JP2003329422A - 形状測定装置 - Google Patents
形状測定装置Info
- Publication number
- JP2003329422A JP2003329422A JP2002137053A JP2002137053A JP2003329422A JP 2003329422 A JP2003329422 A JP 2003329422A JP 2002137053 A JP2002137053 A JP 2002137053A JP 2002137053 A JP2002137053 A JP 2002137053A JP 2003329422 A JP2003329422 A JP 2003329422A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- interference
- wafer
- main surface
- surface side
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 干渉光に乱れを生じさせることなくかつ簡易
に，被測定物の振動の影響を受けない高精度な形状測定
を行うこと。 【解決手段】 偏光ビームスプリッタ１１（ＰＢＳ）に
より照射光をウェハ１の主面１ａ及び主面側の参照面１
４ａのそれぞれに照射するよう分光するとともに，それ
らの反射光である測定光と参照光とを重ね合わせた干渉
光を，プリズム３０等によりウェハ１の裏面側へ導き，
その干渉光に含まれる測定光及び参照光それぞれを，裏
面側のＰＢＳ２１によって，ウェハ１の裏面１ｂ及び裏
面側の参照面２４ａそれぞれへ分光し，それらの反射光
それぞれを重ね合わせた干渉光を，干渉画像を検出する
ための受光器４０に出射する。
に，被測定物の振動の影響を受けない高精度な形状測定
を行うこと。 【解決手段】 偏光ビームスプリッタ１１（ＰＢＳ）に
より照射光をウェハ１の主面１ａ及び主面側の参照面１
４ａのそれぞれに照射するよう分光するとともに，それ
らの反射光である測定光と参照光とを重ね合わせた干渉
光を，プリズム３０等によりウェハ１の裏面側へ導き，
その干渉光に含まれる測定光及び参照光それぞれを，裏
面側のＰＢＳ２１によって，ウェハ１の裏面１ｂ及び裏
面側の参照面２４ａそれぞれへ分光し，それらの反射光
それぞれを重ね合わせた干渉光を，干渉画像を検出する
ための受光器４０に出射する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，半導体ウェハ等の
被測定物の表面及び所定の参照面からの各反射光を含む
干渉光に基づいて被測定物の表面形状を測定する形状測
定装置に関するものである。
被測定物の表面及び所定の参照面からの各反射光を含む
干渉光に基づいて被測定物の表面形状を測定する形状測
定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】薄板状の半導体ウェハ（被測定物の一
例，以下，ウェハという）の形状測定において，干渉計
を用いた形状測定装置が普及している。これは，２つに
分岐された一方の光線を被測定物の表面に反射させた反
射光である測定光と，もう一方の光線を所定の参照面に
反射させた反射光である参照光とを含む干渉光に基づい
て，該干渉光により形成される干渉画像から被測定物の
表面形状（表面高さの分布）を求めるものである。これ
により，非接触でウェハの表面形状を測定できるので，
触針式の形状計で測定する場合のように，ウェハ表面に
傷等を生じさせることなくその表面形状を測定できる。
ウェハの形状測定では，その表面全体に渡る形状を測定
する必要があるため，一般に，ウェハ周辺のエッジ部を
支持（通常は３点指示）した状態で測定がなされる。
例，以下，ウェハという）の形状測定において，干渉計
を用いた形状測定装置が普及している。これは，２つに
分岐された一方の光線を被測定物の表面に反射させた反
射光である測定光と，もう一方の光線を所定の参照面に
反射させた反射光である参照光とを含む干渉光に基づい
て，該干渉光により形成される干渉画像から被測定物の
表面形状（表面高さの分布）を求めるものである。これ
により，非接触でウェハの表面形状を測定できるので，
触針式の形状計で測定する場合のように，ウェハ表面に
傷等を生じさせることなくその表面形状を測定できる。
ウェハの形状測定では，その表面全体に渡る形状を測定
する必要があるため，一般に，ウェハ周辺のエッジ部を
支持（通常は３点指示）した状態で測定がなされる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，ウェハ
のような薄板状（例えば，厚みが１ｍｍ未満）の被測定
物をそのエッジ部のみで支持した場合，わずかな風圧や
他の機械の振動等によってウェハが振動する。この振動
は，非常に高い測定精度（例えば，誤差２０ｎｍ以下）
