JP2000121324A - 厚さ測定装置 - Google Patents
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- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
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- G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 被測定面に透明膜がある物体であっても、正
確にその厚さを測定でき、しかも被測定物にダメージを
与えない厚さ測定装置を提供する。 【解決手段】 被測定物の表面に幅にスリット光を照射
し、テレビカメラで撮像し、透明膜表面からの反射像を
画像処理によって識別して被測定物表面の位置を測定
し、被測定物の裏面位置は、レーザ変位計で裏面位置を
測定し、ウェハ表面位置と、ウェハ裏面位置から被測定
物の厚さを算出するようにした。
確にその厚さを測定でき、しかも被測定物にダメージを
与えない厚さ測定装置を提供する。 【解決手段】 被測定物の表面に幅にスリット光を照射
し、テレビカメラで撮像し、透明膜表面からの反射像を
画像処理によって識別して被測定物表面の位置を測定
し、被測定物の裏面位置は、レーザ変位計で裏面位置を
測定し、ウェハ表面位置と、ウェハ裏面位置から被測定
物の厚さを算出するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は厚さ測定装置に関
し、特に半導体ウェハ等の透明部分を有するものの厚さ
を測定する装置に関するものである。
し、特に半導体ウェハ等の透明部分を有するものの厚さ
を測定する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、半導体ウェハは裏面研削の前後
には、８００〜１００μｍ程度のウェハ厚さを１μｍ程
度の精度で測定することが求められている。
には、８００〜１００μｍ程度のウェハ厚さを１μｍ程
度の精度で測定することが求められている。
【０００３】従来、このような半導体ウェハの厚さを測
定する方法としては、２個の電気マイクロメータでウェ
ハの表裏面から接触子を押当てて、表裏面の位置を計測
し、ウェハ厚さを測定する方法があった。
定する方法としては、２個の電気マイクロメータでウェ
ハの表裏面から接触子を押当てて、表裏面の位置を計測
し、ウェハ厚さを測定する方法があった。
【０００４】しかし、この方法ではウェハに電気マイク
ロメータの接触子が一定の圧力で押し付けられるため、
特に電子回路が焼付けられた表面側では被測定部がダメ
ージを受ける為、被測定部は捨ててしまわなければなら
ない欠点があった。
ロメータの接触子が一定の圧力で押し付けられるため、
特に電子回路が焼付けられた表面側では被測定部がダメ
ージを受ける為、被測定部は捨ててしまわなければなら
ない欠点があった。
【０００５】他の方法としては図５に示すように上下２
個三角測量方式レーザ変位計を設置し、この間に半導体
ウェハを位置決めして各々三角測量方式レーザ変位計の
測定値からウェハの厚さを算出する方法があった。この
三角測量方式レーザ変位計は変位センサとして、ＰＳＤ
（ポジションセンシティブデバイス、以下ＰＳＤと記
す。）が使われている。このＰＳＤは、高抵抗シリコン
半導体表面にＰＮ接合を成す抵抗層があって光電効果を
有し、光が入射すると、抵抗層の両端に、光量と入射位
置に応じた光電流が発生して、入射光の重心位置を検出
する働きがある。
個三角測量方式レーザ変位計を設置し、この間に半導体
ウェハを位置決めして各々三角測量方式レーザ変位計の
測定値からウェハの厚さを算出する方法があった。この
三角測量方式レーザ変位計は変位センサとして、ＰＳＤ
（ポジションセンシティブデバイス、以下ＰＳＤと記
す。）が使われている。このＰＳＤは、高抵抗シリコン
半導体表面にＰＮ接合を成す抵抗層があって光電効果を
有し、光が入射すると、抵抗層の両端に、光量と入射位
置に応じた光電流が発生して、入射光の重心位置を検出
する働きがある。
【０００６】今、図５に示すような透明膜１０１を有す
るウェハ１０の厚さを測定する場合、レーザ変位計１４
−１において、レーザー光線はレーザー光線発振器１４
１からウエハ１０に照射される。透明膜１０１の表面１
０２から反射してくるレーザー光１４５と透明膜１０１
の底面１０３から反射して来るレーザー光１４６の２点
がＰＳＤ１４３−１上に結像する。すると、ＰＳＤ１４
３−１はこの２点１４５、１４６の光量と位置から決ま
る光の重心位置をウェハ１０１の表面位置として検出し
てしまう。従ってこのような場合には、例えば、１０μ
ｍの透明膜がある場合には数μｍ程度の厚さ測定誤差が
発生してしまうという重大な問題があった。なお、図６
において、１４−２はウエハ１０裏面側の三角測量方式
レーザ変位計、１４３−２は裏側のＰＳＤである。
るウェハ１０の厚さを測定する場合、レーザ変位計１４
−１において、レーザー光線はレーザー光線発振器１４
１からウエハ１０に照射される。透明膜１０１の表面１
０２から反射してくるレーザー光１４５と透明膜１０１
の底面１０３から反射して来るレーザー光１４６の２点
がＰＳＤ１４３−１上に結像する。すると、ＰＳＤ１４
