JP2000258144A - Flatness and thickness measurement device for wafer - Google Patents

Flatness and thickness measurement device for wafer

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JP2000258144A
JP2000258144A JP5889399A JP5889399A JP2000258144A JP 2000258144 A JP2000258144 A JP 2000258144A JP 5889399 A JP5889399 A JP 5889399A JP 5889399 A JP5889399 A JP 5889399A JP 2000258144 A JP2000258144 A JP 2000258144A
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JP
Japan
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wafer
light
flatness
detector
lens
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Japanese (ja)
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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

PROBLEM TO BE SOLVED: To simultaneously and accurately measure the flatness and thickness of a wafer. SOLUTION: The wafer 1 and a reference plane panel 4 are held so as to make the planes vertical and the plane is irradiated with a laser beam 9 at a prescribed angle α while two-dimensionally performing scanning. Reflected light 14 generated on the plane at the time is converged so as to reduce the diameter and then branched into two optical paths 19 and 20 and a first optical path 19 is provided with a first detector 21 for detecting the incident position of the reflected light 14. Further, a second optical path 20 is provided with an fθ lens 22 and a second detector 23 provided with a detection surface on the focus position of the fθ lens 22.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、ウェーハの平坦
度および厚みを測定する装置に関する。
The present invention relates to an apparatus for measuring flatness and thickness of a wafer.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、ウェーハの平坦度を測定する装
置として、フィゾー干渉計(Fizeau inter
ferometer)よりなる平坦度測定装置が公知で
あり、また、ウェーハの厚みを測定する手法として、静
電容量式の厚み測定装置が公知である。
2. Description of the Related Art For example, as an apparatus for measuring the flatness of a wafer, a Fizeau interferometer (Fizeau interferometer) is used.
A flatness measuring device comprising a ferometer is known, and a capacitance-type thickness measuring device is known as a technique for measuring the thickness of a wafer.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記干
渉を利用した平坦度測定装置においては、ウェーハの片
側の面しか測定しないため、その厚みを直接測定するこ
とができず、ある範囲内で平坦度の保証されたチャック
盤にウェーハを吸着させたときの平坦度に基づいて演算
を行い、厚みのばらつきを間接的に求めることができる
に過ぎなかった。そして、この平坦度測定装置において
は、ウェーハとチャック盤との間に異物が介在すること
があり、この異物によって測定値に誤差が生ずることが
しばしばあった。また、静電容量式の厚み測定装置にお
いては、完全平面に一方の面を吸着したときに他方の面
が所定の平坦度になるというように厚みの分布に基づい
て間接的に求めることができるだけであり、平坦度を直
接測定することはできなかった。そして、この静電容量
式の厚み測定装置では、センサの大きさに制限を受け、
ウェーハの面方向における分解能が余りよくなかった。
However, in the flatness measuring device utilizing the interference, since only one surface of the wafer is measured, its thickness cannot be directly measured, and the flatness cannot be measured within a certain range. In this case, the calculation is performed based on the flatness when the wafer is attracted to the chucking machine which is guaranteed, and the variation in thickness can only be obtained indirectly. In this flatness measuring apparatus, foreign matter may be interposed between the wafer and the chuck board, and the foreign matter often causes an error in the measured value. In addition, in a capacitance-type thickness measuring device, it is possible to indirectly determine the thickness based on the distribution of thickness such that when one surface is adsorbed to a perfect plane, the other surface has a predetermined flatness. And the flatness could not be directly measured. And, in this capacitance type thickness measuring device, the size of the sensor is limited,
The resolution in the plane direction of the wafer was not so good.

【0004】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、ウェーハの平坦度と厚みを同時
に精度よく測定することができるウェーハの平坦度およ
び厚み測定装置(以下、単に測定装置という)を提供す
ることである。
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned matters, and has as its object to measure a flatness and a thickness of a wafer (hereinafter simply referred to as a flatness and thickness measuring device capable of simultaneously measuring the flatness and the thickness of the wafer with high accuracy). Measurement device).