が要求されるウェハの形状測定においては，無視できな
い振幅の振動となる。このようなウェハの振動を防止す
るため，特開２０００−５６４０号公報には，透明な剛
体をウェハに近接して配置することにより，ウェハの振
動を抑制する方法が示されている。しかし，この方法で
は，透明な剛体を光路に挿入することによって干渉光に
乱れが生じるおそれがあるという問題点があった。ま
た，別の方法として，例えば，干渉画像の一部の画素の
輝度に着目し，その画素の輝度が一定となるようにウェ
ハの上下位置をフィードバック制御することも考えられ
る。しかしながら，干渉画像を取り込む一般的なＣＣＤ
カメラの画像取り込み周期は１／３０秒であるが，ウェ
ハの振動周期は１００Ｈｚ以上となることも考えられ，
この場合には制御できないという問題点があった。ま
た，高速カメラやフォトダイオード等の高速な受光手
段，及びピエゾ素子等の制御手段を設けると，装置が複
雑かつ高価となってしまうという問題点もあった。従っ
て，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，そ
の目的とするところは，干渉光に乱れを生じさせること
なくかつ簡易に，被測定物の振動の影響を受けない高精
度な形状測定を行える形状測定装置を提供することにあ
る。
のような薄板状（例えば，厚みが１ｍｍ未満）の被測定
物をそのエッジ部のみで支持した場合，わずかな風圧や
他の機械の振動等によってウェハが振動する。この振動
は，非常に高い測定精度（例えば，誤差２０ｎｍ以下）
が要求されるウェハの形状測定においては，無視できな
い振幅の振動となる。このようなウェハの振動を防止す
るため，特開２０００−５６４０号公報には，透明な剛
体をウェハに近接して配置することにより，ウェハの振
動を抑制する方法が示されている。しかし，この方法で
は，透明な剛体を光路に挿入することによって干渉光に
乱れが生じるおそれがあるという問題点があった。ま
た，別の方法として，例えば，干渉画像の一部の画素の
輝度に着目し，その画素の輝度が一定となるようにウェ
ハの上下位置をフィードバック制御することも考えられ
る。しかしながら，干渉画像を取り込む一般的なＣＣＤ
カメラの画像取り込み周期は１／３０秒であるが，ウェ
ハの振動周期は１００Ｈｚ以上となることも考えられ，
この場合には制御できないという問題点があった。ま
た，高速カメラやフォトダイオード等の高速な受光手
段，及びピエゾ素子等の制御手段を設けると，装置が複
雑かつ高価となってしまうという問題点もあった。従っ
て，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，そ
の目的とするところは，干渉光に乱れを生じさせること
なくかつ簡易に，被測定物の振動の影響を受けない高精
度な形状測定を行える形状測定装置を提供することにあ
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
に本発明は，所定の光線を被測定物の主面及び該主面側
の参照面のそれぞれに照射するよう分岐させる主面側光
分岐手段と，前記主面側光分岐手段により分岐された各
光線の反射光である測定光及び参照光を重ね合わせた第
１の干渉光を出射する第１の干渉光重合手段と，前記第
１の干渉光を前記被測定物の裏面側へ導く干渉光導光手
段と，前記被測定物の裏面側へ導かれた前記第１の干渉
光に含まれる前記測定光及び記参照光のそれぞれを，前
記被測定物の主面に対応する裏面及び該裏面側の参照面
それぞれに照射するよう分岐させる裏面側光分岐手段
と，前記裏面側光分岐手段により分岐された各光線の反
射光である測定光及び参照光を重ね合わせた第２の干渉
光を所定の干渉光受光手段に出射する第２の干渉光重合
手段と，を具備してなることを特徴とする形状測定装置
である。これにより，１つの光線を用いて被測定物の主
面及びこれに対応する裏面を同時に測定できるので，振
動によって生じる被測定物の変位分が主面側と裏面側と
で相殺され，被測定物の振動の影響を受けずに高精度な
形状測定が行える。
に本発明は，所定の光線を被測定物の主面及び該主面側
の参照面のそれぞれに照射するよう分岐させる主面側光
分岐手段と，前記主面側光分岐手段により分岐された各
光線の反射光である測定光及び参照光を重ね合わせた第
１の干渉光を出射する第１の干渉光重合手段と，前記第
１の干渉光を前記被測定物の裏面側へ導く干渉光導光手
段と，前記被測定物の裏面側へ導かれた前記第１の干渉
光に含まれる前記測定光及び記参照光のそれぞれを，前
記被測定物の主面に対応する裏面及び該裏面側の参照面
それぞれに照射するよう分岐させる裏面側光分岐手段
と，前記裏面側光分岐手段により分岐された各光線の反
射光である測定光及び参照光を重ね合わせた第２の干渉
光を所定の干渉光受光手段に出射する第２の干渉光重合
手段と，を具備してなることを特徴とする形状測定装置
である。これにより，１つの光線を用いて被測定物の主
