JP2000111327A - 平板の平坦度測定装置 - Google Patents

平板の平坦度測定装置

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JP2000111327A
JP2000111327A JP10281499A JP28149998A JP2000111327A JP 2000111327 A JP2000111327 A JP 2000111327A JP 10281499 A JP10281499 A JP 10281499A JP 28149998 A JP28149998 A JP 28149998A JP 2000111327 A JP2000111327 A JP 2000111327A
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optical system
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dimensional
light
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JP10281499A
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English (en)
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Toyoki Kanzaki
豊樹 神▲崎▼
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Horiba Ltd
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Horiba Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定対象面が鏡面、粗面のいずれであって
も、その平坦度を精度よく測定することができる平板の
平坦度測定装置を提供すること。 【解決手段】 測定対象の平板2を載置する検査ステー
ジ1の上面側に、平板2に対して斜め上方から光4を照
射する照射光学系3と、前記照射により平板2において
生じた反射光10を受光する受光光学系9とを設け、前
記両光学系3,9の光路内にマスク部材として二次元シ
ャッターアレイ7,12を設け、さらに、受光光学系9
の二次元シャッターアレイ12の後方に二次元光検出器
アレイ13を設け、前記検査ステージ1に載置される平
板2の被測定面2aが鏡面であるときは、照射光学系3
の二次元シャッターアレイ7をピンホールアレイとする
とともに、受光光学系9の二次元シャッターアレイ12
を開放した状態で測定を行い、前記被測定面2aが粗面
であるときは、前記両シャッターアレイ7,12をとも
に縞状にした状態で測定を行うようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えばウェーハ
など平板の平坦度を測定する装置に関する。
【0002】
【従来の技術およびその問題点】例えば、ウェーハなど
平板の平坦度を測定する装置として、フィゾー干渉計
(Fizeau interferometer)より
なる平坦度測定装置が公知であるが、この種の測定装置
においては、測定対象面からの反射光をも必要とすると
ころから、平板の測定対象面がそれほど鏡面ではない所
謂粗面であるものはその面状態を測定できず、例えば研
磨過程におけるウェーハの面状態を測定する場合には、
別の装置を必要としていた。
【0003】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、測定対象面が鏡面、粗面のいず
れであっても、その平坦度を精度よく測定することがで
きる平板の平坦度測定装置を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の平板の平坦度測定装置は、測定対象であ
る平板を載置する検査ステージの上面側に、平板に対し
て斜め上方から光を照射する照射光学系と、前記照射に
より平板において生じた反射光を受光する受光光学系と
を設け、前記両光学系の光路内にマスク部材として二次
元シャッターアレイを設け、さらに、受光光学系の二次
元シャッターアレイの後方に二次元光検出器アレイを設
け、前記検査ステージに載置される平板の被測定面が鏡
面であるときは、照射光学系の二次元シャッターアレイ
をピンホールアレイとするとともに、受光光学系の二次
元シャッターアレイを開放した状態で測定を行い、前記
被測定面が粗面であるときは、前記両シャッターアレイ
をともに縞状にした状態で測定を行うようにしている。
【0005】上記平板の平坦度測定装置においては、照
射光学系および受光光学系のそれぞれに、例えば液晶シ
ャッターのような二次元シャッターアレイを設け、被測
定面が鏡面のときと粗面のときとにおいてそれぞれ二次
元シャッターアレイの開放状態を切換えるようにしてい
るので、被測定面が鏡面のときも粗面のときも測定が可
能になり、鏡面のときは平坦度を、粗面のときは面状態
をそれぞれ精度よく測定することができる。
【0006】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を、図面を参照
しながら説明する。図1は、この発明の平板の平坦度測
定装置(以下、単に測定装置という)の光学的構成を概
略的に示すもので、この図において、1は測定対象とし
ての例えばウェーハなどのような平板(以下、サンプル
という)2を水平な状態で載置する検査ステージであ
る。
【0007】3は前記サンプル2の上面(被測定面)2
aに対してその斜め上方からレーザ光4を照射する照射
光学系で、レーザ光源5、レーザ光4を適宜拡大する拡
大用レンズ6、マスク部材としての二次元シャッターア
レイ7、コリメータレンズ8をこの順に設けてなる。
【0008】9は前記照射光学系3によるレーザ光4の
サンプル表面2aへの照射によりサンプル表面2aにお
いて生じた反射光10を受光する受光光学系で、照射光
学系3と同様にサンプル表面2a側に設けられている。
この受光光学系9は、サンプル2の表面において反射し
た光10の径を縮小するレンズ11、マスク部材として
の二次元シャッターアレイ12、二次元光検出器アレイ
13をこの順に設けてなる。
【0009】そして、前記二次元シャッターアレイ7,
12は、例えば液晶シャッターよりなり、その光の通過
する部分が、適宜の制御信号によって全面開放したり、
縞状に開放したり、ピンホールアレイとなるものであ
る。また、前記二次元光検出器アレイ13は、例えばC