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の測定装置は、ウェーハおよび基準平面盤
をそれらの平面が鉛直となるように保持し、前記平面に
対してレーザ光を二次元的に走査しながら所定の角度で
照射し、そのとき前記平面において生ずる反射光をその
径が小さくなるように収束した後、二つの光路に分岐
し、第1光路に前記反射光の入射位置を検出する第1デ
ィテクタを設け、第2光路にfθレンズおよびこのfθ
レンズの焦点位置に検出面を有する第2ディテクタを設
け、前記ウェーハの表面および基準平面盤の基準面にレ
ーザ光を照射したときに前記両ディテクタから得られる
出力と、前記ウェーハの裏面および前記基準面にレーザ
光を照射したときに前記両ディテクタから得られる出力
とに基づいて、前記ウェーハの両面における平坦度およ
びウェーハの厚みを同時に得ることができるようにして
いる(請求項1)。
In order to achieve the above object, a measuring apparatus according to the present invention holds a wafer and a reference plane board such that their planes are vertical, and applies laser light to said plane. Irradiation is performed at a predetermined angle while performing dimensional scanning, and then the reflected light generated on the plane is converged so that its diameter becomes smaller, then branched into two optical paths, and the incident position of the reflected light on the first optical path. Lens is provided in the second optical path and the fθ lens and the fθ
A second detector having a detection surface at a focal position of a lens is provided, an output obtained from each of the detectors when a laser beam is applied to a front surface of the wafer and a reference surface of a reference plane board, and a back surface of the wafer and the reference surface. The flatness on both surfaces of the wafer and the thickness of the wafer can be simultaneously obtained based on the outputs obtained from the two detectors when the surface is irradiated with the laser beam (claim 1).

【0006】上記構成において、ウェーハおよび基準平
面盤を鉛直な軸回りで回転できるようにしてもよい(請
求項2)。
In the above configuration, the wafer and the reference flat board may be rotatable around a vertical axis.

【0007】上記構成の測定装置においては、ウェーハ
の両面の平坦度を簡単に測定でき、これらの平坦度を、
それぞれの面に対応する基準平面盤の傾きを基準にして
演算を行い、両平面の距離(厚み)を求める。これによ
り、ウェーハの平坦度および厚みを同時に絶対値測定す
ることができる。
In the measuring apparatus having the above-described structure, the flatness of both surfaces of the wafer can be easily measured, and these flatnesses can be measured.
The calculation is performed based on the inclination of the reference plane board corresponding to each plane, and the distance (thickness) between both planes is obtained. Thereby, the absolute value of the flatness and the thickness of the wafer can be simultaneously measured.

【0008】[0008]

【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、この発明の測定装置の構成
を概略的に示すもので、この図において、1は測定対象
であるウェーハで、1a,1bはウェーハ1の検査対象
である表面および裏面で、鏡面となっている。このウェ
ーハ1は、ウェーハステージ2の複数の適宜箇所に設け
られたウェーハ保持具3によって、その平面1a,1b
が鉛直となるように保持されている。4はウェーハ1と
同じ平面においてウェーハ1と同様にその表面4aおよ
び裏面4bが鉛直となるように適宜の保持部材5によっ
て鉛直に保持される基準平面盤で、例えば透明なガラス
板よりなり、表面4aはアルミニウムを適宜蒸着して反
射面とされ、基準面に形成されており、裏面4bは光透
過面とされている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a configuration of a measuring apparatus according to the present invention. In this figure, reference numeral 1 denotes a wafer to be measured, 1a and 1b denote front and back surfaces of a wafer 1 to be inspected, and a mirror surface. Has become. The wafer 1 has its planes 1a, 1b held by wafer holders 3 provided at a plurality of appropriate locations on a wafer stage 2.
Are held vertically. Reference numeral 4 denotes a reference flat plate which is vertically held by an appropriate holding member 5 so that the front surface 4a and the back surface 4b of the same surface as the wafer 1 are vertical in the same plane as the wafer 1, and is made of, for example, a transparent glass plate. 4a is a reflective surface formed by appropriately depositing aluminum and is formed on the reference surface, and the back surface 4b is a light transmitting surface.

【0009】前記ウェーハステージ2の下端は、モータ
などによって駆動される回動機構6に連結されており、
ウェーハ1および基準平面盤4を鉛直な軸7を中心にし
ていずれの方向にも自在に回転させることができるよう
に構成されている。すなわち、ウェーハ1および基準平
面盤4は、後述する光照射光学系8および光縮小光学系
13に対して、それらの両面を片面ずつ対向させること
ができるように、ウェーハステージ2によって鉛直に保
持されている。
The lower end of the wafer stage 2 is connected to a rotating mechanism 6 driven by a motor or the like.
The wafer 1 and the reference plane board 4 can be freely rotated in any direction about a vertical axis 7. That is, the wafer 1 and the reference plane board 4 are vertically held by the wafer stage 2 so that both surfaces thereof can be opposed to a light irradiation optical system 8 and a light reduction optical system 13 described below one by one. ing.

