JP2001033215A

JP2001033215A - ウエハ厚さむら測定装置

Info

Publication number: JP2001033215A
Application number: JP11209237A
Authority: JP
Inventors: Hideo Ishimori; 英男石森; Hiroshi Okumura; 寛奥村
Original assignee: Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2001-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】ウエハの表裏の変位量を高精度に測定すること
が可能なウエハ厚さむら測定装置を提供することにあ
る。【解決手段】直線走査の方向に沿ってウエハの表裏の相
対的な変位量を測定して、例えば、第１および第２の光
学測定装置に対する増減方向（測定値の正負の方向）を
それぞれに同一方向に選択し、算出手段によりその変位
量の和によりウエハの厚さについての変位量を走査位置
に応じて算出し、直線走査による測定ステージの位置の
変化あるいはそのときの温度の変化により発生する第１
および第２の光学測定装置のベース台上のずれ量を第３
の光学測定装置により走査位置対応に測定して、この測
定値で走査位置対応に補正するものである。

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、ウエハ厚さむら
測定装置に関し、詳しくは、ウエハの厚さむらを高精度
に測定することができるウエハ厚さむら測定装置に関す
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
る測定項目としてはウエハの厚さ測定とウエハ厚さむら
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、ウエハ厚さ測定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
ンサで行われるので、ウエハの厚さ測定やウエハの厚さ
むら測定をこの静電センサで行うことが考えられるが、
ウエハの厚さについては、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。そこ
で、このような問題を解決するために特願平１１−３５
２５８号「ウエハ厚さ測定装置」の発明を出願人は出願
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、ウエハの厚さむ
ら測定については、相対変位量であるので静電センサを
利用することが可能である。しかし、静電容量センサ等
による厚さむら測定の場合には、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ので、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。そ
のため、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、これによって精
度の高い測定をすることが難しい。

【０００４】さらに、ウエハ厚さむら測定では、例え
ば、螺旋走査においてトラック対応に多数点でウエハの
表裏面の変位量を測定しなければならない。その測定に
は、ウエハ載置台（光学測定系でも可）等を半径Ｒ方向
へ移動させることが必要になる。このように測定ステー
ジの移動を伴うので、測定ステージの位置の変化が高さ
基準となるベース台に荷重変化を与えてベースが変形
し、特に、ウエハの厚さ７００μｍ以下になり、ウエハ
の外形が２００ｍｍ以上になると、測定ステージの位置
とベース台の変形が測定に大きな誤差となって現れてく
る。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、ウエハの厚さむらを高精度に測
定することができるウエハ厚さむら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
ハを載置したテーブルとウエハの表裏面にレーザ光を照
射する光学測定装置とを有し、ウエハと測定光学系のい
ずれかを相対的に直線移動させてレーザ光によりウエハ
を走査してウエハ厚さむらを測定するウエハ厚さむら測
定装置において、光学測定装置として設けられたウエハ
の表面の変位を測定する第１の光学測定装置およびウエ
ハの裏面の変位を測定する第２の光学測定装置と、直線
移動による走査位置に応じて第１および第２の光学測定
装置間の距離についての変位を測定する第３の光学測定
装置と、第１の光学測定装置で測定された変位量と第２
の光学測定装置で測定された変位量とに基づいてウエハ
の厚さについての変位量を直線移動によるウエハ上の走
査位置に応じて算出する算出手段と、この算出手段によ
る算出値をその走査位置に対応する第３の光学測定装置
で測定された距離についての変位により補正する補正手
段とを備えるものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】このように、直線走査の方向に沿
ってウエハの表裏の相対的な変位量を測定して、例え
ば、第１および第２の光学測定装置に対する増減方向
（測定値の正負の方向）をそれぞれに同一方向（測定面
が測定装置に近づく方向を増加とする）に選択すれば、
算出手段によりその変位量の和によりウエハの厚さにつ
いての変位量を走査位置に応じて算出することができ
る。そして、直線走査による測定ステージの位置の変化
あるいはそのときの温度の変化により発生する第１およ
び第２の光学測定装置のベース台上のずれ量を第３の光
学測定装置により走査位置対応に測定して、この測定値
で走査位置対応に補正することで、ウエハ厚さの変位量
を走査位置対応して高精度に得ることができる。その結
果、ウエハの厚さむらを高精度に測定することができる
ウエハ厚さむら測定装置を実現することができる。特
に、他の発明の構成として第３の光学測定装置の測定レ
ーザ光をウエハと回転テーブルとの間に空間（間隙）を
設けてこの空間に配置する前記のような構成を採ること
で、Ｒθの二次元螺旋走査をする場合に、ウエハの近傍
でかつＲ走査方向に沿って走査位置対応に精度の高い補
正値を得ることができる。

