JP2000234912A

JP2000234912A - ウエハ厚さ測定装置

Info

Publication number: JP2000234912A
Application number: JP11035258A
Authority: JP
Inventors: Hideo Ishimori; 英男石森; Hiroshi Nakajima; 洋中島
Original assignee: Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 1999-02-15
Filing date: 1999-02-15
Publication date: 2000-08-29
Also published as: US6353473B1

Abstract

(57)【要約】【課題】光ヘテロダイン干渉測定器を用いてその光の波
長を超えるウエハの厚さが高精度に測定できるウエハ厚
さ測定装置を提供することにある。【解決手段】試料片（例えばウエハ片）をその複数の測
定点において絶対的な距離測定となる第１および第２の
検出器により検出値を得て、同時に光ヘテロダイン干渉
測定装置による相対的な距離測定となる変位量の測定値
と得て、これらの測定値を対応付けて複数個測定データ
として記憶しておき、ウエハの厚さ測定時に、このよう
な対応付けの測定値を得た試料片の高さ範囲にある表裏
高さ面を持つウエハの測定点で測定を行い、第１および
第２の検出器の検出値を得て、この検出値から前記の対
応付けデータを参照して逆引きして、それぞれの検出値
を試料片の厚さを基準としてそこからの相対変位量のデ
ータに変換することで、試料の厚さを基準としたそれぞ
れの相対的な表裏の位置ずれ量（距離）を得て、基準と
なる試料片の厚さから表裏のずれ量分を加減算すること
で測定すべきウエハの厚さを算出するものである。

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、ウエハ厚さ測定
装置に関し、詳しくは、相対位置の距離測定（測長）を
行う光ヘテロダイン干渉測定を用いて、その光の波長を
超えてそれ以上の絶対測長ができ、かつ、光ヘテロダイ
ン干渉測定の精度での測長が可能になるようなウエハ厚
さ測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウエハのフラットネス測定の際に行われ
る測定項目としてウエハの厚さ測定がある。近年、ウエ
ハの厚さが次第に薄くなってきているので、その精度と
して現在では、±０．５μｍ以下の測定再現性が要求さ
れるようになってきている。ウエハのフラットネス測定
は、通常、静電センサで行われ、ウエハ面のむら状態を
測長するものであるので、ウエハの厚さほどの距離の測
長をしなくても済む。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ウエハの厚さがウエハ
のフラットネス測定の際に行われる測定項目となってい
る関係で、ウエハの厚さをフラットネス測定の静電容量
センサを利用することが考えられるが、ウエハの厚さ
は、７００μｍ程度か、それ以上であるのでフラットネ
ス測定の静電容量センサによる測長範囲を超えてしまい
高精度な測定ができない。別の高精度な測長センサを設
けると、装置が大型化し、かつ、製造価格が非常に高く
になる問題がある。