【0010】8は上述のように保持されたウェーハ1お
よび基準平面盤4に対してレーザ光9を照射する光照射
光学系で、レーザ光源10、レーザ光9をウェーハ1お
よび基準平面盤4に対してその二次元方向に所定の角度
αで走査するための二次元走査ミラー11、走査された
レーザ光9を平行光としてウェーハ1に照射するための
レンズ12とからなる。
Reference numeral 8 denotes a light irradiation optical system for irradiating the laser beam 9 to the wafer 1 and the reference plane board 4 held as described above. The laser light source 10 and the laser beam 9 are applied to the wafer 1 and the reference plane board 4. On the other hand, it comprises a two-dimensional scanning mirror 11 for scanning at a predetermined angle α in the two-dimensional direction, and a lens 12 for irradiating the scanned laser beam 9 to the wafer 1 as parallel light.

【0011】なお、前記二次元走査ミラー11として
は、1つのミラーを二次元的に振動させるようにしてあ
ってもよく、また、2つのガルバノミラーを組み合わせ
たものをそれぞれ一次元的に振動させるようにしてあっ
てもよい。
As the two-dimensional scanning mirror 11, one mirror may be two-dimensionally vibrated, or a combination of two galvanometer mirrors may be one-dimensionally vibrated. It may be so.

【0012】13は前記光照射光学系8によってウェー
ハ1および基準平面盤4に照射されたレーザ光9がウェ
ーハ1の表面において反射して生ずる光14を縮小する
ところの光縮小光学系で、前記反射光14をその径を縮
小するレンズ15と、この縮小された光を平行光16に
するレンズ17とからなる。
Reference numeral 13 denotes a light reduction optical system for reducing the light 14 generated by reflecting the laser light 9 radiated on the wafer 1 and the reference plane board 4 by the light irradiation optical system 8 on the surface of the wafer 1. It comprises a lens 15 for reducing the diameter of the reflected light 14 and a lens 17 for converting the reduced light into parallel light 16.

【0013】18は前記光縮小光学系13の後段に設け
られる例えばハーフミラーよりなるビームスプリッタ
で、光縮小光学系13からの縮小平行光16を二つに光
路19,20に分岐させるものである。そして、一方の
光路(第1光路)19には、縮小された平行光16の位
置を検出するための第1ディテクタ21が設けられてい
る。また、他方の光路(第2光路)20には、fθレン
ズ22とこのfθレンズ22の焦点位置に検出面を有す
る第2ディテクタ23が設けられている。
Reference numeral 18 denotes a beam splitter provided at the subsequent stage of the optical reduction optical system 13 and composed of, for example, a half mirror. The beam splitter 18 splits the reduced parallel light 16 from the optical reduction optical system 13 into two optical paths 19 and 20. . The first optical path 19 is provided with a first detector 21 for detecting the position of the reduced parallel light 16. In the other optical path (second optical path) 20, an fθ lens 22 and a second detector 23 having a detection surface at a focal position of the fθ lens 22 are provided.

【0014】前記第1ディテクタ21および第2ディテ
クタ23は、いずれも例えばCCDを二次元的に配置し
た二次元ディテクタアレイよりなり、第1ディテクタ2
1には、反射面の位置およびその傾きの影響を受けた光
が入射する。
Each of the first detector 21 and the second detector 23 is, for example, a two-dimensional detector array in which CCDs are two-dimensionally arranged.
Light 1 is affected by the position of the reflection surface and its inclination.

【0015】また、fθレンズ22は、図2に示すよう
に、入射する光24〜26は焦点fに等しい距離におい
て光軸28に対して垂直な面29上に結像させる性質を
有するとともに、光軸28に対して平行な光24,25
は、光軸28と面29の交点30に結像するが、光軸2
8に対して平行ではない光26,27は、前記点30か
ら距離hだけ離れた面上の点31に結像するといった性
質を有している。このとき、光軸28と光26,27と
のなす角度θと、焦点距離fと前記距離hとの間には、 h=fθ という関係が成り立つ。
As shown in FIG. 2, the fθ lens 22 has a property that incident light 24 to 26 forms an image on a plane 29 perpendicular to the optical axis 28 at a distance equal to the focal point f. Lights 24 and 25 parallel to the optical axis 28
Forms an image at the intersection 30 between the optical axis 28 and the surface 29,
Lights 26 and 27 that are not parallel to 8 have the property of forming an image on a point 31 on a plane separated from the point 30 by a distance h. At this time, the relationship h = fθ holds between the angle θ between the optical axis 28 and the lights 26 and 27 and the focal length f and the distance h.