３−１はこの２点１４５、１４６の光量と位置から決ま
る光の重心位置をウェハ１０１の表面位置として検出し
てしまう。従ってこのような場合には、例えば、１０μ
ｍの透明膜がある場合には数μｍ程度の厚さ測定誤差が
発生してしまうという重大な問題があった。なお、図６
において、１４−２はウエハ１０裏面側の三角測量方式
レーザ変位計、１４３−２は裏側のＰＳＤである。
【０００７】さらに別の方法として三角測量方式レーザ
変位計の代わりに静電容量型変位センサを用いる方式も
ある。しかし、この方法も透明膜が絶縁層である為に透
明膜の厚さを含んだウェハ厚さを正確に測定できない問
題があった。
変位計の代わりに静電容量型変位センサを用いる方式も
ある。しかし、この方法も透明膜が絶縁層である為に透
明膜の厚さを含んだウェハ厚さを正確に測定できない問
題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】これらの従来技術はウ
ェハにダメージを与えたり、透明膜がある場合に正確な
ウェハ厚さを測定できないという欠点があった。
ェハにダメージを与えたり、透明膜がある場合に正確な
ウェハ厚さを測定できないという欠点があった。
【０００９】本発明はこれらの欠点を除去し、被測定物
の表面に透明膜があっても正確に厚さ測定でき、また被
測定物にダメージを与える事なく、被測定物の厚さを測
定できる装置を提供することを目的とする。
の表面に透明膜があっても正確に厚さ測定でき、また被
測定物にダメージを与える事なく、被測定物の厚さを測
定できる装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成する為、透明膜があっても透明膜の表面からの反射光
を認識し、透明膜表面の位置を測定できるようにして、
ウェハ厚さを正確に測定できるようにしたものである。
すなわち、本発明は、被測定物の第１の面（すなわち、
透明膜のない面）の位置を計測する第１の位置測定手段
と、被測定物の第２の面（すなわち、透明膜のある面）
にスリット光を投射するスリット光源と、投射したスリ
ット光をその反射方向から撮像するテレビカメラ装置
と、このテレビカメラ装置で撮像した映像信号を前記ス
リット光の長手方向に積分し、かつ積分した画像データ
のスリット幅方向の重心位置を算出することにより、被
測定物の第２の面の位置を計測する第２の位置測定手段
を有し、第１の位置計測手段で計測した第１の面の位置
と、前記第２の位置測定手段により求めた第２の面の位
置とから前記被測定物の厚さを算出するものである。前
記テレビカメラはラインセンサカメラでもよく、この場
合は積分手段は不要となる。被測定物に透明膜がある場
合に、この透明膜表面からの反射光を認識する為に、例
えば、幅が１μｍ程度の非常に細いスリット光を斜方向
（一例として入射角４５°）から投射する。被検査物の
表面に投射されたスリット光は、透明膜がある場合には
透明膜表面で反射すると共に透明膜中にも入り、透明膜
底でも反射する。反射光は、反射方向（一例として反射
角４５°）から、テレビカメラで撮像するが、被検査物
表面（すなわち、透明膜表面）と透明膜底面の２ケ所で
反射したスリット光は、スリット幅が透明膜厚さ、例え
ば、数μｍ〜１０μｍに比べて充分小さい為に２本の分
離したスリット像として捉える事ができる。分離した２
本のスリット像から、透明膜表面側の反射スリット像を
画像処理によって識別し、その位置を計測するようにし
ている。一方、被検査物が、裏面に透明膜のように反射
光が２重になったり、光が膜の中に入り込んだりする層
がなく、平坦な場合には、単一表面からの反射光の位置
を高精度に測定できる三角測量方式レーザ変位計で、裏
面位置を測定する。
成する為、透明膜があっても透明膜の表面からの反射光
を認識し、透明膜表面の位置を測定できるようにして、
ウェハ厚さを正確に測定できるようにしたものである。
すなわち、本発明は、被測定物の第１の面（すなわち、
透明膜のない面）の位置を計測する第１の位置測定手段
と、被測定物の第２の面（すなわち、透明膜のある面）
にスリット光を投射するスリット光源と、投射したスリ
ット光をその反射方向から撮像するテレビカメラ装置
と、このテレビカメラ装置で撮像した映像信号を前記ス
リット光の長手方向に積分し、かつ積分した画像データ
のスリット幅方向の重心位置を算出することにより、被
測定物の第２の面の位置を計測する第２の位置測定手段
を有し、第１の位置計測手段で計測した第１の面の位置
と、前記第２の位置測定手段により求めた第２の面の位
置とから前記被測定物の厚さを算出するものである。前
記テレビカメラはラインセンサカメラでもよく、この場
合は積分手段は不要となる。被測定物に透明膜がある場
合に、この透明膜表面からの反射光を認識する為に、例
えば、幅が１μｍ程度の非常に細いスリット光を斜方向
（一例として入射角４５°）から投射する。被検査物の
表面に投射されたスリット光は、透明膜がある場合には
透明膜表面で反射すると共に透明膜中にも入り、透明膜
底でも反射する。反射光は、反射方向（一例として反射
角４５°）から、テレビカメラで撮像するが、被検査物
表面（すなわち、透明膜表面）と透明膜底面の２ケ所で
反射したスリット光は、スリット幅が透明膜厚さ、例え
ば、数μｍ〜１０μｍに比べて充分小さい為に２本の分
離したスリット像として捉える事ができる。分離した２