【０００４】また、静電容量センサ等による厚さ測定の
場合には、通常、表面側基準位置からウエハの表面まで
の距離を測定する測定装置と裏面側基準位置からウエハ
の裏面までの距離を測定する測定装置とを設けることに
なるが、表裏それぞれの基準位置は、測定装置のフレー
ムに固定されることになるので、フレームの温度変化に
よる膨張、収縮、そして経年変化により基準位置に誤差
が生じ、これによっても精度の高い測定をすることが難
しい。この発明の目的は、このような従来技術の問題点
を解決するものであって、光ヘテロダイン干渉測定器を
用いてその光の波長を超えるウエハの厚さが高精度に測
定できるウエハ厚さ測定装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るためのこの発明のウエハ厚さ測定装置の特徴は、ウエ
ハの高さ位置に対応して配置されウエハの撓みによる傾
斜角に実質的に対応する所定の角度で傾斜して配置され
ウエハと等価の既知の一定の厚さを有する試料片と、ウ
エハの表面側の所定の基準位置から光ヘテロダイン干渉
測定装置の測定点に対応するウエハの表面位置までの距
離に応じた検出信号を発生する第１の検出器と、ウエハ
の裏面側の所定の基準位置から光ヘテロダイン干渉測定
装置の測定点に対応するウエハの裏面位置までの距離に
応じた検出信号を発生する第２の検出器と、試料片の表
面あるいは裏面の変位量を多数の測定点において光ヘテ
ロダイン干渉測定装置により測定し、このときに各測定
点で得られる第１および第２の検出器の検出信号による
検出値を各測定点対応にその測定点の変位量に対応して
記憶するデータ採取／記憶手段とを備えていて、表裏が
試料片の表裏の高さ範囲にあるウエハの任意の測定点に
おいて第１および第２の検出器の検出信号によるそれぞ
れの検出値を得て、このそれぞれの検出値からデータ採
取／記憶手段により記憶された光ヘテロダイン干渉測定
装置により測定された検出値に対応する変位量をそれぞ
れ得て、得られたそれぞれの変位量と試料片の厚さとに
基づいてウエハの厚さを算出するものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】このように、試料片（例えばウエ
ハ片）をその複数の測定点において絶対的な距離測定と
なる第１および第２の検出器により検出値を得て、同時
に光ヘテロダイン干渉測定装置による相対的な距離測定
となる変位量の測定値と得て、これらの測定値を対応付
けて複数個測定データとして記憶しておく。これにより
試料片の厚さを基準として表面側の変位量と裏面側の変
位量とを絶対的な距離測定の第１および第２の検出器の
検出値に対応付けることができる。ウエハの厚さ測定時
に、このような対応付けの前記測定値を得た試料片の高
さ範囲にある表裏高さ面を持つウエハの測定点で測定を
行い、第１および第２の検出器の検出値を得る。この検
出値から前記の対応付けデータを参照して逆引きする
と、それぞれの検出値を試料片の厚さを基準としてそこ
からの相対変位量のデータに変換できる。試料片の厚さ
は一定であるので表裏の変位量は試料片のどこで測定し
ても実質的に同じであるが、変換データ上においてウエ
ハの測定点で表裏の変位量に差が生じたときには、それ
は試料片の厚さに対する相違量として現れてくる。

【０００７】言い換えれば、相対変位量に変換したデー
タは、試料の厚さを基準としたそれぞれの相対的な表裏
の位置ずれ量（距離）を表している。そこで、基準とな
る試料片の厚さから表裏のずれ量分を加減算することで
測定すべきウエハの厚さが分かる。この場合の実際の算
出値は、既知の試料片の厚さと相対的な測定値であり、
第１および第２の検出器の検出値として得られる絶対測
定値は、相対測定値を得る媒介としているだけである。
その結果、ウエハ厚さ測定の時点で、データ採取／記憶
手段により対応データを生成するので、そのときどきの
相対測定で正確なウエハの厚さを得ることができ、温度
の影響を受けることはなく、高精度な絶対測定装置も不
要になる。

【０００８】

【実施例】図１は、この発明のウエハ厚さ測定装置の一
実施例を示す構成図であり、図２は、ウエハ回転テーブ
ルの説明図、図３は、その処理のフローチャート、図４
は、その絶対／相対距離変換テーブルの説明図である。
図１において、ウエハ１は、回転テーブル２（図２参
照）に載置され、このウエハ１の上部には、ウエハのフ
ラットネス測定の際に用いられる光ヘテロダイン干渉測
定装置３が設けられ、その測定レーザビームＬが光ヘテ
ロダイン干渉測定装置３から垂直に落射される。さら
に、光ヘテロダイン干渉測定装置３が測定レーザビーム
Ｌを照射する照射位置（測定点）Ｓに対応させて絶対距
離検出装置４が設けられている。絶対距離検出装置４
は、斜め方向から測定レーザ光を発生してその反射光を
受光して絶対的な距離を検出するＰＳＤを用いる装置で
あって、前記の光ヘテロダイン干渉測定装置３とは別に
ウエハ１の表面側に設けられている。同様にウエハ１の
裏面側には、測定点Ｓの裏面側に対応する位置を照射し
てその反射光を受光して絶対的な距離を検出するＰＳＤ
を用いる絶対距離検出装置５が設けられている。