【0016】したがって、第2ディテクタ23によれ
ば、焦点距離fが予め既知であるので、距離hが判れ
ば、反射面の傾きを求めることができる。
Therefore, according to the second detector 23, since the focal length f is known in advance, if the distance h is known, the inclination of the reflecting surface can be obtained.

【0017】再び図1において、32は例えばパソコン
などの演算装置で、第1ディテクタ21および第2ディ
テクタ23の出力に基づいて演算を行い、ウェーハ1の
表面の平坦度などを判別するもので、この演算装置32
には、二次元走査ミラー11に対する走査信号が入力さ
れ、前記両ディテクタ21,23の出力信号と関連づけ
るように構成されている。
Referring again to FIG. 1, reference numeral 32 denotes an arithmetic unit such as a personal computer, which performs an arithmetic operation based on the outputs of the first detector 21 and the second detector 23 to determine the flatness of the surface of the wafer 1 and the like. This arithmetic unit 32
, A scanning signal to the two-dimensional scanning mirror 11 is input, and is associated with output signals of the detectors 21 and 23.

【0018】次に、上記測定装置の動作について、図3
をも参照しながら説明する。まず、図1に示すように、
ウェーハ1の表面1aおよび基準平面盤4の基準面4a
が光照射光学系8および光縮小光学系13に対向するよ
うにセットする。この状態において、レーザ光源10か
らのレーザ光9を二次元走査ミラー11を用いて、所定
の角度αで、かつ、前記ウェーハ表面1aおよび基準面
4aを所定の間隔で二次元的に走査しながら照射する。
この走査間隔は、要求される測定データの密度によって
適宜設定される。
Next, the operation of the measuring apparatus will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG.
Surface 1a of wafer 1 and reference plane 4a of reference plane board 4
Are set so as to face the light irradiation optical system 8 and the light reduction optical system 13. In this state, the laser light 9 from the laser light source 10 is two-dimensionally scanned at a predetermined angle α using the two-dimensional scanning mirror 11 and at a predetermined interval on the wafer surface 1a and the reference surface 4a. Irradiate.
This scanning interval is appropriately set according to the required density of the measurement data.

【0019】前記ウェーハ表面1aおよび基準面4aに
おいて反射した光14は、光縮小光学系13で所定の径
となるように縮小され、この縮小された光16は、ビー
ムスプリッタ18で二つの光路19,20に分岐され、
第1光路19を進む光は第1ディテクタ21に入射し、
第2光路を進む光はfθレンズ22を経て第2ディテク
タ23に入射する。
The light 14 reflected on the wafer surface 1a and the reference surface 4a is reduced by an optical reduction optical system 13 so as to have a predetermined diameter, and the reduced light 16 is converted into two optical paths 19 by a beam splitter 18. , 20 and
Light traveling in the first optical path 19 enters the first detector 21,
The light traveling in the second optical path enters the second detector 23 via the fθ lens 22.

【0020】前記ウェーハ表面1aおよび基準面4aに
対するレーザ光9の二次元照射によって、前記第1ディ
テクタ21および第2ディテクタ23からそれぞれ信号
(情報)が出力されるが、これらの信号は、レーザ光9
の走査位置と関連づけて記録される。これにより、第1
ディテクタ21および第2ディテクタ23のそれぞれに
おいて入射した光のディテクタ上での位置は、入射した
光がウェーハ1上で反射した位置と角度とにより決ま
り、第2ディテクタ23での位置は、入射した光の確度
で決まる。以下、これについて、図3をも参照しながら
説明する。
By two-dimensional irradiation of the laser light 9 on the wafer surface 1a and the reference surface 4a, signals (information) are output from the first detector 21 and the second detector 23, respectively. 9
Is recorded in association with the scanning position. Thereby, the first
The position on the detector of the light incident on each of the detector 21 and the second detector 23 is determined by the position and angle of the incident light reflected on the wafer 1, and the position on the second detector 23 is the incident light. Is determined by the accuracy of Hereinafter, this will be described with reference to FIG.