CDカメラからなり、その出力は図示していない信号処
理装置に入力される。
【0010】上記構成の測定装置においては、照射光学
系3のレーザ光源5を発したレーザ光4は、拡大用レン
ズ6によって所定の大きさのビームに拡大され、液晶シ
ャッター7を経てコリメーターレンズ8に至り、平行な
光となって検査ステージ1上のサンプル2に対して所定
の入射角αで入射し、サンプル2全面を照射する。そし
て、この照射によって生じた光10は、反射光学系9に
おいて、縮小レンズ11によって所定の径に縮小され、
二次元シャッターアレイ12を経てCCDカメラ13に
入射する。
【0011】そして、前記検査ステージ1にサンプル2
として被測定面2aが鏡面のウェーハを載置した場合、
照射光学系3の二次元シャッターアレイ7を、図2中の
(A)に示すように、ピンホールアレイとするととも
に、受光光学系9の二次元シャッターアレイ12を全て
開放すると、このときの測定装置の光学系は、ハルトマ
ン法における光学系と等価なものとなる。したがって、
上述のようにして照射光学系3によってウェーハ2の被
測定面2aにレーザ光4を照射し、そのときCCDカメ
ラ13によって得られる光点の移動によってウェーハ2
の被測定面2aの平坦度を測定することができる。な
お、図2において、14はピンホールを構成するための
開口である。
【0012】また、前記検査ステージ1にサンプル2と
して被測定面2aが粗面のウェーハを載置した場合、照
射光学系3および受光光学系9にそれぞれ設けられた二
次元シャッターアレイ7,12を、図2中の(B)に示
すように、縞状にすると、このときの測定装置の光学系
はモアレ装置における光学系となる。 したがって、上
述のようにして照射光学系3によってウェーハ2の被測
定面2aにレーザ光4を照射し、そのときCCDカメラ
13によって得られる縞の形状から、ウェーハ2の被測
定面2aにおける高さ、すなわち、面状態を知ることが
できる。これについて、図3を参照しながら詳しく説明
する。なお、図2において、15,16はそれぞれ開
口、遮蔽部で、これらによって所定の縞が形成される。
【0013】図3は、モアレの説明図で、上述のよう
に、マスク(シャッターアレイ7)を縞状にしたこと
で、図3に示すように、平行平板状の光4’(紙面に垂
直な方向に光の板がある)がウェーハ2に照射され、こ
れによってウェーハ2上には光の線が描かれる。これを
縞状のマスク7を通してみると、図中の符号10’で示
す見込んでいるラインのように見える範囲が限定され
る。このとき、ウェーハ2上に照射された光4’の縞の
間隔と見込むライン10’の間隔とが一致し、かつウェ
ーハ2が平坦であれば、全面で明るく見えるか暗く見え
るかである。
【0014】ところが、図3中において、太い仮想線
2’で示すようにウェーハが曲がっていると、照射ライ
ン4’と見込むライン10’が一致する○印の部分は明
るく、一致しない△印の部分は暗く見える。これが紙面
に垂直な方向にもばらつきがあれば(例えば、一番高い
ところの○印の奥が低くなっていると、そこでは低くな
るにしたがって段々暗くなっていく)、明るさが変化す
る。このようにして、ウェーハ2の高さによって明暗の
変化が生じ、CCDカメラ13において縞として捉えら
れる。この縞を解析することにより、ウェーハ2の被測
定面2aの高さ、すなわち、面状態を知ることができ
る。
【0015】上記測定装置においては、照射光学系3お
よび受光光学系9のそれぞれに、例えば液晶シャッター
7,12を設け、ウェーハ2の被測定面2aが鏡面のと
きと粗面のときとにおいてそれぞれ液晶シャッター7,
12の開放状態を切換えるようにしているので、被測定
面2aが鏡面のときも粗面のときも測定が可能になり、
鏡面のときは平坦度を、粗面のときは面状態をそれぞれ
精度よく測定することができる。
【0016】したがって、ウェーハの露光工程や、ウェ
ーハの出荷/受入検査における鏡面ウェーハの面測定の
みならず、ウェーハの製造過程における粗面ウェーハの
面状態の推移の測定をも同じ測定装置で測定することが
できる。
【0017】なお、液晶シャッター7,12によるマス
クにおける孔の大きさや配列状態および縞状態は、測定
精度や速度によって適宜選択してもよいことはいうまで
もない。
【0018】また、前記測定装置は、ウェーハの測定の
みならず、例えばレティクルやマスクなど他の種々の平
板の測定に利用できることはいうまでもない。
【0019】
【発明の効果】この発明の測定装置によれば、被測定面
が鏡面のときも粗面のときも測定が可能になり、鏡面の
ときは平坦度を、粗面のときは面状態をそれぞれ精度よ
く測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の平板の平坦度測定装置の光学的構成
を概略的に示す図である。
【図2】動作説明図である。
【図3】モアレの説明図である。
【符号の説明】
1…検査ステージ、2…平板、2a…被測定面、3…照
射光学系、4…照射光、7,12…二次元シャッターア
レイ、9…受光光学系、10…反射光。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定対象である平板を載置する検査ステ
    ージの上面側に、平板に対して斜め上方から光を照射す
    る照射光学系と、前記照射により平板において生じた反
    射光を受光する受光光学系とを設け、前記両光学系の光
    路内にマスク部材として二次元シャッターアレイを設
    け、さらに、受光光学系の二次元シャッターアレイの後
    方に二次元光検出器アレイを設け、前記検査ステージに
    載置される平板の被測定面が鏡面であるときは、照射光
    学系の二次元シャッターアレイをピンホールアレイとす
    るとともに、受光光学系の二次元シャッターアレイを開
    放した状態で測定を行い、前記被測定面が粗面であると
    きは、前記両シャッターアレイをともに縞状にした状態
    で測定を行うようにしたことを特徴とする平板の平坦度
    測定装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103308008A (zh) * 2013-06-21 2013-09-18 中国科学院上海技术物理研究所 一种低温状态下元件平面度的测量装置及方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103308008A (zh) * 2013-06-21 2013-09-18 中国科学院上海技术物理研究所 一种低温状态下元件平面度的测量装置及方法

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