本のスリット像から、透明膜表面側の反射スリット像を
画像処理によって識別し、その位置を計測するようにし
ている。一方、被検査物が、裏面に透明膜のように反射
光が２重になったり、光が膜の中に入り込んだりする層
がなく、平坦な場合には、単一表面からの反射光の位置
を高精度に測定できる三角測量方式レーザ変位計で、裏
面位置を測定する。
【００１１】また、本発明は透明層の厚みのみを測定す
るともできる。すなわち、透明層を表面に有する被測定
物に対し、スリット光を斜方向から投射するスリット光
源と、前記被測定物の透明層表面と該透明層の下の反射
層からの２つのスリット反射光を、その反射方向から撮
像するテレビカメラ装置と、該テレビカメラ装置で撮像
した映像信号を２つのスリット反射光の長手方向にそれ
ぞれ積分し、かつ積分した画像データのスリット光の幅
方向の重心位置を算出することにより、前記被測定物の
透明層表面の位置と前記反射層の表面（すなわち、透明
層の裏面）の位置を計測する位置測定手段により、それ
ぞれの位置を求める。この透明層表面の位置と前記反射
層の表面の位置から透明層の厚さを算出する。
るともできる。すなわち、透明層を表面に有する被測定
物に対し、スリット光を斜方向から投射するスリット光
源と、前記被測定物の透明層表面と該透明層の下の反射
層からの２つのスリット反射光を、その反射方向から撮
像するテレビカメラ装置と、該テレビカメラ装置で撮像
した映像信号を２つのスリット反射光の長手方向にそれ
ぞれ積分し、かつ積分した画像データのスリット光の幅
方向の重心位置を算出することにより、前記被測定物の
透明層表面の位置と前記反射層の表面（すなわち、透明
層の裏面）の位置を計測する位置測定手段により、それ
ぞれの位置を求める。この透明層表面の位置と前記反射
層の表面の位置から透明層の厚さを算出する。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下本発明を、ウエハの厚み測定
の実施例について、図１から図３を用いて説明する。
の実施例について、図１から図３を用いて説明する。
【００１３】図１は本発明装置の全体構成を示す外観斜
視図、図２は厚さ計測部を示す詳細断面図、図３はテレ
ビカメラで得られる画像を示す図、図４は画像データか
ら位置を求める方法を示す説明図である。
視図、図２は厚さ計測部を示す詳細断面図、図３はテレ
ビカメラで得られる画像を示す図、図４は画像データか
ら位置を求める方法を示す説明図である。
【００１４】本発明装置は、計測部１、カセット部２、
ロボット部３、コンピュータ４で構成されている。計測
部１はＣ形をしたフレーム１１にスリット光源１２、テ
レビカメラ１３、レーザ変位計１４が取付けられてい
る。ウエハ表面側の計測用テレビカメラ１３は、Ａ／Ｄ
変換器１５に接続されており、さらにＡ／Ｄ変換器１５
からはメモリ１６を介してコンピュータ４へと接続され
ている。カセット部２にはカセット２１が置かれてい
る。カセット２１内にはウエハ１０が収納されている。
ロボット３はロボット制御部３１に接続されており、ロ
ボット制御部３１の制御により、腕３２がウェハ１０を
搬送、位置決めする。ウエハの場合、その裏面は素材の
平滑な研削仕上面であって、透明膜がない。このため、
平滑な単一表面からの反射光の位置を高精度に測定でき
る従来からの三角測量方式レーザ変位計１４−２で、裏
面位置を測定するようにしている。
ロボット部３、コンピュータ４で構成されている。計測
部１はＣ形をしたフレーム１１にスリット光源１２、テ
レビカメラ１３、レーザ変位計１４が取付けられてい
る。ウエハ表面側の計測用テレビカメラ１３は、Ａ／Ｄ
変換器１５に接続されており、さらにＡ／Ｄ変換器１５
からはメモリ１６を介してコンピュータ４へと接続され
ている。カセット部２にはカセット２１が置かれてい
る。カセット２１内にはウエハ１０が収納されている。
ロボット３はロボット制御部３１に接続されており、ロ
ボット制御部３１の制御により、腕３２がウェハ１０を
搬送、位置決めする。ウエハの場合、その裏面は素材の
平滑な研削仕上面であって、透明膜がない。このため、
平滑な単一表面からの反射光の位置を高精度に測定でき
る従来からの三角測量方式レーザ変位計１４−２で、裏
面位置を測定するようにしている。
【００１５】以下この動作について説明する。ロボット
３の腕３２がカセット２１に収納されているウェハ１０
を取出して移動し、計測部１に位置決めする。
３の腕３２がカセット２１に収納されているウェハ１０
を取出して移動し、計測部１に位置決めする。
【００１６】ウェハ１０上の厚みを計測する位置は、例
えばウェハ中央部とウェハ１０の左右、上下の端から１
０ｍｍ程度内側の計５個所であり、ロボット３が、この
ウェハ１０上の５個所を計測部に順次位置決めしてウェ
ハ厚さを計測する。
えばウェハ中央部とウェハ１０の左右、上下の端から１
０ｍｍ程度内側の計５個所であり、ロボット３が、この
ウェハ１０上の５個所を計測部に順次位置決めしてウェ
ハ厚さを計測する。
【００１７】ウェハ１０が計測部に位置決めされると、
スリット光源１２は光源１２１から光をスリット１２２
に照射し、このスリット像がレンズ１２３によって、ウ
エハ１０に対して入射角度４５°の方向から投射する。
このスリット光は厚さ約１０μｍのウェハ１０の透明膜
１０１の表面１０２及び底面１０３に結像する。ウェハ