【０００９】絶対距離検出装置４，５は、同様な構成の
装置であり、絶対距離検出装置４は、ウエハ１の表面側
にある、ある基準位置からウエハ１の表面までの距離に
対応する検出値を発生し、絶対距離検出装置５は、ウエ
ハ１の裏面側にある、ある基準位置からウエハ１の表面
までの距離に対応する検出値を発生する。この点で、こ
れらは、光ヘテロダイン干渉測定装置３に対して絶対的
な距離を測定することになる。なお、それぞれの基準位
置は、絶対距離検出装置４，５が装置のフレームに固定
されていればよく、特定な位置を持つ必要はない。絶対
距離検出装置４、５は、同様な構成であるので、以下で
は絶対距離検出装置４を中心として説明し、絶対距離検
出装置５については割愛する。これらＰＳＤを用いる絶
対距離検出装置４、５により絶対距離を計測するのは、
単に、既知の一定の厚さのウエハ（ウエハ片２３）に対
する相対的な変位量を得るためである。そこで、ここで
は、後述するように、ＰＳＤを用いる絶対距離検出装置
４、５の検出値をそれぞれの測定距離に対応する数値で
あるＰＳＤの検出電圧値そのものを用いる。

【００１０】回転テーブル２は、図２（ａ）の平面図に
示すように、ウエハ１より一回り大きい内部中空で円筒
板状のスピンドルロータ２１（図２（ｂ）参照）と、こ
のスピンドルロータ２１の周辺部に支承されてその内側
に１２０゜間隔で設けられた３個のウエハクランプ機構
２２、２２、２２、そして、ウエハ１に隣接してスピン
ドルロータ２１の周辺でブラケット２４を介してスピン
ドルロータ２１上に固定設置された短冊状のウエハ片２
３とからなる。なお、ウエハ１は、ウエハクランプ機構
２２によりスピンドルロータ２１の円筒の内側の中空部
に配置され、自由で撓むことになる。また、スピンドル
ロータ２１の回転駆動機構は図示していない。

【００１１】円筒の内側空間に配置される厚さＤが既知
のウエハ片２３とウエハ１との関係は、図２（ｂ）のウ
エハ片２３の位置での断面図に示すように、ウエハ１が
ウエハクランプ機構２２、２２、２２により周辺部でク
ランプされる。このことにより、ウエハ１に中心部に向
かう垂下する撓みが発生し、このウエハ１の周辺部の傾
斜に相当するような傾斜βをもってウエハ１の周辺部に
対応する高さ位置に配置されている。この傾斜角βは図
では大きく描いているが、このβは数度の角度である。
この発明では、厚さＤが実質的に一定の厚さでＤ＝７７
５μｍと既知のウエハ片２３を持つことがウエハの厚さ
算出の重要な要素になっている。

【００１２】さて、図１において、１０は、測定データ
処理装置であって、ＭＰＵ１１とメモリ１２、ＣＲＴデ
ィスプレイ１３、位相／距離変換回路１４、インタフェ
ース１５、そしてウエハＲθ走査制御回路１６とを有
し、これら回路がバス１７を介して相互に接続されてい
る。メモリ１２には、移動量対相対距離／絶対距離デー
タ生成プログラム１２ａとウエハ厚さ算出プログラム１
２ｂ、そして絶対／相対距離変換テーブル１２ｃとが設
けられ、特別に示していないが、ウエハＲθの螺旋走査
プログラムや表示処理プログラム等も設けられている。
ここで、移動量対相対距離／絶対距離データ生成プログ
ラム１２ａは、ＭＰＵ１１によりこれが実行されたとき
に、ウエハ片２３に光ヘテロダイン干渉測定装置３の測
定ビームＬが照射されて、ウエハ片２３がウエハＲθ走
査制御回路１６によりウエハ１の回転方向に沿って回転
されてθ走査がなされる。このとき、光ヘテロダイン干
渉測定装置３により得られるウエハ片２３の相対距離検
出値（変位量）に対応してＰＳＤを用いる絶対距離検出
装置４、５のそれぞれの絶対距離検出値（検出電圧値）
をウエハ片２３の回転位置θに応じて多数の測定点で採
取して絶対／相対距離変換テーブル１２ｃに書き込んで
いく処理を行う。