【０００７】

【実施例】図１は、この発明のウエハ厚さむら測定装置
の一実施例を示す構成図であり、図２は、そのウエハ回
転テーブルの説明図、図３は、その補正値測定処理につ
いての説明図、図４は、その厚さむら測定処理のフロー
チャート、図５は、２本の補正値測定ビームを配置した
他の実施例の説明図である。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が設けられてい
る。その測定レーザビームＬ1が光ヘテロダイン干渉測
定装置３から垂直にウエハ１に落射される。また、ウエ
ハ１の裏面側の下部には、同様に測定レーザビームＬ2
が光ヘテロダイン干渉測定装置４から垂直に上へと向け
てウエハ１に照射される。

【０００８】ここで、光ヘテロダイン干渉測定装置４
は、その参照光源として光ヘテロダイン干渉測定装置３
側の２波長レーザ光源３１と、参照光側の検出器系を使
用している。しかし、その測長光側検出系は、個別に設
けられている。光ヘテロダイン干渉測定装置３，４のそ
れぞれの測長光側検出系は、ウエハ１の表裏に配置され
ていて、これら光ヘテロダイン干渉測定装置３、４は、
ベース１００に固定されている。なお、図１では説明の
都合上、回転テーブル２については省略してある。

【０００９】光ヘテロダイン干渉測定装置３、４がそれ
ぞれ測定レーザビームＬ1，Ｌ2を照射するウエハ１上の
照射位置（そのウエハ１の上面側の測定点をＳとして示
す）は、ウエハ１の表裏の相違はあるが、ウエハ１上の
一致した座標点、例えば、走査の初期位置では、図２
（ａ）において、ウエハ１の中心点Ｏの位置である。さ
らに、光ヘテロダイン干渉測定装置３は、回転テーブル
２の半径Ｒ方向走査（図２参照）によるウエハ１上の走
査位置に対応して光ヘテロダイン干渉測定装置３、４の
距離間の変位を測定する測定レーザビームＬ3を照射す
る。その照射光Ｌ3は、回転テーブル２がウエハ１を保
持するときに周囲に存在する空間、すなわち間隙部分の
Ｓａ点（図２（ａ）参照）に設定して光ヘテロダイン干
渉測定装置４のコーナキューブ４２（後述）からの反射
光を受ける。

【００１０】まず、光ヘテロダイン干渉測定装置３の構
成から説明すると、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、参照光側光学系３２、そし
て測長光側光学系３３とからなる。参照光側光学系３２
には、検出器３２ａが設けられ、測長光側光学系３３に
は、検出器３３ａ、３３ｂが設けられている。検出器３
２ａは、ｆ1−ｆ2の位相φを検出してする参照光側光学
センサであり、検出器３３ａ、３３ｂは、それぞれｆ1
−ｆ2±Δｆの位相δを検出する測長光側光学センサで
ある。参照光側光学系３２は、３個のビームスプリッタ
３４ａ、３４ｂ、３４ｃを有している。ビームスプリッ
タ３４ａ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ＢＳ３４ａ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３２ａ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３２ａに入力される。その結果、検出器３２
ａ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。

【００１１】ビームスプリッタ３４ｂは、ビームスプリ
ッタ３４ａと同様なものであり、ビームスプリッタ３４
ａを透過した周波数ｆ1のＰ偏光波と周波数ｆ2のＳ偏光
波とを受けてそれらの一部を垂直方向に透過させてそれ
らを測長光側光学系３３のビームスプリッタ３５ａに入
射させ、一部を水平方向に反射させて入射ビームを２分
割する。ビームスプリッタ３４ｃは、角度が逆向きに４
５゜（あるいは１３５゜）で配置された、ビームスプリ
ッタ３４ｂと同様なビームスプリッタである。これは、
ビームスプリッタ３４ｂを透過した周波数ｆ1のＰ偏光
波と周波数ｆ2のＳ偏光波とを受けてそれらの一部を水
平方向に一部を透過させて反射ミラー４３，４４を介し
て光ヘテロダイン干渉測定装置４の測長光側光学系４１
へと入射させ、一部を垂直方向に反射させて測長光側光
学系３３のビームスプリッタ３５ｂに入射させる。