面及びこれに対応する裏面を同時に測定できるので，振
動によって生じる被測定物の変位分が主面側と裏面側と
で相殺され，被測定物の振動の影響を受けずに高精度な
形状測定が行える。
【０００５】ここで，前記主面側光分岐手段及び前記第
１の干渉光重合手段と，前記裏面側光分岐手段及び前記
第２の干渉光重合手段との一方又は両方が偏光ビームス
プリッタにより構成されたものが考えられる。これによ
り，前記主面側の前記偏光ビームスプリッタによって，
それぞれ異なる偏光特性を有する前記測定光と前記参照
光とに分岐，及びそれらの重ね合わせが行われ，さらに
このように重ね合わされた干渉光が，前記裏面側の前記
偏光ビームスプリッタによって，再度，前記測定光及び
前記干渉光それぞれの変更特性の違いによって分岐さ
れ，再度それらの重ね合わせが行われる。また，前記干
渉光導光手段としては，例えば，三角プリズム，ミラ
ー，光ファイバのいずれかにより構成されてなるものが
考えられる。
１の干渉光重合手段と，前記裏面側光分岐手段及び前記
第２の干渉光重合手段との一方又は両方が偏光ビームス
プリッタにより構成されたものが考えられる。これによ
り，前記主面側の前記偏光ビームスプリッタによって，
それぞれ異なる偏光特性を有する前記測定光と前記参照
光とに分岐，及びそれらの重ね合わせが行われ，さらに
このように重ね合わされた干渉光が，前記裏面側の前記
偏光ビームスプリッタによって，再度，前記測定光及び
前記干渉光それぞれの変更特性の違いによって分岐さ
れ，再度それらの重ね合わせが行われる。また，前記干
渉光導光手段としては，例えば，三角プリズム，ミラ
ー，光ファイバのいずれかにより構成されてなるものが
考えられる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下添付図面を参照しながら，本
発明の実施の形態及び実施例について説明し，本発明の
理解に供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は，本
発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を
限定する性格のものではない。ここに，図１は本発明の
実施の形態に係る形状測定装置Ｘの構成図である。
発明の実施の形態及び実施例について説明し，本発明の
理解に供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は，本
発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を
限定する性格のものではない。ここに，図１は本発明の
実施の形態に係る形状測定装置Ｘの構成図である。
【０００７】以下，図１を用いて，本発明の実施の形態
に係る形状測定装置Ｘについて説明する。図１に示すよ
うに形状測定装置Ｘは，被測定物の一例であるウェハ１
（シリコンウェハ等）の一方の面１ａ（以下，主面とい
う）と，これに対応する反対面である裏面１ｂとの表面
形状を測定するものである。ここで，前記ウェハ１の一
方の面を前記主面１ａ，その反対面を前記裏面１ｂとし
ているが，これは便宜上そのように称するものであり，
前記ウェハ１の特定の面を意味するものではない。前記
ウェハ１の主面１ａ側及び裏面１ｂ側それぞれには，偏
光ビームスプリッタ１１，２１（以下，ＰＢＳという）
と，２つの１／４波長板（１２，１３），（２２，２
３）と，所定の参照面１４ａ（反射面）を有するミラー
等である参照板１４，２４とが対称に配置されている。
さらに，前記ウェハ１の一方のエッジ側（側面側）に
は，三角プリズム３０が配置されている。前記主面側の
ＰＢＳ１１及び前記裏面側のＰＢＳ２１は，前記ウェハ
１を挟んでそれぞれ対向するよう配置，即ち，前記ウェ
ハ１の主面１ａ側の測定範囲，及びこれに対応する裏面
１ｂ側の測定範囲をそれぞれカバーするよう配置されて
いる。
に係る形状測定装置Ｘについて説明する。図１に示すよ
うに形状測定装置Ｘは，被測定物の一例であるウェハ１
（シリコンウェハ等）の一方の面１ａ（以下，主面とい
う）と，これに対応する反対面である裏面１ｂとの表面
形状を測定するものである。ここで，前記ウェハ１の一
方の面を前記主面１ａ，その反対面を前記裏面１ｂとし
ているが，これは便宜上そのように称するものであり，
前記ウェハ１の特定の面を意味するものではない。前記
ウェハ１の主面１ａ側及び裏面１ｂ側それぞれには，偏
光ビームスプリッタ１１，２１（以下，ＰＢＳという）
と，２つの１／４波長板（１２，１３），（２２，２
３）と，所定の参照面１４ａ（反射面）を有するミラー
等である参照板１４，２４とが対称に配置されている。
さらに，前記ウェハ１の一方のエッジ側（側面側）に
は，三角プリズム３０が配置されている。前記主面側の
ＰＢＳ１１及び前記裏面側のＰＢＳ２１は，前記ウェハ
１を挟んでそれぞれ対向するよう配置，即ち，前記ウェ