【0021】まず、第2ディテクタ23から得られる情
報は、既に説明したように、fθレンズ22との光学的
関係から、ウェーハ1における反射光14の傾きであ
る。一方、第1ディテクタ21から得られる情報は、前
記反射光14の位置も含んでいる。したがって、前記両
ディテクタ21,23からの情報に基づいて演算するこ
とにより、反射光14の反射点位置が一義的に定められ
る。すなわち、第1ディテクタ21上の入射点(光点)
が同じであっても、光の傾きが異なれば、反射点の位置
または傾きが異なる。逆に、反射光14の傾きと入射光
14の位置(傾きは一定として)が分かれば、反射面の
位置と傾きが分かる。
First, the information obtained from the second detector 23 is the inclination of the reflected light 14 on the wafer 1 from the optical relationship with the fθ lens 22 as described above. On the other hand, the information obtained from the first detector 21 also includes the position of the reflected light 14. Therefore, the position of the reflection point of the reflected light 14 is uniquely determined by calculating based on the information from the detectors 21 and 23. That is, the incident point (light spot) on the first detector 21
Are the same, the position or inclination of the reflection point is different if the inclination of the light is different. Conversely, if the inclination of the reflected light 14 and the position of the incident light 14 (assuming the inclination is constant) are known, the position and the inclination of the reflection surface can be known.

【0022】図3は、第1ディテクタ21に入射する反
射光を模式的に表すもので、この図3において、ある平
行光32が反射点33において反射した平行光34が第
1ディテクタ21上の点35に入射したとする。このと
き、同じ点35に入射した光であっても、光軸と平行で
なくある角度ηで入射した光は、前記反射点33におい
て反射したのではなく、前記平行光34と点35におい
て角度ηをなす線36と前記光32を直線的に延長して
交わった点37において反射したものである。
FIG. 3 schematically shows reflected light incident on the first detector 21. In FIG. 3, a parallel light 34 reflected at a reflection point 33 is reflected by a certain parallel light 32 on the first detector 21. It is assumed that the light enters the point 35. At this time, even if the light is incident on the same point 35, the light that is incident on the parallel light 34 and the point 35 is not parallel to the optical axis but is incident at an angle η instead of being reflected at the reflection point 33. The light 36 is reflected at a point 37 where the line 36 forming η and the light 32 intersect linearly extended.

【0023】そして、平行光32が反射点33において
反射しても、その反射点33が仮想線33’で示すよう
に傾いていた場合には、第1ディテクタ21において前
記点35と異なる位置に入射する。
Even if the parallel light 32 is reflected at the reflection point 33, if the reflection point 33 is inclined as shown by the imaginary line 33 ', the first detector 21 is located at a position different from the point 35. Incident.

【0024】このように、第2ディテクタ23から得ら
れるウェーハ1における反射光14の傾きと、第1ディ
テクタ21から得られ反射光14の位置とによって反射
光14の反射点の位置およびその反射点の傾きが判る。
したがって、ウェーハ表面1aに対してレーザ光9を二
次元的に走査しながら照射することにより、ウェーハ表
面1aにおける高さ位置および傾き(図1において、ウ
ェーハ1のX−X方向における傾き)が判る。
As described above, the position of the reflection point of the reflected light 14 and the reflection point thereof are determined by the inclination of the reflected light 14 on the wafer 1 obtained from the second detector 23 and the position of the reflected light 14 obtained from the first detector 21. You can see the inclination of
Therefore, by irradiating the wafer surface 1a with the laser beam 9 while scanning it two-dimensionally, the height position and the inclination (the inclination of the wafer 1 in the XX direction in FIG. 1) on the wafer surface 1a can be determined. .

【0025】上述のように、レーザ光9をウェーハ表面
1aに照射し、そのとき生ずる反射光14を二つのディ
テクタ21,23に入射し、これらのディテクタ21,
23の出力からウェーハ表面1a全面における高さ状
態、つまり、平坦度を得ることができる。このとき、基
準面4aについても、同様に平坦度が測定される。
As described above, the laser light 9 is irradiated on the wafer surface 1a, and the reflected light 14 generated at that time is incident on the two detectors 21 and 23.
From the output of 23, the height state on the entire surface of the wafer surface 1a, that is, the flatness can be obtained. At this time, the flatness of the reference surface 4a is similarly measured.