透明膜の表面１０２及び底面１０３のスリット像は反射
角度４５°の方向に反射して、テレビカメラ１３の結像
レンズ１３１によってＣＣＤ１３２に図３に示すような
２本のスリット像１３４、１３５として結像する。スリ
ット像１３４と１３５の間隔は、スリット光を入射角度
４５°の方向から入射し、その反射光を４５°の方向か
ら撮像したため、透明膜１０１の厚さ１０μｍと同じ値
１０μｍとなる。従ってテレビカメラ１３は図３に示す
ような１０μｍ間隔の２本のスリット像１３４、１３５
を撮像する。テレビカメラ１３で撮像した映像信号はＡ
／Ｄ変換器１５に送られ、デジタル信号として出力さ
れ、メモリ１６に格納される。 コンピュータ４はメモ
リ１６に格納された画像データを読み出し、水平走査ラ
イン毎の画像データを垂直方向に積分する。この積分し
たデータを横軸をＸ軸として位置、縦軸をＹ軸として光
量をとって図示すれば、図４の４１、４２のような急峻
なピークを持つ２本の山形カーブとなる。次にコンピュ
ータ４はピークを持つ２つの光量データブロック４１、
４２について、４１のデータブロックのある位置の区間
をａｂ、４２のデータブロックのある区間をｃｄ、と
し、
スリット光源１２は光源１２１から光をスリット１２２
に照射し、このスリット像がレンズ１２３によって、ウ
エハ１０に対して入射角度４５°の方向から投射する。
このスリット光は厚さ約１０μｍのウェハ１０の透明膜
１０１の表面１０２及び底面１０３に結像する。ウェハ
透明膜の表面１０２及び底面１０３のスリット像は反射
角度４５°の方向に反射して、テレビカメラ１３の結像
レンズ１３１によってＣＣＤ１３２に図３に示すような
２本のスリット像１３４、１３５として結像する。スリ
ット像１３４と１３５の間隔は、スリット光を入射角度
４５°の方向から入射し、その反射光を４５°の方向か
ら撮像したため、透明膜１０１の厚さ１０μｍと同じ値
１０μｍとなる。従ってテレビカメラ１３は図３に示す
ような１０μｍ間隔の２本のスリット像１３４、１３５
を撮像する。テレビカメラ１３で撮像した映像信号はＡ
／Ｄ変換器１５に送られ、デジタル信号として出力さ
れ、メモリ１６に格納される。 コンピュータ４はメモ
リ１６に格納された画像データを読み出し、水平走査ラ
イン毎の画像データを垂直方向に積分する。この積分し
たデータを横軸をＸ軸として位置、縦軸をＹ軸として光
量をとって図示すれば、図４の４１、４２のような急峻
なピークを持つ２本の山形カーブとなる。次にコンピュ
ータ４はピークを持つ２つの光量データブロック４１、
４２について、４１のデータブロックのある位置の区間
をａｂ、４２のデータブロックのある区間をｃｄ、と
し、
【００１８】
【数１】
【００１９】の演算処理を行って重心位置を算出する。
さらにコンピュータ４はこの重心位置４４，４５のう
ち、透明膜表面１０２から反射して来るスリット像のデ
ータは必ず図４で示す場合に右側に出て来るため、この
側のデータをウェハ１０の表面位置として算出する。ウ
ェハ１０の裏面側には三角測量方式レーザ変位計１４−
２が設置されており、半導体レーザ１４１からレーザビ
ームが照射され、ウェハ裏面１０４に結像する。結像し
たレーザビームスポット像は、結像レンズ１４２で集光
しＰＳＤ１４３−２上に結像する。ウェハ１０の裏面１
０４はウェハ素材を平滑に研削仕上した面であり、ウェ
ハ表面のように透明膜やレジスト膜がなく、ウェハ裏面
１０４から反射して来る光が２個になる事はない。ＰＳ
Ｄ１４３−２の結像点は一点となる。ＰＳＤ１４３−２
はウェハ裏面から反射して、結像した一点の位置からウ
ェハ裏面位置１０４を検出する。こうして、三角測量方
式レーザ変位計１４−２がウェハ裏面位置１０４を測定
し、その位置データをコンピュータ４に出力する。こう
してウエハ表面および裏面の位置データを得るが、計測
部１に対してウエハ１０が同一位置に位置決めされると
は限らないため、次のような処理をする。もしも、ウエ
ハ１０が計測部１に対して前回位置よりテレビカメラ１
３に近い方向に位置決めされた場合、テレビカメラ１３
からウエハ表面１０１までの距離が小さくなり、逆にレ
ーザ変異計１４からウエハ裏面１０４までの距離大きく
なるため、コンピュータ４はウエハ表面位置データと、
ウエハ裏面位置データとを加算して、ウエハ１０の上下
位置決めの位置ずれの影響をなくする。ウエハ厚さの絶
対値は、テレビカメラ１３と、レーザ変異計１４間の距
離と、前述のコンピュータ４で算出したウエハ表裏面の
加算データとから算出できることになるが、テレビカメ
ラ１３とレーザ変位計１４の間の距離を正確に測定する
のが難しいため、厚さ寸法が既知のブロックゲージ、ま
たは厚さ寸法が既知のウエハの表裏面位置を前もって測
定しておき、これを基準として比較法によってウエハ厚
さを測定する。
さらにコンピュータ４はこの重心位置４４，４５のう
ち、透明膜表面１０２から反射して来るスリット像のデ
ータは必ず図４で示す場合に右側に出て来るため、この
側のデータをウェハ１０の表面位置として算出する。ウ
ェハ１０の裏面側には三角測量方式レーザ変位計１４−
２が設置されており、半導体レーザ１４１からレーザビ
ームが照射され、ウェハ裏面１０４に結像する。結像し
たレーザビームスポット像は、結像レンズ１４２で集光
しＰＳＤ１４３−２上に結像する。ウェハ１０の裏面１
０４はウェハ素材を平滑に研削仕上した面であり、ウェ
ハ表面のように透明膜やレジスト膜がなく、ウェハ裏面
