距离d1、第二距离d2，在测定试样152的厚度tx为4000μm～ 5500μm的情况下，例如使用第二厚度t2为5mm的第二基准试样151B，测定第 一距离d1、第二距离d2。作为测定对象的切换方法，可使第一探头1、第二探 头2的至少一方沿与基板载置台7的载置面交叉的方向(或者第一探头1、第二 探头2的光轴方向)移动，而且使包括第一探头1、第二探头2的探头体与基板 载置台7的至少任一方沿基板载置台7的载置面的面方向(或者与第一探头1 或第二探头2的光轴交叉的方向)移动。通过这样的构成，可将测定对象在第 一基准试样151A与第二基准试样151B切换。

需要说明的是，如图15所示，也可构成为：将如图14所示的第一基准试 样151A和第二基准试样151B设为一体。即，构成为：一个基准试样151在基 板载置台7中的载置面的面方向具有多个厚度。需要说明的是，在如图15所示 的例子中，示出基准试样151具有台阶形状的例子，但基准试样151的形状不 限于此，只要为在载置面的面方向具有多个厚度的构成，则可得到同样的效果。

Claims (18)

1.一种厚度测定装置，其特征在于，包括：

第一探头，输出与到测定对象的表面的距离相关的第一测定信号；

第二探头，与所述第一探头对置地配置，输出与到所述测定对象的背面的距离相关的第二测定信号；以及

运算部，使用所述第一测定信号和所述第二测定信号，计算出作为所述测定对象而配置于所述第一探头与所述第二探头之间的具有未知的厚度的测定试样的厚度，

对于所述运算部而言，

在所述第一探头与所述第二探头之间配置有作为所述测定对象的具有已知的厚度的基准试样的状态下，基于所述第一测定信号计算出第一距离，基于所述第二测定信号计算出第二距离，

在所述第一探头与所述第二探头之间配置有作为所述测定对象的所述测定试样的状态下，基于所述第一测定信号计算出第三距离，基于所述第二测定信号计算出第四距离，

将所述基准试样的厚度、所述第一距离以及所述第二距离设为加法要素，将所述第三距离以及所述第四距离设为减法要素，计算出所述测定试样的厚度，

根据基于所述第二测定信号计算出的到所述测定对象的背面的距离或基于所述第一测定信号计算出的到所述测定对象的表面的距离，判别测定位置是配置有所述基准试样的区域和配置有所述测定试样的区域中的哪一个。