【００１２】測長光側光学系３３のビームスプリッタ３
５ａは、ＢＳ３４ｂ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、ＢＳ３４ｂを透過した
レーザビームのうち周波数ｆ2側を受ける４５゜の偏光
ビームスプリッタ（ＰＢＳ）である。このＰＢＳ３５ａ
は、周波数ｆ1側をそのまま透過してλ／４波長板３６
ａを経てウエハ１の上面１ａに照射する。これが測長光
（測定光）であり、これの反射光は、λ／４波長板３６
ａを経てＰＢＳ３５ａに至り、ここで、測定信号として
検出器３３ａに方向に反射され、偏光板３９ａを通って
検出器３３ａに入射する。また、ＰＢＳ３５ａは、周波
数ｆ2側をλ／２波長板３７ａ側に反射させて基準ミラ
ー（コーナキューブ）３８ａ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３９ａを通し、検
出器３３ａに入力させる。その結果、検出器３３ａにあ
っては、ウエハ１の表面側の変位に対応して周波数（ｆ
1−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の表
面側の上下方向の変位量に対応して変化する値である。

【００１３】測長光側光学系３３のビームスプリッタ３
５ｂは、ビームスプリッタ３５ａと同様な構成を有し、
周波数ｆ1側の透過光をウエハ１に対してではなく、光
ヘテロダイン干渉測定装置４のコーナキューブ４２に向
けて測定レーザビームＬ3を照射する。この測定レーザ
ビームＬ3は、図２（ａ）のＳａ点の位置を通過する。
そして、検出器３３ａに対応する検出器３３ｂが光ヘテ
ロダイン干渉測定装置３と光ヘテロダイン干渉測定装置
４の上下方向の変位についての検出信号を発生する。こ
こでは、ビームスプリッタ３５ｂを含む測長光学系につ
いては、ビームスプリッタ３５ａを含む測長光学系の構
成要素と同一の構成要素は、同じ参照数字符号に添え字
「ｂ」を付して示してあるので、その詳細な説明を割愛
する。

【００１４】光ヘテロダイン干渉測定装置４は、測長光
側光学系４１とコーナキューブ４２とからなる。コーナ
キューブ４２は、前記したようにビームスプリッタ３５
ｂから測定ビームＬ3を受けてビームスプリッタ３５ｂ
へと反射する。なお、前記と同様に、光ヘテロダイン干
渉測定装置３の測長光学系の構成要素と同一の構成要素
は、同じ参照数字符号に添え字「ｃ」を付して示す。測
長光側光学系４１は、前記測長光側光学系３３ａ、３３
ｂと同様な構成であり、ビームスプリッタ３５ｃを有し
ている。ビームスプリッタ３５ｃは、ＢＳ３４ｂ，ＢＳ
３４ｃを透過した周波数ｆ1のレーザビーム側をミラー
４３，４４を介して測定信号として受け、ＢＳ３４ｂを
透過したレーザビームのうち周波数ｆ2側を受ける１３
５゜の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）である。このＰ
ＢＳ３５ｃは、周波数ｆ1側をそのまま透過してλ／４
波長板３６ｃを経てウエハ１の裏面１ｂ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３６
ｃを経てＰＢＳ３５ｃに至り、ここで、測定信号として
検出器３３ｃに方向に反射され、偏光板３９ｃを通って
検出器３３ｃに入射する。また、ＰＢＳ３５ｃは、周波
数ｆ2側をλ／２波長板３７ｃ側に反射させて基準ミラ
ー（コーナキューブ）３８ｃ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３９ｃを通し、検
出器３３ｃに入力させる。その結果、検出器３３ｃにあ
っては、ウエハ１の裏面側の変位に対応して周波数（ｆ
1−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。