ハ１の主面１ａ側の測定範囲，及びこれに対応する裏面
１ｂ側の測定範囲をそれぞれカバーするよう配置されて
いる。
【０００８】前記ウェハ１の主面１ａ側において所定の
光源により照射された光線（例えば，円偏光や４５°偏
光等）は，前記主面側のＰＢＳ１１に入射し，該主面側
のＰＢＳ１１によって，前記ウェハ１の主面１ａに向か
うＰ偏光及び前記主面側の参照面１４ａに向かうＳ偏光
の２つの光線，即ち，それぞれ異なる偏光特性を有する
光線に分岐される。そして，前記主面１ａに向かうＰ偏
光は，前記主面１ａ側の一方の前記１／４波長板１２を
経て円偏光となり，さらに前記主面１ａに反射した反射
光が前記一方の１／４波長板１２を経てＳ偏光となって
再び前記主面側のＰＢＳ１１に戻る。このように，前記
ウェハ１表面からの反射光を以下，測定光という。一
方，前記参照面１４ａに向かうＳ偏光は，前記主面１ａ
側のもう一方の前記１／４波長板１３を経て円偏光とな
り，さらに前記参照面１４ａに反射した反射光が前記も
う一方の１／４波長板１３を経てＰ偏光となって再び前
記主面側のＰＢＳ１１に戻る。このように，参照面から
の反射光を以下，参照光という。さらに，前記主面１ａ
側における前記測定光及び前記参照光は，前記主面側の
ＰＢＳ１１において重ね合わされ，さらに重ね合わされ
た干渉光（以下，第１の干渉光という）が，前記ウェハ
１の一方のエッジ側にある前記三角プリズム３０の方向
へ反射される（前記主面側のＰＢＳ１１が前記主面側光
分岐手段及び前記第１の干渉光重合手段の一例を構成す
る）。そして，前記三角プリズム３０（前記干渉光導光
手段の一例）により，前記第１の干渉光が前記ウェハ１
の裏面１ｂ側に導かれる。
光源により照射された光線（例えば，円偏光や４５°偏
光等）は，前記主面側のＰＢＳ１１に入射し，該主面側
のＰＢＳ１１によって，前記ウェハ１の主面１ａに向か
うＰ偏光及び前記主面側の参照面１４ａに向かうＳ偏光
の２つの光線，即ち，それぞれ異なる偏光特性を有する
光線に分岐される。そして，前記主面１ａに向かうＰ偏
光は，前記主面１ａ側の一方の前記１／４波長板１２を
経て円偏光となり，さらに前記主面１ａに反射した反射
光が前記一方の１／４波長板１２を経てＳ偏光となって
再び前記主面側のＰＢＳ１１に戻る。このように，前記
ウェハ１表面からの反射光を以下，測定光という。一
方，前記参照面１４ａに向かうＳ偏光は，前記主面１ａ
側のもう一方の前記１／４波長板１３を経て円偏光とな
り，さらに前記参照面１４ａに反射した反射光が前記も
う一方の１／４波長板１３を経てＰ偏光となって再び前
記主面側のＰＢＳ１１に戻る。このように，参照面から
の反射光を以下，参照光という。さらに，前記主面１ａ
側における前記測定光及び前記参照光は，前記主面側の
ＰＢＳ１１において重ね合わされ，さらに重ね合わされ
た干渉光（以下，第１の干渉光という）が，前記ウェハ
１の一方のエッジ側にある前記三角プリズム３０の方向
へ反射される（前記主面側のＰＢＳ１１が前記主面側光
分岐手段及び前記第１の干渉光重合手段の一例を構成す
る）。そして，前記三角プリズム３０（前記干渉光導光
手段の一例）により，前記第１の干渉光が前記ウェハ１
の裏面１ｂ側に導かれる。
【０００９】一方，前記三角プリズム３０により前記ウ
ェハ１の裏面１ｂ側に導かれた前記第１の干渉光は，前
記裏面側のＰＢＳ２１に入射し，前記第１の干渉光に含
まれる前記測定光及び参照光それぞれが，その偏光特性
の違いによって，前記ウェハ１の裏面１ｂに向かうＳ偏
光（即ち，前記測定光）及び前記裏面側の参照面２４ａ
に向かうＰ偏光（即ち，前記参照光）の２つに分岐され
る。そして，前記裏面１ｂに向かうＳ偏光は，前記裏面
１ｂ側の一方の前記１／４波長板２２を経て円偏光とな
り，さらに前記裏面１ｂに反射した反射光が前記一方の
１／４波長板２２を経てＰ偏光となって再び前記裏面側
のＰＢＳ２１に戻る。一方，前記参照面２４ａに向かう
Ｐ偏光は，前記裏面１ｂ側のもう一方の前記１／４波長
板２３を経て円偏光となり，さらに前記参照面２４ａに
反射した反射光が前記もう一方の１／４波長板２３を経
てＳ偏光となって再び前記裏面側のＰＢＳ２１に戻る。
さらに，これら前記裏面１ａ側における前記測定光及び
前記参照光は，前記裏面側のＰＢＳ２１において再度重
ね合わされ，この重ね合わされた干渉光（第２の干渉
光）が干渉画像検出用の受光器４０に対して出射される
（前記裏面側のＰＢＳ２１が前記裏面側光分岐手段及び
前記第２の干渉光重合手段の一例を構成する）。図１に
示すように，本形状測定装置Ｘは，前記ウェハ１の主面
１ａ側及び裏面１ｂ側それぞれにマイケルソン干渉計を
対向させて配置したものであるが，１つの光源からの光
線を用いて，表裏両面を同時測定する点において，従来
の形状測定装置と異なる。
ェハ１の裏面１ｂ側に導かれた前記第１の干渉光は，前
記裏面側のＰＢＳ２１に入射し，前記第１の干渉光に含
まれる前記測定光及び参照光それぞれが，その偏光特性