【００１３】ウエハ厚さ算出プログラム１２ｂは、移動
量対相対距離／絶対距離データ生成プログラム１２ａの
実行後にコールされ、ＭＰＵ１１によりこれが実行され
たときに、ウエハ１の所定の測定点にレーザ照射位置Ｓ
を設定して絶対距離検出装置４、５の絶対距離検出値か
ら絶対／相対距離変換テーブル１２ｃを参照して対応す
る絶対距離検出値（検出電圧値）から光ヘテロダイン干
渉測定装置３による相対距離（変位量）を得て、表面側
と裏面側での相対距離の差を算出して、この差をウエハ
片２３の厚さＤ＝７７５μｍに対する変位量とし、この
変位量をＤ＝７７５μｍに対して加減算することで、ウ
エハ１の厚さを算出する。

【００１４】光ヘテロダイン干渉測定装置３は、周波数
ｆ1のＰ偏光波と周波数ｆ2のＳ偏光波とを発生する２波
長レーザ光源３１と、２つの検出器３２、３３とを有し
ていて、検出器３２は、ｆ1−ｆ2の位相φを検出する参
照光側の光学センサであり、検出器３３は、ｆ1−ｆ2±
Δｆの位相δを検出する測定光側の光学センサである。
３４は、周波数ｆ1のＰ偏光波のレーザビームと周波数
ｆ2のＳ偏光波のレーザビームとを分割する１３５゜
（逆向きで４５゜）のビームスプリッタ（ＢＳ）であ
る。このＢＳ３４は、周波数ｆ1のレーザビームを受け
て、Ｐ偏光の反射波とＰ偏光波の透過波を発生させ、Ｓ
偏光の反射波を偏光板４０を通して検出器３２に入力し
て、それを検出させる。また、周波数ｆ2のレーザビー
ムを受けて、Ｓ偏光の反射波とＳ偏光波の透過波を発生
させる。周波数ｆ2の反射波は、偏光板４０を通り、検
出器３２に入力する。その結果、検出器３２にあって
は、周波数（ｆ1−ｆ2）で位相φの検出信号が参照側の
電気信号として得られる。

【００１５】３５は、ＢＳ３４を透過したレーザビーム
のうち周波数ｆ1側を測定信号として受け、ＢＳ３４を
透過したレーザビームのうち周波数ｆ2側を受ける入射
する４５゜の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）である。
このＰＢＳ３５は、周波数ｆ1側をそのまま透過してλ
／４波長板３６を経てウエハ１の上面１ａに照射する。
これが測定光であり、これの反射光は、λ／４波長板３
６を経てＰＢＳ３５に至り、ここで、測定信号として検
出器３３に方向に反射され、偏光板３９を通って検出器
３３に入射する。また、ＰＢＳ３５は、周波数ｆ2側を
λ／２波長板３７側に反射させて基準ミラー（コーナキ
ューブ）３８で反射させ、この反射されて戻された光を
受けて透過して偏光板３９を通し、検出器３３に入力さ
せる。その結果、検出器３３にあっては、周波数（ｆ1
−ｆ2）で位相δ＝φ±Δｆの検出信号が測定側の電気
信号として得られる。ここで、±Δｆは、ウエハ１の上
下方向の変位量に対応して変化する値である。

【００１６】検出器３２の検出信号は、参照信号として
位相比較／変位量検出器６に入力されて、検出器３３の
検出信号は、アンプ７で増幅され、測定信号として位相
比較／変位量検出器６に入力される。位相比較／変位量
検出器６は、±Δｆに応じた位相を表すデジタル値の検
出信号Ｐを発生して、それを位相／距離変換回路１４へ
と送出する。位相／距離変換回路１４は、検出信号Ｐを
距離データに換算して割込み信号を発生してバス１７へ
と送出し、ＭＰＵ１１に渡す。

【００１７】絶対距離検出装置４は、光ヘテロダイン干
渉測定装置３が測定光Ｌの照射位置Ｓに斜め方向からレ
ーザ光を照射するレーザ光源４１と、測定光Ｌを照射位
置Ｓに焦点を結ぶその焦点レンズ４２、そしてレーザ照
射位置Ｓの法線に対して焦点レンズ４２と対称となる反
対側に位置に配置された受光レンズ４３、この受光レン
ズの後焦点面に配置されたＰＳＤ４４、ＰＳＤ４４の両
端に発生する電流値を増幅するアンプ４５、４６、そし
てこれらのアンプ４５、４６の出力電流を積分して電圧
値に変換しての和と差の電流値を算出し、さらに差の電
流値を和の電流値を割った値を演算する積分／演算回路
４７とからなる。ここで、ＰＳＤ４４の両端を（Ａ),
（Ｂ）、その長さをＫ、レーザの受光位置をｐとし、点
ｐの（Ａ）端よりの距離をｙ_p とする。そして、ＰＳＤ
の両端（Ａ),（Ｂ）の出力電流を積分して得られた電圧
値をＩａ，Ｉｂとする。距離ｙ_pは次の計算式：ｙ_p＝［（Ｉ_a−Ｉ_b)／（Ｉ_a＋Ｉ_b)］Ｋにより求められる。この距離ｙ_pが絶対距離の測定値に
対応する。

【００１８】積分／演算回路４７は、この距離ｙ_p の算
出値Ｙを電圧値として発生する。この算出値をＡ／Ｄ
変換回路（Ａ／Ｄ）８によりデジタル値に変換してイン
タフェース１５に入力して、ＭＰＵ１１に検出された電
圧値として渡す。なお、インタフェース１５には、絶対
距離検出装置５側からも同様な電圧値が入力される。こ
こでは、絶対距離検出装置４、５の測定距離としてＰＳ
Ｄの受光位置を表す電圧値そのものを使用し、実際の距
離への換算はしない。もちろん、実際の距離に換算して
もよいが、先に説明した理由から電圧値の段階で十分で
ある。

【００１９】図３に従って、測定データ処理装置１０の
ウエハ厚さ算出処理について説明する。ウエハ厚さ算出
処理の所定の機能キー入力により、移動量対相対距離／
絶対距離データ生成プログラム１２ａがコールされ、レ
ーザ照射位置Ｓ（測定点）をウエハ片２３に設定してウ
エハ片２３に光ヘテロダイン干渉測定装置３の測定ビー
ムが照射されてウエハ片２３の測定が開始される（ステ
ップ１０１）。光ヘテロダイン干渉測定装置３の測定値
を“０”として現在の照射位置Ｓを原点位置としてｎ＝
０にして初期化し（ステップ１０２）、光ヘテロダイン
干渉測定装置３の測定値（最初は“０”）を図４に示す
絶対／相対距離変換テーブル１２ｃのテロダイン測定に
対応する相対測定値の行の現在の走査角度位置（最初は
原点θ1）の位置の欄に採取値を格納し（ステップ１０
３）、絶対距離検出装置４の電圧値を採取して絶対／相
対距離変換テーブル１２ｃの表面側ＰＳＤ測定値の行の
現在の走査角度位置（最初は原点θ1）の位置の欄に採
取値を格納する（ステップ１０４）。絶対距離検出装置
５の電圧値を採取して絶対／相対距離変換テーブル１２
ｃの裏面側ＰＳＤ測定値の行の現在の走査角度位置（最
初は原点θ1）の位置の欄に格納し（ステップ１０
５）、円周方向に１ステップ分（角＋α分）だけ回転テ
ーブル２を回転し（ステップ１０６）、ｎ＝ｎ＋１とし
て測定回数ｎをインクリメントして（ステップ１０
７）、ｎが最終位置Ｍを超えたか判定する（ステップ１
０８）。ここで、終了していないときには、この判定で
ＮＯとなると、ステップ１０３へと戻る。例えば、ｎ＝
３０とすれば、３０の測定点で相対距離（変位量）とウ
エハ片２３の表裏の絶対距離とを対応付けるデータが採
取される。

【００２０】なお、光ヘテロダイン干渉測定装置３の測
定値（変位量）は、ステップ１０１で初期値を“０”と
する相対的な距離を表すことになる。この点、表面側Ｐ
ＳＤ測定値（検出電圧値）と裏面側ＰＳＤ測定値（検出
電圧値）は、フレーム固定点を基準とした絶対的な距離
を表している。その結果として、図４のように、円周角
θ1〜θnに対応して、光ヘテロダイン干渉測定装置３の
測定値によるウエハ表面側の相対距離として、０、５μ
ｍ、１０μｍ、〜１５０μｍがそれぞれ得られ、これら
に対応して表面側ＰＳＤ測定値として検出電圧値２．０
Ｖ、２．１Ｖ、〜５．０Ｖがそれぞれ得られ、同様に裏
面側ＰＳＤ測定値として検出電圧値４．８Ｖ、４．７
Ｖ、〜１．８Ｖがそれぞれ得られる。このような絶対／
相対距離変換テーブル１２ｃが生成される。このとき、
ウエハ片２３の傾斜は、図２（ｃ）に図示するように登
り傾斜で角度βになっているとする。なお、ここで、光
ヘテロダイン干渉測定装置３の測定値をウエハ片２３の
表面側だけの測定とし、裏面側の測定をしていないの
は、ウエハ片２３が一定の厚さＤ＝７７５μｍであり、
短冊であり撓みがないからである。これに撓みがないと
すれば、Ｄ＝７７５μｍだけ離れて裏面側も同じ相対値
の測定値で推移することになる。そこで、裏面側までの
測定は不要になる。しかし、より精度を上げる必要があ
るときには、裏面側にも光ヘテロダイン干渉測定装置を
設けて相対測定値を裏面側のＰＳＤの測定値に対応させ
て採取するとよい。

【００２１】ウエハ片２３についてｎ個の測定点のデー
タの採取が終了すると、ステップ１０８の判定でＹＥＳ
となり、ＭＰＵ１１は、ウエハ厚さ算出プログラム１２
ｂをコールして実行し、ウエハ片２３の高さ位置でかつ
対応する傾斜βを持つウエハ１の周辺部にレーザ照射位
置Ｓを位置付け、測定点とする。これによりウエハ片２
３の高さ範囲にある位置に絶対距離検出装置４、５の測
定点が設定される（ステップ１０９）。ここで、絶対距
離検出装置４の電圧値（表面側ＰＳＤ測定値）を採取し
てしてメモリに記憶し（ステップ１１０）、次に、絶対
距離検出装置５の電圧値（裏面側ＰＳＤ測定値）を採取
してしてメモリに記憶する（ステップ１１１）。絶対／
相対距離変換テーブル１２ｃを参照して表面側ＰＳＤ測
定値において、ステップ１１０で記憶された採取値に対
応する相対測定値の行の相対距離Ｓ1を取得し（ステッ
プ１１２）、次に絶対／相対距離変換テーブル１２ｃを
参照して裏面側ＰＳＤ測定値においてステップ１１１で
記憶された採取値に対応する相対測定値の行の相対距離
Ｓ2を取得する（ステップ１１３）。

【００２２】ここで、例えば、ステップ１１２により記
憶された表面側ＰＳＤ測定値を２．１Ｖとし、ステップ
１１２により記憶された裏面側ＰＳＤ測定値を４．５Ｖ
とすると、絶対／相対距離変換テーブル１２ｃから相対
距離Ｓ1は、Ｓ1＝５μｍであり、相対距離Ｓ2は、Ｓ2＝
１５μｍとなる。次に、差値ｄ＝Ｓ1−Ｓ2をウエハ片２
３の厚さ（基準値）に対する表裏の変位量として算出す
る（ステップ１１４）。このとき差値ｄは、１５μｍ−
５μｍにより１０μｍとして算出される。ここで、ウエ
ハの表面側の測定値から裏面側の測定値を引くのは、傾
斜する板の厚さを表裏で登り坂において（図２（ｃ）参
照）絶対測定したときにその板（ウエハ片２３）の厚さ
の増減が表面の表面方向の増加量と裏面側の裏面方向の
減少との関係になり、これらの差として現れてくるから
である。すなわち、試料が登り傾斜のときに表面側の相
対距離が大きく増加し、裏面側の相対距離の増加がそれ
より少なければウエハの厚さは厚くなり、表面側の相対
距離が小さく増加し、裏面側の相対距離の増加がそれよ
り大きければウエハの厚さは薄くなる。試料が下り傾斜
のときには、前記の計算式は逆になる。

【００２３】そして、最後にウエハ片２３の厚さＤを基
準としてウエハの厚さをＤ＋ｄとして算出する（ステッ
プ１１５）。すなわち、Ｄ＝７７５μｍ＋１０μｍとな
り、ウエハ１の厚さが前記の例では、７８５μｍとして
算出される。もちろん、裏面側の測定値Ｓ2が表面側の
測定値Ｓ1よりも大きい場合には、Ｓ1−Ｓ2の算出値ｄ
が負になり、ウエハの厚さは、７７５μｍより小さい値
が算出される。ところで、以上のウエハ厚さ測定では、
絶対／相対距離変換テーブル１２ｃは、ウエハ厚さ測定
の都度生成され、相対測定のデータによるので、ウエハ
厚さ測定は、そのときどきの温度に影響されることはな
い。

【００２４】以上説明してきたが、実施例では、前記ウ
エハ片は、ウエハの断片であるが、これはウエハの断片
に限定されるものではなく、ウエハ厚さが等価の試料片
一般であってよい。また、光ヘテロダイン干渉測定装置
の測定値は、相対値であり、ウエハの表面側測定値から
裏面側の測定値を減算するので、必ずしも初期値を
“０”に設定しなくてもよい。この光ヘテロダイン干渉
測定装置は、実施例ではウエハの表面側を測定している
が、光ヘテロダイン干渉測定装置をウエハの裏面側に設
けてもよいことはもちろんである。また、表裏両方に光
ヘテロダイン干渉測定装置を設けた場合には、図３の処
理におけるステップ１１２のステップ１１０で記憶され
た採取値に対応する相対測定値の行の相対距離Ｓ1の取
得は、表面側の光ヘテロダイン干渉測定装置による測定
値となり、ステップ１１３のステップ１１１で記憶され
た採取値に対応する相対測定値の行の相対距離Ｓ2の取
得は、裏面側の光ヘテロダイン干渉測定装置による測定
値となる。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明にあって
は、試料片（例えばウエハ片）をその複数の測定点にお
いて絶対的な距離測定となる第１および第２の検出器に
より検出値を得て、同時に光ヘテロダイン干渉測定装置
による相対的な距離測定となる変位量の測定値と得て、
これらの測定値を対応付けて複数個測定データとして記
憶しておき、ウエハの厚さ測定時に、このような対応付
けの測定値を得た試料片の高さ範囲にある表裏高さ面を
持つウエハの測定点で測定を行い、第１および第２の検
出器の検出値を得て、この検出値から前記の対応付けデ
ータを参照して逆引きして、それぞれの検出値を試料片
の厚さを基準としてそこからの相対変位量のデータに変
換することで、試料の厚さを基準としたそれぞれの相対
的な表裏の位置ずれ量（距離）を得て、基準となる試料
片の厚さから表裏のずれ量分を加減算することで測定す
べきウエハの厚さを算出することができる。この場合の
実際の算出値は、既知の試料片の厚さと相対的な測定値
であり、第１および第２の検出器の検出値として得られ
る絶対測定値は、相対測定値を得る媒介としているだけ
である。その結果、そのときどきで、データ採取／記憶
手段により対応データを生成すれば、そのときどきの相
対測定で正確なウエハの厚さを得ることができ、温度の
影響を受けることはなく、高精度な絶対測定装置も不要
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明のウエハ厚さ測定装置の一実
施例を示す構成図である。

【図２】図２は、ウエハ回転テーブルの説明図であっ
て、（ａ）は、その平面図、（ｂ）は、そのウエハ片の
位置の断面図、（ｃ）は、ウエハ片測定状態の説明図で
ある。

【図３】図３は、その処理のフローチャートである。

【図４】図４は、その絶対／相対距離変換テーブルの説
明図である。

【符号の説明】

１…ウエハ、２…回転テーブル、３…光ヘテロダイン干
渉測定装置、４，５…絶対距離検出装置、６…位相比較
／変位量検出器、７…アンプ、８…Ａ／Ｄ変換回路（Ａ
／Ｄ）、１０…測定データ処理装置、１１…ＭＰＵ、１
２…メモリ、１２ａ…移動量対相対距離／絶対距離デー
タ生成プログラム、１２ｂ…ウエハ厚さ算出プログラ
ム、１２ｃ…絶対／相対距離変換テーブル、１３…ＣＲ
Ｔディスプレイ、１４…位相／距離変換回路、１５…イ
ンタフェース、１６…ウエハＲθ制御回路、１７…バ
ス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F065 AA06 AA09 AA30 BB01 CC19 FF44 FF52 GG04 GG23 HH12 HH13 JJ05 JJ08 JJ16 LL17 LL32 LL35 LL36 LL37 MM04 PP13 QQ03 QQ23 QQ25 SS13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ヘテロダイン干渉測定装置によるウエハ
厚さ測定装置であって、前記ウエハの高さ位置に対応し
て配置され前記ウエハの撓みによる傾斜角に実質的に対
応する所定の角度で傾斜して配置され前記ウエハと等価
の既知の一定の厚さを有する試料片と、前記ウエハの表
面側の所定の基準位置から前記光ヘテロダイン干渉測定
装置の測定点に対応する前記ウエハの表面位置までの距
離に応じた検出信号を発生する第１の検出器と、前記ウ
エハの裏面側の所定の基準位置から前記光ヘテロダイン
干渉測定装置の測定点に対応する前記ウエハの裏面位置
までの距離に応じた検出信号を発生する第２の検出器
と、前記試料片の前記表面あるいは裏面の変位量を多数
の測定点において前記光ヘテロダイン干渉測定装置によ
り測定し、このときに各前記測定点で得られる前記第１
および第２の検出器の前記検出信号による検出値を各前
記測定点対応にその測定点の前記変位量に対応して記憶
するデータ採取／記憶手段とを備え、表裏が前記試料片
の表裏の高さ範囲にある前記ウエハの任意の測定点にお
いて前記第１および第２の検出器の検出信号によるそれ
ぞれの検出値を得て、このそれぞれの検出値からデータ
採取／記憶手段により記憶された前記光ヘテロダイン干
渉測定装置により測定された前記検出値に対応する前記
変位量をそれぞれ得て、得られたそれぞれの変位量と前
記試料片の厚さとに基づいて前記ウエハの厚さを算出す
ることを特徴とするウエハ厚さ測定装置。
【請求項２】さらに、前記試料片に対応する傾斜と前記
試料片の表裏の高さ範囲に入る前記ウエハの測定点にお
いて前記第１および第２の検出器の前記検出信号による
検出値を得て、前記データ採取／記憶手段により記憶さ
れた前記第１および第２の検出器の前記検出値に対応す
る前記変位量の測定値をそれぞれ得て、得られたこれら
の変位量の測定値と前記試料片の厚さとに基づいて前記
ウエハの厚さを算出するウエハ厚さ算出手段とを備える
請求項１記載のウエハ厚さ測定装置。
【請求項３】さらに、プロセッサとメモリとを有し、前
記ウエハは自重で撓む状態で回転テーブルに載置され、
前記試料片は、ウエハ片であって前記回転テーブルにお
いて前記ウエハの外側に載置されて固定され、前記デー
タ採取／記憶手段と前記ウエハ厚さ算出手段とは前記プ
ロセッサが所定のプログラムを実行することでその一部
または全部の機能が実現され、前記データ採取／記憶手
段は、前記回転テーブルを所定角度で回転させて得られ
る各前記測定点対応に前記第１および第２の検出器の検
出信号から得られる検出値と前記変位量の測定値とを得
て、前記検出値と前記測定値との対応テーブルを生成
し、前記ウエハ厚さ算出手段は、この対応テーブルを参
照して前記試料片の厚さに対する厚さの変位量を算出し
てこの算出値と前記試料片の厚さとから前記ウエハの厚
さを算出する請求項２記載のウエハ厚さ測定装置。