【0026】次に、回動機構6を動作させて、ウェーハ
1および基準平面盤4を、それらの裏面1b,4bが光
照射光学系8および光縮小光学系13に対向するように
セットし、上記と同様に、レーザ光源10からのレーザ
光9を二次元走査しながら照射する。なお、このとき、
基準平面盤4では、第1平面4aにおいてレーザ光9は
反射する。つまり、この場合、基準平面盤4において
は、ウェーハ表面1aの測定と同様に基準面4aが測定
されることになる。
Next, the rotation mechanism 6 is operated to set the wafer 1 and the reference flat board 4 such that their back surfaces 1b and 4b face the light irradiation optical system 8 and the light reduction optical system 13, respectively. Similarly to the above, the laser light 9 from the laser light source 10 is irradiated while being two-dimensionally scanned. At this time,
On the reference plane board 4, the laser light 9 is reflected on the first plane 4a. That is, in this case, the reference plane 4a is measured on the reference plane board 4 in the same manner as the measurement of the wafer surface 1a.

【0027】前記ウェーハ裏面1bおよび基準面4a
(厳密には、基準面4aの裏面側)において反射した光
14は、光縮小光学系13で所定の径となるように縮小
され、この縮小された光16は、ビームスプリッタ18
で二つの光路19,20に分岐され、第1光路19を進
む光は第1ディテクタ21に入射し、第2光路を進む光
はfθレンズ22を経て第2ディテクタ23に入射す
る。
The back surface 1b of the wafer and the reference surface 4a
(Strictly speaking, the light 14 reflected on the back side of the reference surface 4a) is reduced by the light reduction optical system 13 so as to have a predetermined diameter, and the reduced light 16 is converted into a beam splitter 18
The light is branched into two optical paths 19 and 20, and the light traveling in the first optical path 19 enters the first detector 21, and the light traveling in the second optical path enters the second detector 23 via the fθ lens 22.

【0028】このウェーハ裏面1b側へのレーザ光9の
照射に基づいて得られる第1ディテクタ21および第2
ディテクタ23の出力を、上述のように処理することに
より、ウェーハ裏面1b全面における高さ状態、つま
り、平坦度を得ることができる。そして、基準面4aに
ついては、ウェーハ表面1aの測定のときと同じ基準面
4aを測定しているので、この基準面4aの高さを基準
にとることにより、ウェーハ1の表面1aおよび裏面1
bを、同じ基準をもとにして比較することができる。す
なわち、ウェーハ1の厚みおよびその分布を絶対値とし
て得ることができる(正確には、基準面4aを構成する
アルミ蒸着膜厚分ずれるが)。
The first detector 21 and the second detector 21 obtained based on the irradiation of the laser
By processing the output of the detector 23 as described above, it is possible to obtain the height state on the entire surface of the wafer back surface 1b, that is, the flatness. Since the same reference plane 4a as that of the measurement of the wafer front surface 1a is measured for the reference surface 4a, the height of the reference surface 4a is used as a reference so that the front surface 1a and the back surface 1a of the wafer 1 are measured.
b can be compared based on the same criteria. That is, the thickness of the wafer 1 and its distribution can be obtained as an absolute value (accurately, it is shifted by the thickness of the deposited aluminum film constituting the reference plane 4a).

【0029】ところで、ウェーハ1の表面1a(または
裏面1b)に入射するレーザ光9の角度(図1における
角度α)が小さいほど二次元方向での分解能が低くな
り、高さ方向における分解能は高くなる。逆に、前記角
度αが大きいと、二次元方向での分解能が高くなり、高
さ方向における分解能は低くなる。したがって、その検
査目的や用途に応じて、ウェーハ1の表面1a(または
裏面1b)に入射するレーザ光9の角度αを決定する必
要がある。
By the way, the smaller the angle (angle α in FIG. 1) of the laser beam 9 incident on the front surface 1a (or the back surface 1b) of the wafer 1, the lower the resolution in the two-dimensional direction and the higher the resolution in the height direction. Become. Conversely, when the angle α is large, the resolution in the two-dimensional direction increases, and the resolution in the height direction decreases. Therefore, it is necessary to determine the angle α of the laser light 9 incident on the front surface 1a (or the back surface 1b) of the wafer 1 according to the inspection purpose or application.