の違いによって，前記ウェハ１の裏面１ｂに向かうＳ偏
光（即ち，前記測定光）及び前記裏面側の参照面２４ａ
に向かうＰ偏光（即ち，前記参照光）の２つに分岐され
る。そして，前記裏面１ｂに向かうＳ偏光は，前記裏面
１ｂ側の一方の前記１／４波長板２２を経て円偏光とな
り，さらに前記裏面１ｂに反射した反射光が前記一方の
１／４波長板２２を経てＰ偏光となって再び前記裏面側
のＰＢＳ２１に戻る。一方，前記参照面２４ａに向かう
Ｐ偏光は，前記裏面１ｂ側のもう一方の前記１／４波長
板２３を経て円偏光となり，さらに前記参照面２４ａに
反射した反射光が前記もう一方の１／４波長板２３を経
てＳ偏光となって再び前記裏面側のＰＢＳ２１に戻る。
さらに，これら前記裏面１ａ側における前記測定光及び
前記参照光は，前記裏面側のＰＢＳ２１において再度重
ね合わされ，この重ね合わされた干渉光（第２の干渉
光）が干渉画像検出用の受光器４０に対して出射される
（前記裏面側のＰＢＳ２１が前記裏面側光分岐手段及び
前記第２の干渉光重合手段の一例を構成する）。図１に
示すように，本形状測定装置Ｘは，前記ウェハ１の主面
１ａ側及び裏面１ｂ側それぞれにマイケルソン干渉計を
対向させて配置したものであるが，１つの光源からの光
線を用いて，表裏両面を同時測定する点において，従来
の形状測定装置と異なる。
【００１０】次に，本形状測定装置Ｘの作用効果につい
て説明する。以下，便宜上，前記主面側のＰＢＳ１１の
中央ａに照射された光線の経路について説明するが，前
記主面側のＰＢＳ１１のその他の位置に照射された光に
ついても同様である。まず，前記主面側のＰＢＳ１１で
分岐された光線のうち，前記測定光（前記ウェハ１の表
面１ａ，１ｂに反射させる側の光）に着目すると，該測
定光は，前記主面側のＰＢＳ１１の中央の位置ａ→前記
位置ａに対応する前記ウェハ１の主面１ａ上の位置ｃ→
位置ａ→前記三角プリズム３０の所定の位置ｇ，ｈ→前
記裏面側のＰＢＳ２１の中央の位置ｄ→前記位置ｃに対
応する（反対側の）前記ウェハ１の裏面１ｂ上の位置ｆ
→前記位置ｄ（即ち，ａ→ｃ→ａ→ｇ→ｈ→ｄ→ｆ→
ｄ）の経路をたどる。一方，前記主面側のＰＢＳ１１で
分岐された光線のうち，前記参照光（前記参照面１４
ａ，２４ａに反射させる側の光線）に着目すると，該参
照光は，前記位置ａ→前記位置ａに対応する前記参照面
１４ａ上の位置ｂ→位置ａ→前記位置ｇ，ｈ→前記位置
ｄ→前記位置ｄに対応する前記参照面２４ａ上の位置ｅ
→前記位置ｄ（即ち，ａ→ｂ→ａ→ｇ→ｈ→ｄ→ｅ→
ｄ）の経路をたどる。ここで，前記位置ａ〜ｃ間の往復
距離をｄ１，前記位置ａ〜ｂ間の往復距離をＤ１，前記
位置ｄ〜ｆ間の往復距離をｄ２，前記位置ｄ〜ｅ間の往
復距離をＤ２とすると，前記測定光及び参照光の光路差
Δは，次の（１）式で表される。 Δ＝（Ｄ１＋Ｄ２）−（ｄ１＋ｄ２） …（１） この光路差Δに対応する干渉縞画像が，前記受光器４０
で検出された干渉光により観測される。そして，周知の
方法，即ち，前記参照板１４，２４（即ち，前記参照面
１４ａ，２４ａ）のいずれか又は両方を，例えばピエゾ
アクチュエータ等（不図示）により９０°の位相（１／
８波長）ごとに４段階移動させる，或いは光の入射角を
振ることやレーザ波長掃引等によって位相シフトを行
い，それぞれの位置（位相）での干渉縞画像データに基
づいて所定のアンラップ処理を行う方法により距離（Ｄ
１＋Ｄ２）を求めることができる。また，最小縞数の計
数等による方法によっても距離（Ｄ１＋Ｄ２）を求める
ことができる。この距離（Ｄ１＋Ｄ２）は，前記ウェハ
１表面の凹凸分だけ増減するものであり，前記ウェハ１
の厚みを表すものである。従って，本形状測定装置Ｘに
より，前記ウェハ１の厚み分布（表面形状）を測定する
ことができる。
て説明する。以下，便宜上，前記主面側のＰＢＳ１１の
中央ａに照射された光線の経路について説明するが，前
記主面側のＰＢＳ１１のその他の位置に照射された光に
ついても同様である。まず，前記主面側のＰＢＳ１１で
分岐された光線のうち，前記測定光（前記ウェハ１の表
面１ａ，１ｂに反射させる側の光）に着目すると，該測
定光は，前記主面側のＰＢＳ１１の中央の位置ａ→前記
位置ａに対応する前記ウェハ１の主面１ａ上の位置ｃ→
位置ａ→前記三角プリズム３０の所定の位置ｇ，ｈ→前
記裏面側のＰＢＳ２１の中央の位置ｄ→前記位置ｃに対
応する（反対側の）前記ウェハ１の裏面１ｂ上の位置ｆ
→前記位置ｄ（即ち，ａ→ｃ→ａ→ｇ→ｈ→ｄ→ｆ→
ｄ）の経路をたどる。一方，前記主面側のＰＢＳ１１で
分岐された光線のうち，前記参照光（前記参照面１４
ａ，２４ａに反射させる側の光線）に着目すると，該参
照光は，前記位置ａ→前記位置ａに対応する前記参照面
１４ａ上の位置ｂ→位置ａ→前記位置ｇ，ｈ→前記位置
ｄ→前記位置ｄに対応する前記参照面２４ａ上の位置ｅ
→前記位置ｄ（即ち，ａ→ｂ→ａ→ｇ→ｈ→ｄ→ｅ→
ｄ）の経路をたどる。ここで，前記位置ａ〜ｃ間の往復