2.根据权利要求1所述的厚度测定装置，其还包括：基板载置台，配置于所述第一探头与所述第二探头之间，

所述基板载置台包括：

第一区域，配置有所述基准试样；以及

第二区域，配置有所述测定试样，

通过使包括所述第一探头和所述第二探头的探头体与所述基板载置台的至少任一方的位置发生变化，使所述测定位置在所述第一区域与所述第二区域中切换。

3.根据权利要求2所述的厚度测定装置，其中，

所述运算部根据基于所述第二测定信号计算出的到所述测定对象的背面的距离，判别所述测定位置是所述第一区域和所述第二区域中的哪一个。

4.根据权利要求3所述的厚度测定装置，其中，

所述测定试样和所述基准试样载置于所述基板载置台，

所述第一区域中的所述基准试样的载置面的高度与所述第二区域中的所述测定试样的载置面的高度不同。

5.根据权利要求3所述的厚度测定装置，其中，

在设于所述第一区域的贯通孔内保持有所述基准试样的至少一部分。

6.根据权利要求3所述的厚度测定装置，其中，

在所述第一区域中，所述基准试样的至少一部分从所述基板载置台的背面突出。

7.根据权利要求2所述的厚度测定装置，其中，

所述运算部根据基于所述第一测定信号计算出的到所述测定对象的表面的距离，判别所述测定位置是所述第一区域和所述第二区域中的哪一个。

8.根据权利要求7所述的厚度测定装置，其中，

所述测定试样和所述基准试样载置于所述基板载置台，

所述第一区域中的所述基准试样的载置面的高度减去所述第二区域中的所述测定试样的载置面的高度之差比所述测定试样的厚度大。

9.根据权利要求7所述的厚度测定装置，其中，

所述测定试样和所述基准试样载置于所述基板载置台，

所述第二区域中的所述测定试样的载置面的高度减去所述第一区域中的所述基准试样的载置面的高度之差比所述基准试样的厚度大。

10.根据权利要求7所述的厚度测定装置，其中，

在设于所述第一区域的贯通孔内配置有所述基准试样的表面。

11.根据权利要求7所述的厚度测定装置，其中，

所述基准试样的厚度与所述测定试样的厚度之差比因温度状态而产生的所述测定试样的厚度的变化量大。

12.根据权利要求1所述的厚度测定装置，其中，

所述测定试样为朝第一方向延伸的片状的试样，

所述厚度测定装置还包括：基板载置台，配置于所述第一探头与所述第二探头之间，

所述基板载置台包括载置有所述基准试样的第一区域，

使包括所述第一探头和所述第二探头的探头体的位置沿与所述第一方向交叉的第二方向从所述第一区域移动到所述测定试样，由此切换所述测定对象。

13.根据权利要求1所述的厚度测定装置，其还包括：

基板载置台，配置于所述第一探头与所述第二探头之间，

所述基准试样包括：具有第一厚度的第一基准试样和具有与所述第一厚度不同的第二厚度的第二基准试样，

所述第一基准试样以及所述第二基准试样载置于所述基板载置台的载置面，

根据所述测定试样的厚度所能采取的范围，

使所述第一探头与所述第二探头的至少任一方朝与所述载置面交叉的方向移动，而且

使包括所述第一探头和所述第二探头的探头体与所述基板载置台的至少任一方朝所述载置面的面方向移动，所述测定对象在第一基准试样与所述第二基准试样切换。

14.根据权利要求13所述的厚度测定装置，其中，

所述第一基准试样与所述第二基准试样构成为一体。

15.一种厚度测定方法，其为使用厚度测定装置的厚度测定方法，所述厚度测定装置包括：第一探头，输出与到测定对象的表面的距离相关的第一测定信号；以及第二探头，与所述第一探头对置地配置，输出与到所述测定对象的背面的距离相关的第二测定信号，该厚度测定方法的特征在于，

在所述第一探头与所述第二探头之间配置有作为所述测定对象的具有已知的厚度的基准试样的状态下，基于所述第一测定信号计算出第一距离，基于所述第二测定信号计算出第二距离，

在所述第一探头与所述第二探头之间配置有作为所述测定对象的具有未知的厚度的测定试样的状态下，基于所述第一测定信号计算出第三距离，基于所述第二测定信号计算出第四距离，

将所述基准试样的厚度、所述第一距离以及所述第二距离设为加法要素，将所述第三距离以及所述第四距离设为减法要素，计算出所述测定试样的厚度，

根据基于所述第二测定信号计算出的到所述测定对象的背面的距离或基于所述第一测定信号计算出的到所述测定对象的表面的距离，判别测定位置是配置有所述基准试样的区域和配置有所述测定试样的区域中的哪一个。

16.根据权利要求15所述的厚度测定方法，其中，

所述厚度测定装置还包括：基板载置台，配置于所述第一探头与所述第二探头之间，

所述基板载置台包括：第一区域，配置有所述基准试样；第二区域，配置有所述测定试样，

通过使包括所述第一探头和所述第二探头的探头体与所述基板载置台的至少任一方的位置发生变化，使所述测定位置在所述第一区域与所述第二区域切换。

17.根据权利要求16所述的厚度测定方法，其中，

根据基于所述第二测定信号计算出的到所述测定对象的背面的距离，判别所述测定位置是所述第一区域和所述第二区域中的哪一个。

18.根据权利要求16所述的厚度测定方法，其中，

根据基于所述第一测定信号计算出的到所述测定对象的表面的距离，判别所述测定位置是所述第一区域和所述第二区域中的哪一个。