【００１５】さて、参照光側光学系３２の検出器３２ａ
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、測長光側光学系３３の検出器３３ａの
検出信号は、アンプ７ａに入力され、検出器３３ｂの検
出信号は、アンプ７ｂに入力されてそれぞれに増幅され
た後に、測定信号として位相比較／変位量検出器６に入
力される。さらに、測長光側光学系４１の検出器３３ｃ
の検出信号は、アンプ７ｃに入力されて増幅され、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、１つの参照光の検出信号と
３つの測長光側の検出信号に対応してそれぞれの±Δｆ
に応じた位相を表すデジタル値のそれぞれの位置の変位
を示す検出信号Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3として発生して、それら
を変位量／距離変換回路１４へと送出する。変位量／距
離変換回路１４は、検出信号Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3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。ＭＰＵ１１は、後述する各プロ
グラムを実行してこれらの検出信号Ｐ1（検出器３３ａ
に対応），Ｐ2（検出器３３ｂに対応），Ｐ3（検出器３
３ｃに対応）の値に対応する距離データ（変位データ）
を受けてそれぞれに各変位量を取得する。

【００１６】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、その周囲には、円形上に所定の幅で間隙２３が
設けられる。間隙２３の幅は、Ｒ走査方向においてウエ
ハ１の半径より大きい空間幅を持つものである。なお、
図中、光ヘテロダイン干渉測定装置３、４は、省略して
ある。この回転テーブル２は、その側面図の図２（ｂ）
に示すように、Ｒ方向移動機構５に固定され、ウエハ１
の中心を通る半径方向Ｒに沿って移動可能に取付けられ
ている。５ａは、そのガイドレール（図２（ａ）参照）
である。図２（ａ）において、光ヘテロダイン干渉測定
装置３、４の距離間の変位を測定する測定レーザビーム
Ｌ3が通る間隙部分のＳａ点の位置は、ウエハ１が半径
分の距離だけ図面右側にＲ方向へ移動してもウエハ１と
の関係でＳａ点が未だ間隙内に入る位置にＳａ点が選択
されている。すなわち、このＳａ点は、その初期位置と
して直線移動によるＲ走査において測定用のレーザビー
ムＬ3をウエハ１の外周の接線方向に沿って移動させて
かつその走査範囲において間隙内に入る位置にある（図
５のＳａ点の位置参照）。

【００１７】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、変位量／距離変換回路１４、キーボー
ド、その他のデータ授受のためのインタフェース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１
２には、Ｒ方向補正量測定プログラム１２ａとウエハ厚
さむら算出プログラム１２ｂ、厚さむら補正処理プログ
ラム１２ｃ、補正値テーブル１２ｄ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。なお、ここで
の螺旋走査は、回転テーブル２を回転させるとともに回
転テーブル２をウエハ１の半径Ｒに沿って移動させるこ
とにより行われる（図２（ａ）参照）。ここで、Ｒ方向
補正量測定プログラム１２ａは、補正値測定の所定の機
能キー入力によりコールされてＭＰＵ１１により実行さ
れる。これが実行されたときには、回転テーブル２が半
径Ｒ方向移動されて、これに応じてウエハ１上のレーザ
照射位置Ｓ（光ヘテロダイン干渉測定装置３，４の測定
レーザビームＬ1，Ｌ2の照射位置）がウエハ１上の各半
径方向のトラック位置に位置決めされ、そのそれぞれの
トラック位置（半径方向の移動量）対応にそのとき光ヘ
テロダイン干渉測定装置３の測定ビームＬ3により測定
される変位量を補正値として補正値テーブル１２ｄにト
ラック位置に対応するデータとして書込んでいく処理を
する。

【００１８】ウエハ厚さむら算出プログラム１２ｂは、
厚さむら測定の所定の機能キー入力によりコールされて
ＭＰＵ１１により実行される。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（ウエハ１
の回転中心Ｏ）にレーザ照射位置Ｓを設定して、この点
を基準値“０”として螺旋走査によりそれぞれの光ヘテ
ロダイン干渉測定装置３、４による相対距離（変位量）
を得る。その表面側と裏面側での変位量（相対距離）の
和を算出し、この和をウエハ片２３の厚さ変位量Ｄと
し、この変位量Ｄをウエハ１上のそれぞれの測定位置で
算出する。なお、この場合測定される変位量は、それぞ
れに測定面が測定装置に近づく方向を増加とする。次
に、各トラック対応に変位量Ｄの平均値を算出してメモ
リ１２に記憶する。この処理が終了した後に厚さむら補
正処理プログラム１２ｃをコールする。なお、螺旋走査
は、通常、ウエハ１の中心Ｏを基準として（それを最内
周トラックとして）測定値を得る。厚さむら補正処理プ
ログラム１２ｃは、ＭＰＵ１１によりこれが実行された
ときに、補正値テーブル１２ｄを参照してメモリ１２に
記憶された各トラック対応の変位量Ｄの平均値をトラッ
ク対応の補正値分だけ減算（負の値のときには加算）し
て補正された値をウエハ厚さむらデータとして算出して
それをメモリ１２に記憶する。この場合も測定装置に近
づく方を増加とする。

【００１９】図３に従って、まず、補正値測定処理から
説明する。補正値測定の所定の機能キー入力により、Ｒ
方向補正量測定プログラム１２ａがコールされてＭＰＵ
１１により実行される。補正値測定処理割込みとして処
理がスタートして、現在の照射位置Ｓをウエハ１の中心
Ｏ（最内周トラック）に設定してこれを原点位置として
光ヘテロダイン干渉測定装置３の検出器３３ｂによる検
出値Ｐ2に基づく測定値を“０”として初期化する（ス
テップ１０１）。そして、Ｒ走査を開始し（ステップ１
０２）、光ヘテロダイン干渉測定装置３，４間の距離の
変位を検出する検出器３３ｂに対応する検出値Ｐ2に基
づき、あるトラック対応の走査位置での測定値（測定位
置Ｓが所定のトラック位置となる半径Ｒ方向の位置での
測定値）を取得してメモリ１２の補正値テーブル１２ｄ
の対応するトラック位置の欄に補正値として記憶し（ス
テップ１０３）、走査終了か否かを判定する（ステップ
１０４）。この判定でＮＯのときには半径Ｒ方向に１ト
ラック分移動してトラックを更新して（ステップ１０
５）、ステップ１０３へと戻り、次のトラックの測定値
を得る。ＹＥＳとなって全トラックについての測定が終
了すると処理を終了させる。なお、この場合、複数回の
Ｒ走査測定を行い、各トラック対応の補正値について複
数回の測定値の平均値を算出して補正値データとして補
正値テーブル１２ｄのトラック対応記憶位置にそれぞれ
記憶することができる。

【００２０】次に、図４に従って、測定データ処理装置
１０のウエハ厚さむら算出処理について説明する。厚さ
むら測定の所定の機能キー入力により、ウエハ厚さむら
算出プログラム１２ｂがコールされてＭＰＵ１１により
実行される。厚さむら測定処理としてその処理がスター
トして、現在の照射位置Ｓをウエハ１の中心Ｏ（最内周
トラック）に設定してこれを原点位置として光ヘテロダ
イン干渉測定装置３，４の測定ビームＬ1，Ｌ2が照射さ
れて（ステップ２０１）、光ヘテロダイン干渉測定装置
３，４の検出器３２ａ，３２ｂの検出値Ｐ1，Ｐ2に基づ
く測定値をそれぞれ“０”として初期化する（ステップ
２０２）。そして、螺旋走査（あるいは同心円走査）を
開始し（ステップ２０３）、光ヘテロダイン干渉測定装
置３の検出器３３ａの検出信号に対応する検出値Ｐ1に
基づくウエハ１の表面の変位量測定値を取得し（ステッ
プ２０４）、光ヘテロダイン干渉測定装置４の検出器３
３ｃの検出信号に対応する検出値Ｐ3に基づくウエハ１
の裏面の変位量測定値を取得し（ステップ２０５）、走
査終了か否かを判定して（ステップ２０６）、ここで、
終了していないときには、ステップ２０４へと戻る。こ
れにより螺旋走査（あるいは同心円走査）によりトラッ
クごとに多数の測定点で得ることができる。ステップ２
０６で走査が終了したときには、ここでＹＥＳとなり、
トラック対応に表裏について各測定点における各測定値
の平均値の算出をする（ステップ２０７）。そして表裏
のそれぞれのこの平均値の変位量の和をトラックごとに
求め、それをトラックごとのウエハ厚さの変位量として
算出する（ステップ２０８）。次に、トラック対応の測
定値（厚さ変位データ）を補正値テーブル１２ｄを参照
して求め（ステップ２０９）、トラック対応に参照値を
減算（負のときには加算となる）してトラックごとに求
めたウエハ厚さの変位量（前記の平均値）を補正して
（ステップ２１０）、ウエハ厚さむらデータを得て、こ
れをトラックに対応させたデータとして（トラックの関
数として）メモリ１２に記憶する（ステップ２１１）。