距離をｄ１，前記位置ａ〜ｂ間の往復距離をＤ１，前記
位置ｄ〜ｆ間の往復距離をｄ２，前記位置ｄ〜ｅ間の往
復距離をＤ２とすると，前記測定光及び参照光の光路差
Δは，次の（１）式で表される。 Δ＝（Ｄ１＋Ｄ２）−（ｄ１＋ｄ２） …（１） この光路差Δに対応する干渉縞画像が，前記受光器４０
で検出された干渉光により観測される。そして，周知の
方法，即ち，前記参照板１４，２４（即ち，前記参照面
１４ａ，２４ａ）のいずれか又は両方を，例えばピエゾ
アクチュエータ等（不図示）により９０°の位相（１／
８波長）ごとに４段階移動させる，或いは光の入射角を
振ることやレーザ波長掃引等によって位相シフトを行
い，それぞれの位置（位相）での干渉縞画像データに基
づいて所定のアンラップ処理を行う方法により距離（Ｄ
１＋Ｄ２）を求めることができる。また，最小縞数の計
数等による方法によっても距離（Ｄ１＋Ｄ２）を求める
ことができる。この距離（Ｄ１＋Ｄ２）は，前記ウェハ
１表面の凹凸分だけ増減するものであり，前記ウェハ１
の厚みを表すものである。従って，本形状測定装置Ｘに
より，前記ウェハ１の厚み分布（表面形状）を測定する
ことができる。
【００１１】今，前記ウェハ１の振動により，前記位置
ｃが前記主面１ａ側の方向にδだけ変位した場合を考え
ると，前記位置ａ〜ｃ間の往復距離は（Ｄ１−２δ），
前記位置ｄ〜ｆ間の往復距離は（Ｄ２＋２δ）となり，
変位δ分が前記主面１ａ側と前記裏面１ｂ側で相殺さ
れ，前記光路差Δは前記ウェハ１に変位がない（振動が
ない）ときと変わらない。ここで，前記第１の干渉光が
前記主面１ａから前記裏面１ｂに到達するまでの時間
は，前記ウェハ１の振動周期に比べて無視できる程度に
十分小さい（即ち，主面１ａと裏面１ｂとが同時測定さ
れるといえる）ことはいうまでもない。また，前記ウェ
ハ１は，該ウェハ１の面に平行な方向にも振動するが，
一般にこの方向については，前記ウェハ１の振動が影響
する程の高い測定精度は要求されないため問題はない。
従って，本形状測定装置Ｘによれば，前記ウェハ１の振
動の影響を受けずに高精度な形状測定を行うことが可能
となる。
ｃが前記主面１ａ側の方向にδだけ変位した場合を考え
ると，前記位置ａ〜ｃ間の往復距離は（Ｄ１−２δ），
前記位置ｄ〜ｆ間の往復距離は（Ｄ２＋２δ）となり，
変位δ分が前記主面１ａ側と前記裏面１ｂ側で相殺さ
れ，前記光路差Δは前記ウェハ１に変位がない（振動が
ない）ときと変わらない。ここで，前記第１の干渉光が
前記主面１ａから前記裏面１ｂに到達するまでの時間
は，前記ウェハ１の振動周期に比べて無視できる程度に
十分小さい（即ち，主面１ａと裏面１ｂとが同時測定さ
れるといえる）ことはいうまでもない。また，前記ウェ
ハ１は，該ウェハ１の面に平行な方向にも振動するが，
一般にこの方向については，前記ウェハ１の振動が影響
する程の高い測定精度は要求されないため問題はない。
従って，本形状測定装置Ｘによれば，前記ウェハ１の振
動の影響を受けずに高精度な形状測定を行うことが可能
となる。
【００１２】
【実施例】前記形状測定装置Ｘは，マイケルソン干渉計
を前記ウェハ１の表裏両面に対向配置するものであった
が，これに限るものでなく，フィゾー干渉計や斜入射干
渉計等を用いるものであってもかまわない。また，前記
形状測定装置Ｘでは，前記ウェハ１の主面１ａ側から裏
面１ｂ側への導光手段として三角プリズムを用いている
が，ミラーや光ファイバ等，他の手段を用いても何ら問
題はない。
を前記ウェハ１の表裏両面に対向配置するものであった
が，これに限るものでなく，フィゾー干渉計や斜入射干
渉計等を用いるものであってもかまわない。また，前記
形状測定装置Ｘでは，前記ウェハ１の主面１ａ側から裏
面１ｂ側への導光手段として三角プリズムを用いている
が，ミラーや光ファイバ等，他の手段を用いても何ら問
題はない。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように，本発明によれば，
１つの光を用いて被測定物の主面及びこれに対応する裏
面を同時に測定できるので，振動によって生じる被測定
物の変位分が主面側と裏面側とで相殺され，被測定物の
振動の影響を受けずに高精度な形状測定が行える。さら
に，光路に光学系以外のものを挿入することがないの
で，干渉光に乱れを生じさせることもない。また，被測
定物の振動の影響を除くための特別な制御装置や高速カ
メラ等を設ける必要がないばかりか，干渉計を被測定物
の表裏両面側に２つ設ける従来の形状測定装置に比べ，
干渉光を被測定物の表側から裏側へ導く若干の光学部材
（三角プリズム，ミラー，光ファイバ等）を追加するだ
けで，主面側の干渉計における受光器（ＣＣＤカメラ
等）を省くことができ，むしろ従来よりも構成が簡略化
され簡易かつ低コストで実現できる。
１つの光を用いて被測定物の主面及びこれに対応する裏
面を同時に測定できるので，振動によって生じる被測定
物の変位分が主面側と裏面側とで相殺され，被測定物の