１０４から反射して来る光が２個になる事はない。ＰＳ
Ｄ１４３−２の結像点は一点となる。ＰＳＤ１４３−２
はウェハ裏面から反射して、結像した一点の位置からウ
ェハ裏面位置１０４を検出する。こうして、三角測量方
式レーザ変位計１４−２がウェハ裏面位置１０４を測定
し、その位置データをコンピュータ４に出力する。こう
してウエハ表面および裏面の位置データを得るが、計測
部１に対してウエハ１０が同一位置に位置決めされると
は限らないため、次のような処理をする。もしも、ウエ
ハ１０が計測部１に対して前回位置よりテレビカメラ１
３に近い方向に位置決めされた場合、テレビカメラ１３
からウエハ表面１０１までの距離が小さくなり、逆にレ
ーザ変異計１４からウエハ裏面１０４までの距離大きく
なるため、コンピュータ４はウエハ表面位置データと、
ウエハ裏面位置データとを加算して、ウエハ１０の上下
位置決めの位置ずれの影響をなくする。ウエハ厚さの絶
対値は、テレビカメラ１３と、レーザ変異計１４間の距
離と、前述のコンピュータ４で算出したウエハ表裏面の
加算データとから算出できることになるが、テレビカメ
ラ１３とレーザ変位計１４の間の距離を正確に測定する
のが難しいため、厚さ寸法が既知のブロックゲージ、ま
たは厚さ寸法が既知のウエハの表裏面位置を前もって測
定しておき、これを基準として比較法によってウエハ厚
さを測定する。
【００２０】例えば、厚さが４００μｍと既知のウエハ
を基準ウエハにする場合、このウエハを測定してウエハ
表面位置データが２５μｍ、ウエハ裏面の位置データが
−１０μｍという値が得られるとすれば、コンピュータ
４に基準ウエハ厚さデータ４００μｍを入力すると、コ
ンピュータ４は前述の表裏面の位置データの加算値２５
μｍ＋（−１０μｍ）＝１５μｍから、４００μｍ−１
５μｍ＝３８５μｍを基準定数として保持しておく。次
のウエハ厚さが未知の被測定ウエハを測定したとき、ウ
エハ表面位置データが１０μｍとすれば、コンピュータ
４はウエハ表裏面の位置データの加算値−２０μｍ＋１
０μｍ＝−１０μｍを、前述の保持しておいた基準定数
３８５μｍに加算し、３８５μｍ＋（−１０μｍ）＝３
７５μｍの演算を行ってウエハの厚さを測定する。こう
してウェハ１０上の第１地点の厚さ測定が終了すると、
ロボット３がウェハ１０上の第２地点が計測部１の計測
位置に位置決めして、第１地点と同様にしてウェハ厚さ
の測定を行い、順次第５地点までの計５個所のウェハ厚
さの測定をする。ウェハ厚さの測定が終了すると、ロボ
ット３はウェハ１０をカセット部に搬送し、収納する。
を基準ウエハにする場合、このウエハを測定してウエハ
表面位置データが２５μｍ、ウエハ裏面の位置データが
−１０μｍという値が得られるとすれば、コンピュータ
４に基準ウエハ厚さデータ４００μｍを入力すると、コ
ンピュータ４は前述の表裏面の位置データの加算値２５
μｍ＋（−１０μｍ）＝１５μｍから、４００μｍ−１
５μｍ＝３８５μｍを基準定数として保持しておく。次
のウエハ厚さが未知の被測定ウエハを測定したとき、ウ
エハ表面位置データが１０μｍとすれば、コンピュータ
４はウエハ表裏面の位置データの加算値−２０μｍ＋１
０μｍ＝−１０μｍを、前述の保持しておいた基準定数
３８５μｍに加算し、３８５μｍ＋（−１０μｍ）＝３
７５μｍの演算を行ってウエハの厚さを測定する。こう
してウェハ１０上の第１地点の厚さ測定が終了すると、
ロボット３がウェハ１０上の第２地点が計測部１の計測
位置に位置決めして、第１地点と同様にしてウェハ厚さ
の測定を行い、順次第５地点までの計５個所のウェハ厚
さの測定をする。ウェハ厚さの測定が終了すると、ロボ
ット３はウェハ１０をカセット部に搬送し、収納する。
【００２１】なお、本発明では当然、ウエハの透明膜の
厚みのみを測定するともできる。すなわち、透明膜１０
１に対し、スリット光を斜方向から照射し、ウエハの透
明膜表面１０２と底面１０３からの２つのスリット反射
光を得る。これをテレビカメラ１３で撮像をＡ／Ｄ変換
器１５でデジタル化し、その画像データを２つのスリッ
ト反射光の長手方向にそれぞれ積分し、かつ積分した画
像データのスリット光の幅方向の重心位置を算出するこ
とにより、ウエハの透明膜表面１０２の位置と底面１０
３の位置を求め、それぞれの位置から透明膜の厚さを算
出する。
厚みのみを測定するともできる。すなわち、透明膜１０
１に対し、スリット光を斜方向から照射し、ウエハの透
明膜表面１０２と底面１０３からの２つのスリット反射
光を得る。これをテレビカメラ１３で撮像をＡ／Ｄ変換
器１５でデジタル化し、その画像データを２つのスリッ
ト反射光の長手方向にそれぞれ積分し、かつ積分した画
像データのスリット光の幅方向の重心位置を算出するこ
とにより、ウエハの透明膜表面１０２の位置と底面１０
３の位置を求め、それぞれの位置から透明膜の厚さを算
出する。
【００２２】なお、本発明の実施例では半導体ウエハに
ついて述べたが、半導体ウエハ以外にも、透明膜を有す
る薄板上の厚さ測定に用いて有効なことは言うまでもな
い。また、テレビカメラはラインセンサでもよく、この
場合、積分処理を必要とせず、反射位置を求めることが
できる。
ついて述べたが、半導体ウエハ以外にも、透明膜を有す
る薄板上の厚さ測定に用いて有効なことは言うまでもな
い。また、テレビカメラはラインセンサでもよく、この
場合、積分処理を必要とせず、反射位置を求めることが
できる。
【００２３】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば透明膜が
あっても、ウェハ厚さが正確に測定できまた、ウェハに
ダメージを与える事なく、測定する事ができる。また非
接触で接触子の上下動作時間が無い為高速に測定でき
る。さらにウェハ搬送と計測部への位置決めを単一のロ
ボットで行うため、装置構成が簡素で、搬送位置決め時
間も短い。従って小形で信頼性が高く、安価で高速、高
精度な半導体ウェハ厚さ測定装置を実現できる。
あっても、ウェハ厚さが正確に測定できまた、ウェハに
ダメージを与える事なく、測定する事ができる。また非
接触で接触子の上下動作時間が無い為高速に測定でき
る。さらにウェハ搬送と計測部への位置決めを単一のロ
ボットで行うため、装置構成が簡素で、搬送位置決め時
間も短い。従って小形で信頼性が高く、安価で高速、高
精度な半導体ウェハ厚さ測定装置を実現できる。
【図１】本発明の全体構成を示す構成図。
【図２】本発明の測定原理を示す説明図。
【図３】本発明装置のテレビカメラで得られる映像の説
明図。
明図。
【図４】本発明の信号処理を示す説明図。
【図５】従来装置の１例の測定方法を示す説明図。
１：計測部、２：カセット部、３：ロボット部、４：コ
ンピュータ、１２：スリット光源、１３：テレビカメ
ラ、１４：三角測量方式レーザ変位計。
ンピュータ、１２：スリット光源、１３：テレビカメ
ラ、１４：三角測量方式レーザ変位計。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA17 AA30 BB22 CC19 DD03 DD16 FF09 FF43 FF67 GG04 HH05 JJ03 JJ16 JJ26 LL28 QQ03 QQ14 QQ24 4M106 AA01 BA04 CA48 DG28 DH03 DH11 DH12 DH31 DH32 DJ11
Claims (7)
- 【請求項１】 透明層を表面に有する被測定物に対し、
スリット光を斜方向から投射するスリット光源と、前記
被測定物の透明層表面と該透明層の下の反射層からの少
なくとも２つのスリット反射光を、その反射方向から撮
像するテレビカメラ装置と、該テレビカメラ装置で撮像
した映像信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／
Ｄ変換器でデジタル化された画像データを前記少なくと
も２つのスリット反射光の長手方向にそれぞれ積分し、
かつ積分した画像データのスリット光の幅方向の重心位
置を算出することにより、前記被測定物の透明層表面位
置と前記反射層の表面の位置を計測する位置測定手段
と、前記各位置計測手段で計測した透明層表面の位置と
前記反射層の表面の位置から前記被測定物の透明層の厚
さを算出する計算手段とを具備することを特徴とする厚
さ測定装置。 - 【請求項２】 被測定物の第１の面の位置を計測する第
１の位置測定手段と、前記被測定物の第２の面にスリッ
ト光を斜方向から投射するスリット光源と、該投射した
スリット光をその反射方向から撮像するテレビカメラ装
置と、該テレビカメラ装置で撮像した映像信号をデジタ
ル化するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器でデジタル化
された画像データを前記スリット光の長手方向に積分
し、かつ積分した画像データのスリット幅方向の重心位
置を算出することにより、前記被測定物の第２の面の位
置を計測する第２の位置測定手段と、前記第１の位置計
測手段で計測した第１の面の位置と、前記第２の位置測
定手段により求めた第２の面の位置とから前記被測定物
の厚さを算出する計算手段とを具備することを特徴とす
る厚さ測定装置。 - 【請求項３】 請求項２において、被測定物の第２の面
は透明層の下に反射層を具備することを特徴とする厚さ
測定装置。 - 【請求項４】 請求項２において、前記第１の位置計測
手段は三角測量方式レーザ変位計であり、かつ、該レー
ザ変位計のレーザ光の出射方向と、前記第２の位置測定
手段のスリット光源の出射方向とをほぼ一致させたこと
を特徴とする厚さ測定装置。 - 【請求項５】 請求項２において、被測定物は第２の面
には表面の透明層の下に反射層を有する半導体ウェハで
あることを特徴とする厚さ測定装置。 - 【請求項６】 被測定物の第１の面の位置を計測する第
１の位置測定手段と、前記被測定物の第２の面にスリッ
ト光を斜方向から投射するスリット光源と、該投射した
スリット光をその反射光を電気信号に変換するラインセ
ンサカメラと、該ラインセンサカメラからの電気信号を
デジタル化するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器でデジ
タル化された画像データを前記スリット光の位置に対応
して前記被測定物の第２の面の位置を求める第２の位置
測定手段と、前記第１の位置計測手段で計測した第１の
面の位置と、前記第２の位置測定手段により求めた第２
の面の位置とから前記被測定物の厚さを算出する計算手
段とを具備することを特徴とする厚さ測定装置。 - 【請求項７】 被測定物を収納するカセット部と、該カ
セット部から被測定物を搬送し位置決めするロボットア
ームと、該被測定物の第１の面の位置を計測するために
第１の面の側に設けた第１の位置測定手段と、該第１の
面の反対側の第２の面の側に、スリット光を斜方向から
投射するスリット光源と前記被測定物からのスリット反
射光撮像するテレビカメラ装置よりなる第２の位置計測
用の撮像手段と、該撮像手段からの電気信号をデジタル
化するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器でデジタル化さ
れた画像データを前記スリット光の長手方向に積分し、
かつ積分した画像データのスリット幅方向の重心位置を
算出することにより、前記被測定物の第２の面の位置を
計測する第２の位置測定手段と、前記第１の位置計測手
段で計測した第１の面の位置と、前記第２の位置測定手
段により求めた第２の面の位置とから前記被測定物の厚
さを算出する計算手段とを具備することを特徴とする厚
さ測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10289008A JP2000121324A (ja) | 1998-10-12 | 1998-10-12 | 厚さ測定装置 |
| US09/415,264 US6111649A (en) | 1998-10-12 | 1999-10-12 | Thickness measuring apparatus using light from slit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10289008A JP2000121324A (ja) | 1998-10-12 | 1998-10-12 | 厚さ測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000121324A true JP2000121324A (ja) | 2000-04-28 |
Family
ID=17737649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10289008A Pending JP2000121324A (ja) | 1998-10-12 | 1998-10-12 | 厚さ測定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6111649A (ja) |
| JP (1) | JP2000121324A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006110486A (ja) * | 2004-10-15 | 2006-04-27 | Toshiba Mach Co Ltd | 塗工用スロットダイおよび塗工用スロットダイのリップと塗工ロールとの隙間測定方法および隙間設定方法 |
| JP2008506095A (ja) * | 2004-07-06 | 2008-02-28 | コミサリア、ア、レネルジ、アトミク | 少なくとも一部が透明な媒体の厚さを測定するための光学装置 |
| JP2010267758A (ja) * | 2009-05-14 | 2010-11-25 | Nuflare Technology Inc | 荷電粒子ビーム描画装置の基板位置測定方法および荷電粒子ビーム描画装置 |
| JP2012242138A (ja) * | 2011-05-16 | 2012-12-10 | Kobe Steel Ltd | 形状計測装置 |
| CN106960803A (zh) * | 2015-09-30 | 2017-07-18 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 用于智能线内计量的方法 |
| CN112881341A (zh) * | 2021-01-15 | 2021-06-01 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种确定有机薄膜光学常数和厚度的方法 |
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| US7280232B2 (en) * | 2004-09-21 | 2007-10-09 | Chapman Instruments, Inc. | Method and apparatus for measuring wafer thickness |
| JP2006098339A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Fuji Photo Film Co Ltd | 放射線像変換パネルの製造方法 |
| US7199884B2 (en) * | 2004-12-21 | 2007-04-03 | Honeywell International Inc. | Thin thickness measurement method and apparatus |
| US8017927B2 (en) * | 2005-12-16 | 2011-09-13 | Honeywell International Inc. | Apparatus, system, and method for print quality measurements using multiple adjustable sensors |
| US7688447B2 (en) * | 2005-12-29 | 2010-03-30 | Honeywell International Inc. | Color sensor |
| US7880156B2 (en) * | 2006-12-27 | 2011-02-01 | Honeywell International Inc. | System and method for z-structure measurements using simultaneous multi-band tomography |
| US20080158572A1 (en) * | 2006-12-27 | 2008-07-03 | Honeywell, Inc. | System and method for measurement of thickness of thin films |
| GB0910736D0 (en) * | 2009-06-22 | 2009-08-05 | Pilkington Group Ltd | Improved film thickness measurement |
| US8401809B2 (en) | 2010-07-12 | 2013-03-19 | Honeywell International Inc. | System and method for adjusting an on-line appearance sensor system |
| US8618929B2 (en) | 2011-05-09 | 2013-12-31 | Honeywell International Inc. | Wireless conveyor belt condition monitoring system and related apparatus and method |
| CN109781012A (zh) * | 2019-02-02 | 2019-05-21 | 无锡汉塔科技有限公司 | 基于激光的果品参数测量方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5904418A (en) * | 1993-02-25 | 1999-05-18 | Nikkiso Company Limited | Automatic kneading apparatus and fallen material returning apparatus |
| JP3357596B2 (ja) * | 1998-03-05 | 2002-12-16 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 成膜工程においてｉｎ−ｓｉｔｕに膜厚を測定する膜付着装置及びその方法 |
-
1998
- 1998-10-12 JP JP10289008A patent/JP2000121324A/ja active Pending
-
1999
- 1999-10-12 US US09/415,264 patent/US6111649A/en not_active Expired - Fee Related
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| JP4619741B2 (ja) * | 2004-10-15 | 2011-01-26 | 東芝機械株式会社 | 塗工用スロットダイおよび塗工用スロットダイのリップと塗工ロールとの隙間測定方法および隙間設定方法 |
| JP2010267758A (ja) * | 2009-05-14 | 2010-11-25 | Nuflare Technology Inc | 荷電粒子ビーム描画装置の基板位置測定方法および荷電粒子ビーム描画装置 |
| JP2012242138A (ja) * | 2011-05-16 | 2012-12-10 | Kobe Steel Ltd | 形状計測装置 |
| CN106960803A (zh) * | 2015-09-30 | 2017-07-18 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 用于智能线内计量的方法 |
| CN106960803B (zh) * | 2015-09-30 | 2022-04-19 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 基于模块知识的智能计量 |
| CN112881341A (zh) * | 2021-01-15 | 2021-06-01 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种确定有机薄膜光学常数和厚度的方法 |
| CN112881341B (zh) * | 2021-01-15 | 2023-02-14 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种确定有机薄膜光学常数和厚度的方法 |
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|---|---|
| US6111649A (en) | 2000-08-29 |
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