【００２１】図５は、２本の補正値測定ビームを設け
て、その平均値を補正値として得る構成の他の実施例の
Ｒ方向走査部分を中心とした説明図である。図５に示す
ように、光ヘテロダイン干渉測定装置３、４の距離間の
変位を測定する測定レーザビームＬ3，Ｌ4として回転テ
ーブル２のウエハ１との間隙に２本の測定ビームを設け
る。これは、間隙部分Ｓａ点のほかにさらにＳｂ点を加
えてものである。測定レーザビームＬ4が通るＳｂ点
は、測定レーザビームＬ3のＳａ点に対してウエハ１の
回転中心を通るＲ走査方向の線２４に対して対称となる
位置（ｄ1＝ｄ2）に設定される。図中、点線で示す回転
テーブル２の位置がウエハ１の半径分だけ回転テーブル
２が移動した状態であり、Ｒ方向の走査が終了した時点
である。また、二点鎖線で示す回転テーブル２の位置が
Ｒ走査のためにさらに余分に＋α分だけ移動した位置で
ある。Ｓａ点，Ｓｂ点ともにＲ方向の走査が終了した時
点で間隙２３の空間範囲に位置付けされている。このよ
うなＲ走査において、図３のステップ１０３における補
正値テーブル１２ｄに記憶される補正値は、Ｓａ点とＳ
ｂ点とにおいて測定レーザ光Ｌ3，Ｌ4により測定され、
採取された測定値の平均値とされる。これにより、これ
らＳａ点とＳｂ点の中央の点に位置する測定点Ｓの変位
量をより精度高く得ることができる。

【００２２】ところで、以上の実施例では、補正値を先
に補正値テーブル１２ｄに採取して、ウエハ厚さむら測
定を行い、補正する例を挙げているが、検出値Ｐ1，Ｐ
2，Ｐ3は、同時に得られるので、ウエハ厚さむら測定と
同時に補正値を得て、その場で補正するようにすること
ができる。これは、例えば、図４のステップ２０５とス
テップ２０６との間に図１のステップ１０３の補正値測
定のステップ２０５ａとして加えて平均値の補正値を得
て、さらにこれの後にステップ２０４、２０５で得た各
測定値を平均値の補正値により補正するステップ２０５
ｂを加えれば容易に可能である。なお、このような同時
的な補正をしない場合の補正値テーブル１２ｄの作成
は、ウエハ厚さむら測定の都度これに先行させてあるい
は定期的に実行することで、その時々の温度変化等も含
めて測定装置間の変位の影響を排除することができる。

【００２３】以上説明してきたが、実施例では、ウエハ
１を装着された回転テーブル２側をＲ方向に移動させて
螺旋走査を行っているが、回転テーブル２側を回転のみ
として光ヘテロダイン干渉測定装置３，４側をＲ方向に
移動させるようにしてもよい。さらに、走査は、螺旋走
査ではなく、同心円走査であってもよい。また、ＸＹの
直線二次元走査であってもよい。その場合には、補正値
は、Ｘ方向とＹ方向の両者に対してそれぞれ測定して取
得するとよい。光ヘテロダイン干渉測定装置の測定値
は、相対値であり、ウエハの表面の測定値から裏面の測
定値を減算あるいは加算することにより得られるので、
必ずしも初期値を“０”に設定しなくてもよい。さら
に、補正値の基準は、ウエハの中心点や最内周トラック
であることに限定されるものではない。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明にあって
は、直線走査の方向に沿ってウエハの表裏の相対的な変
位量を測定して、例えば、第１および第２の光学測定装
置に対する増減方向（測定値の正負の方向）をそれぞれ
に同一方向に選択すれば、算出手段によりその変位量の
和によりウエハの厚さについての変位量を走査位置に応
じて算出することができる。そして、直線走査による測
定ステージの位置の変化あるいはそのときの温度の変化
により発生する第１および第２の光学測定装置のベース
台上のずれ量を第３の光学測定装置により走査位置対応
に測定して、この測定値で走査位置対応に補正すること
で、ウエハ厚さの変位量を走査位置対応して高精度に得
ることができる。その結果、ウエハの厚さむらを高精度
に測定することができるウエハ厚さむら測定装置を実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

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

【図２】図２は、その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、側面図であ
る。

【図３】図３は、その補正値測定処理についての説明図
である。

【図４】図４は、その厚さむら測定処理のフローチャー
トである。

【図５】図５は、２本の補正値測定ビームを設けた他の
実施例のＲ方向走査部分を中心とした説明図である。

【符号の説明】

１…ウエハ、２…回転テーブル、３，４…光ヘテロダイ
ン干渉測定装置、５…Ｒ方向移動機構、５ａ…ガイドレ
ール、６…位相比較／変位量検出器、１０…測定データ
処理装置、１１…ＭＰＵ、１２…メモリ、１２ａ…Ｒ方
向補正量測定プログラム、１２ｂ…ウエハ厚さむら算出
プログラム、１２ｃ…厚さむら補正処理プログラム、１
２ｄ…補正値テーブル、１３…ＣＲＴディスプレイ、１
４…変位量／距離変換回路、１５…インタフェース、１
６…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） 2F064 AA04 AA09 BB07 CC01 CC04 DD02 EE01 FF01 FF06 GG12 GG16 GG22 GG23 GG38 HH01 HH05 JJ05 2F065 AA02 AA30 AA47 BB03 CC19 DD03 DD04 EE00 EE02 FF49 FF52 GG04 GG23 HH13 JJ01 JJ05 JJ15 LL12 LL17 LL36 LL37 LL46 MM03 MM04 PP12 QQ23 QQ25 QQ42 SS13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウエハを載置したテーブルと前記ウエハの
表裏面にレーザ光を照射する光学測定装置とを有し、前
記ウエハと前記測定光学系のいずれかを相対的に直線移
動させて前記レーザ光により前記ウエハを走査してウエ
ハ厚さむらを測定するウエハ厚さむら測定装置におい
て、前記光学測定装置として設けられた前記ウエハの表面の
変位を測定する第１の光学測定装置および前記ウエハの
裏面の変位を測定する第２の光学測定装置と、前記直線
移動による走査位置に応じて前記第１および前記第２の
光学測定装置間の距離についての変位を測定する第３の
光学測定装置と、前記第１の光学測定装置で測定された
変位量と前記第２の光学測定装置で測定された変位量と
に基づいて前記ウエハの厚さについての変位量を前記直
線移動による前記ウエハ上の走査位置に応じて算出する
算出手段と、この算出手段による算出値をその走査位置
に対応する前記第３の光学測定装置で測定された前記距
離についての変位により補正する補正手段とを備えるこ
とを特徴とするウエハ厚さむら測定装置。
【請求項２】前記直線移動は、螺旋走査における前記ウ
エハの半径方向に沿った移動であり、前記第１、第２お
よび第３の光学測定装置は、光ヘテロダイン干渉測定装
置であり、前記テーブルは、前記ウエハをその外周に沿
った円形の空間をもって内側に保持する中空円筒の回転
テーブルであって、前記第３の光学測定装置は、前記レ
ーザ光の一部を受けて測定用のレーザ光を前記半径方向
に沿った移動による走査において前記半径方向に方向に
沿って相対的に移動させその走査範囲において前記空間
内に入る位置に発生させる請求項１記載のウエハ厚さむ
ら測定装置。
【請求項３】前記第３の光学測定装置は、前記測定用の
レーザ光を前記ウエハの回転中心を通る線と対称の位置
に２本設定し、前記距離についての変位を前記２本のレ
ーザ光によりそれぞれ測定するものであり、これら２本
のレーザ光によって測定された各測定値の平均値を前記
距離についての変位として算出する請求項２記載のウエ
ハ厚さむら測定装置。