振動の影響を受けずに高精度な形状測定が行える。さら
に，光路に光学系以外のものを挿入することがないの
で，干渉光に乱れを生じさせることもない。また，被測
定物の振動の影響を除くための特別な制御装置や高速カ
メラ等を設ける必要がないばかりか，干渉計を被測定物
の表裏両面側に２つ設ける従来の形状測定装置に比べ，
干渉光を被測定物の表側から裏側へ導く若干の光学部材
（三角プリズム，ミラー，光ファイバ等）を追加するだ
けで，主面側の干渉計における受光器（ＣＣＤカメラ
等）を省くことができ，むしろ従来よりも構成が簡略化
され簡易かつ低コストで実現できる。
【図１】本発明の実施の形態に係る形状測定装置Ｘの構
成図。
成図。
１…ウェハ（被測定物）
１ａ…ウェハの主面
１ｂ…ウェハの裏面
１１，２１…偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
１２，１３，２２，２３…１／４波長板
１４，２４…参照板（ミラー）
１４ａ，２４ａ…参照面
３０…三角プリズム
４０…受光器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2F064 AA09 BB00 EE01 EE05 EE10
GG13 GG22 GG38 HH03 HH08
2F065 AA30 AA55 BB01 CC19 DD02
DD14 FF51 GG04 JJ03 JJ26
LL36 LL46
Claims (3)
- 【請求項１】 所定の光線を被測定物の主面及び該主面
側の参照面のそれぞれに照射するよう分岐させる主面側
光分岐手段と，前記主面側光分岐手段により分岐された
各光線の反射光である測定光及び参照光を重ね合わせた
第１の干渉光を出射する第１の干渉光重合手段と，前記
第１の干渉光を前記被測定物の裏面側へ導く干渉光導光
手段と，前記被測定物の裏面側へ導かれた前記第１の干
渉光に含まれる前記測定光及び記参照光のそれぞれを，
前記被測定物の主面に対応する裏面及び該裏面側の参照
面それぞれに照射するよう分岐させる裏面側光分岐手段
と，前記裏面側光分岐手段により分岐された各光線の反
射光である測定光及び参照光を重ね合わせた第２の干渉
光を所定の干渉光受光手段に出射する第２の干渉光重合
手段と，を具備してなることを特徴とする形状測定装
置。 - 【請求項２】 前記主面側光分岐手段及び前記第１の干
渉光重合手段と，前記裏面側光分岐手段及び前記第２の
干渉光重合手段との一方又は両方が偏光ビームスプリッ
タにより構成されてなる請求項１に記載の形状測定装
置。 - 【請求項３】 前記干渉光導光手段が，三角プリズム，
ミラー，光ファイバのいずれかにより構成されてなる請
求項１又は２のいずれかに記載の形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002137053A JP3964260B2 (ja) | 2002-05-13 | 2002-05-13 | 形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002137053A JP3964260B2 (ja) | 2002-05-13 | 2002-05-13 | 形状測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003329422A true JP2003329422A (ja) | 2003-11-19 |
| JP3964260B2 JP3964260B2 (ja) | 2007-08-22 |
Family
ID=29698910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002137053A Expired - Fee Related JP3964260B2 (ja) | 2002-05-13 | 2002-05-13 | 形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3964260B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008180708A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-08-07 | Kobe Steel Ltd | 形状測定装置 |
| JP2015004533A (ja) * | 2013-06-19 | 2015-01-08 | 株式会社ミツトヨ | 光学干渉計 |
| JP2016038213A (ja) * | 2014-08-05 | 2016-03-22 | 株式会社ミツトヨ | 外形寸法測定装置及び外形寸法測定方法 |
-
2002