【0030】上述したように、この発明の測定装置にお
いては、コヒーレントなレーザ光9をウェーハ1に対し
て二次元的に照射して、そのとき得られる反射光を二つ
のディテクタ21,23によって検出し、この反射光の
位置と光軸に対する傾きを求めることにより、これらの
データに基づいてウェーハ1の両面1a,1bにおける
平坦度およびウェーハ1の厚みおよびその分布が同時に
得られる。
As described above, in the measuring apparatus of the present invention, the coherent laser beam 9 is irradiated two-dimensionally on the wafer 1, and the reflected light obtained at that time is detected by the two detectors 21 and 23. Then, by obtaining the position of the reflected light and the inclination with respect to the optical axis, the flatness on both surfaces 1a and 1b of the wafer 1, the thickness of the wafer 1, and the distribution thereof can be simultaneously obtained based on these data.

【0031】そして、上記測定装置においては、ウェー
ハ1を鉛直に保持した状態で平坦度や厚み測定を行うも
のであるため、ウェーハ1の自重による撓みの影響がな
くなり、従来に比べて測定精度が大幅に向上する。
Since the flatness and thickness are measured in the above-mentioned measuring apparatus while the wafer 1 is held vertically, the influence of the bending of the wafer 1 due to its own weight is eliminated, and the measuring accuracy is reduced as compared with the conventional one. Significantly improved.

【0032】なお、上述の実施の形態においては、ウェ
ーハ1のX−X方向における傾きの検出について説明し
ているが、この発明はこれに限られるものではなく、前
記X−X方向と垂直な方向、つまり、ウェーハ1の紙面
に垂直な方向における傾きについても同様にして検出す
ることができる。
In the above embodiment, the detection of the inclination of the wafer 1 in the XX direction has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. The direction, that is, the inclination in the direction perpendicular to the paper surface of the wafer 1 can be detected in the same manner.

【0033】また、ディテクタ21,23としてPSD
(Position Sensing Device
s)を用いてもよい。
Further, PSDs are used as the detectors 21 and 23.
(Position Sensing Device
s) may be used.

【0034】そして、上述の実施の形態においては、ウ
ェーハ1の両面1a,1bが鏡面であったが、これらが
粗面の場合には、基準平面盤4をセラミックなど平面加
工を行ってもやや粗面性が残るような材料を用いて形成
し、モアレ縞を測定する場合における構成を採用するこ
とにより、同様の測定を行うことができる。
In the above-described embodiment, both surfaces 1a and 1b of the wafer 1 are mirror surfaces. However, when these surfaces are rough surfaces, the reference flat plate 4 may be slightly flattened with ceramics or the like. The same measurement can be performed by using a material formed with a material having a rough surface and measuring moire fringes.

【0035】さらに、上述の実施の形態においては、光
照射光学系8および光縮小光学系13を、ウェーハ1お
よび基準平面盤4の一方の面側にのみ設け、ウェーハ1
および基準平面盤4を回転するようにしているが、前記
光学径8,13をウェーハ1および基準平面盤4の両側
に設けようにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the light irradiation optical system 8 and the light reduction optical system 13 are provided only on one surface side of the wafer 1 and the reference plane board 4.
Although the reference plane 4 is rotated, the optical diameters 8 and 13 may be provided on both sides of the wafer 1 and the reference plane 4.

【0036】[0036]

【発明の効果】この発明の測定装置によれば、ウェーハ
の両面における平坦度とウェーハの厚みとを同時に精度
よく測定することができる。そして、上記測定装置によ
れば、要求される分解能に応じて面方向ディジタルの分
解能を設定して測定を行うことができる。
According to the measuring apparatus of the present invention, the flatness on both surfaces of the wafer and the thickness of the wafer can be simultaneously and accurately measured. According to the above-described measuring apparatus, the measurement can be performed by setting the resolution of the in-plane digital direction according to the required resolution.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明のウェーハの平坦度および厚み測定装
置の構成の一例を概略的に示す図である。
FIG. 1 is a view schematically showing an example of a configuration of a wafer flatness and thickness measuring apparatus of the present invention.

【図2】前記装置において用いるfθレンズの働きを説
明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the function of an fθ lens used in the device.

【図3】前記装置の測定原理を概略的に説明するための
図である。
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a measurement principle of the device.

【符号の説明】 1…ウェーハ、1a,1b…ウェーハの平面、4…基準
平面盤、4a,4…基準平面盤の平面、7…鉛直な軸、
9…レーザ光、14…反射光、19…第1光路、20…
第2光路、21…第1ディテクタ、22…fθレンズ、
23…第2ディテクタ。
[Description of Signs] 1 ... Wafer, 1a, 1b ... Plane of wafer, 4 ... Reference plane board, 4a, 4 ... Plane plane of reference plane board, 7 ... Vertical axis,
9 ... laser light, 14 ... reflected light, 19 ... first optical path, 20 ...
A second optical path, 21... A first detector, 22.
23 ... Second detector.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA03 AA19 AA24 AA30 AA35 AA47 AA51 BB03 BB25 CC19 DD00 FF61 FF65 GG04 HH03 HH12 JJ01 JJ05 JJ08 JJ16 JJ26 LL00 LL04 LL05 LL10 LL13 LL46 LL62 MM04 MM16 PP11 PP13 QQ28 4M106 AA01 BA05 CA24 CA48 DH03 DH12 DH32 DH39 DJ02 DJ06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F065 AA03 AA19 AA24 AA30 AA35 AA47 AA51 BB03 BB25 CC19 DD00 FF61 FF65 GG04 HH03 HH12 JJ01 JJ05 JJ08 JJ16 JJ26 LL00 LL04 LL05 LL10 LL13 LL13 LL13 MM46 CA48 DH03 DH12 DH32 DH39 DJ02 DJ06

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ウェーハおよび基準平面盤をそれらの平
面が鉛直となるように保持し、前記平面に対してレーザ
光を二次元的に走査しながら所定の角度で照射し、その
とき前記平面において生ずる反射光をその径が小さくな
るように収束した後、二つの光路に分岐し、第1光路に
前記反射光の入射位置を検出する第1ディテクタを設
け、第2光路にfθレンズおよびこのfθレンズの焦点
位置に検出面を有する第2ディテクタを設け、前記ウェ
ーハの表面および基準平面盤の基準面にレーザ光を照射
したときに前記両ディテクタから得られる出力と、前記
ウェーハの裏面および前記基準面にレーザ光を照射した
ときに前記両ディテクタから得られる出力とに基づい
て、前記ウェーハの両面における平坦度およびウェーハ
の厚みを同時に得ることができるようにしたことを特徴
とするウェーハの平坦度および厚み測定装置。
1. A wafer and a reference plane board are held such that their planes are vertical, and the plane is irradiated with a laser beam at a predetermined angle while scanning the plane two-dimensionally. After converging the resulting reflected light so that its diameter becomes smaller, the light is branched into two optical paths, a first detector for detecting the incident position of the reflected light is provided on a first optical path, an fθ lens and an fθ lens are provided on a second optical path. A second detector having a detection surface at a focal position of a lens is provided, an output obtained from each of the detectors when a laser beam is applied to a front surface of the wafer and a reference surface of a reference plane board, and a back surface of the wafer and the reference surface. Simultaneously obtaining the flatness on both surfaces of the wafer and the thickness of the wafer based on the outputs obtained from the two detectors when the surface is irradiated with laser light. It was possible manner flatness and thickness measuring device wafer, comprising.
【請求項2】 ウェーハおよび基準平面盤を鉛直な軸回
りで回転できるようにしてなる請求項1に記載のウェー
ハの平坦度および厚み測定装置。
2. The wafer flatness and thickness measuring apparatus according to claim 1, wherein the wafer and the reference plane board can be rotated about a vertical axis.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100339969C (en) * 2000-11-16 2007-09-26 信越半导体株式会社 Wafer shape evaluating method and device and device producing method, wafer and wafer selecting method
CN103940380A (en) * 2014-04-08 2014-07-23 广东正业科技股份有限公司 Planeness test method and device
CN108061535A (en) * 2017-11-22 2018-05-22 江苏科技大学 Glass magnesium board thickness and unevenness on-line measurement device and application method
WO2024041322A1 (en) * 2022-08-25 2024-02-29 Tcl Zhonghuan Renewable Energy Technology Co., Ltd. Surface flatness detecting device for single crystal square rod

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100339969C (en) * 2000-11-16 2007-09-26 信越半导体株式会社 Wafer shape evaluating method and device and device producing method, wafer and wafer selecting method
CN103940380A (en) * 2014-04-08 2014-07-23 广东正业科技股份有限公司 Planeness test method and device
CN108061535A (en) * 2017-11-22 2018-05-22 江苏科技大学 Glass magnesium board thickness and unevenness on-line measurement device and application method
CN108061535B (en) * 2017-11-22 2019-06-21 江苏科技大学 Glass magnesium board thickness and unevenness on-line measurement device and application method
WO2024041322A1 (en) * 2022-08-25 2024-02-29 Tcl Zhonghuan Renewable Energy Technology Co., Ltd. Surface flatness detecting device for single crystal square rod

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