- 2002-05-13 JP JP2002137053A patent/JP3964260B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008180708A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-08-07 | Kobe Steel Ltd | 形状測定装置 |
| JP2015004533A (ja) * | 2013-06-19 | 2015-01-08 | 株式会社ミツトヨ | 光学干渉計 |
| JP2016038213A (ja) * | 2014-08-05 | 2016-03-22 | 株式会社ミツトヨ | 外形寸法測定装置及び外形寸法測定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3964260B2 (ja) | 2007-08-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7821647B2 (en) | Apparatus and method for measuring surface topography of an object | |
| US7355719B2 (en) | Interferometer for measuring perpendicular translations | |
| JP2020016898A (ja) | アライメントシステム | |
| US8345260B2 (en) | Method of detecting a movement of a measuring probe and measuring instrument | |
| TWI452262B (zh) | 同時量測位移及傾角之干涉儀系統 | |
| JPH0455243B2 (ja) | ||
| JP2010032342A (ja) | 斜入射干渉計 | |
| TWI579525B (zh) | 運動物件之絕對定位距離與偏擺角度同步量測之光學系統與方法 | |
| JP2007298281A (ja) | 被検体の面形状の測定方法及び測定装置 | |
| JP2003329422A (ja) | 形状測定装置 | |
| JP2000329535A (ja) | 位相シフト干渉縞の同時計測装置 | |
| JP2003294418A (ja) | 微小周期構造評価装置及び微小周期構造評価方法 | |
| JPH11194011A (ja) | 干渉装置 | |
| JP3983549B2 (ja) | 表面欠陥検査装置 | |
| JP3907518B2 (ja) | 形状測定装置 | |
| JP2011017582A (ja) | 光干渉計を用いた変位計測装置 | |
| JP2007292650A (ja) | 光学干渉計 | |
| JP3325078B2 (ja) | 非接触三次元形状計測装置 | |
| JP2002005617A (ja) | 光学式測定装置 | |
| JP2010266315A (ja) | 光熱変換測定装置及び光熱変換測定方法 | |
| JP2001349704A (ja) | 干渉計装置 | |
| JP2009079933A (ja) | 大型サンプル測定用干渉計装置 | |
| JP2000018918A (ja) | レーザ干渉式可動体の移動量検出装置 | |
| JPH055610A (ja) | 計測装置 | |
| JPH01142401A (ja) | 光学式変位測定装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050304 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061102 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061121 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070122 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070522 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070523 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100601 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110601 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120601 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130601 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |