JP2008008778A - 薄片状の被測定物の形状測定方法およびその装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】対向する一対の静電容量センサ2,2’を、被測定物Sを挟んで昇降可能に配置し、上部の静電容量センサ2を昇降させて被測定物Sとの間隙を略一定に保持するとともに、下部の静電容量センサ2’を、上部の静電容量センサ2の前記移動に追随させて移動させ、一対の静電容量センサ2,2’間の距離を一定に保持する。そして、上部の静電容量センサ2の移動量および一対の静電容量センサ2,2’で検出された被測定物Sとの間隙に基づいて前記被測定物の厚さおよび反り形状を求める。
【選択図】図1
Description
このような薄片状の試料(被測定物)の厚さ分布および反り形状を同時に測定する方法として、例えば、干渉計、レーザ変位計、静電容量式変位計等の非接触式の変位計2台を対向させて試料の表裏に配置し、これらを走査させて試料表面の高さ(変位量)分布を測定し、その測定値から厚さ分布と反り形状を同時に求める方法が開示されている(特許文献1参照)。この方法は、試料を水平に保持し、2台の変位計をフレームに固定してこのフレームごと水平に移動させて走査するものである。
一方、試料(被検体)の表面形状を測定する装置として、固定したフレームにリニアモータなどの変位機構を介して静電容量センサを移動可能に取り付け、この変位機構の操作により静電容量センサを試料(被検体)表面から一定の距離範囲に移動させて測定を行うことにより、測定精度を向上させることができる装置が開示されている(特許文献2参照)。
図1に、本発明の実施形態に係る形状測定装置の概略構成を示す。ウェハ等の被測定物Sは水平方向に移動可能なステージ7上に複数の支持点12を介して水平に支持される。符号1,1’は固定したフレームであり、被測定物Sの表裏を挟むように配置されている。符号2,2’は一対の非接触式の対物変位センサとしての静電容量センサであり、被測定物Sを挟んで対向して配置されている。符号3,3’はセンサ可動手段としてのPZT素子であり、フレーム1,1’にそれぞれ固定され、静電容量センサ2,2’のそれぞれを、フレーム1,1’それぞれに対して被測定物Sの厚さ方向(すなわち、上下方向)に移動可能に支持している。符号4,4’はセンサ移動量検出手段としての静電容量センサであり、フレーム1,1’それぞれに対する対物変位センサ2,2’のそれぞれの移動量を検出するものである。符号5はセンサ位置制御手段としてのセンサ位置制御部であり、一方(本例では上部)の静電容量センサ2の移動量を調整して被測定物Sとの間隙を略一定に保持するとともに、他方(本例では下部)の静電容量センサ2’を一方(上部)の静電容量センサ2の移動量と同じ量だけ移動させることにより一対の静電容量センサ2,2’間の距離を一定に保持するものである。符号6は形状演算手段としての形状演算部であり、静電容量センサ4,4’で検出された静電容量センサ2,2’の移動量および一対の静電容量センサ2,2’で検出された当該静電容量センサ2,2’それぞれから被測定物Sの表面および裏面までの距離に基づいて被測定物Sの厚さおよび反りの度合いを演算するものである。
t=c−a−b …式(1)
の関係がある。ここで、上下の静電容量センサ2,2’間の距離cは被測定物Sの走査中には直接測定することはできないが、この距離は常に一定に保持されるので、事前に既知の厚さt0の較正片を用いて測定しておくことができる。各静電容量センサ2,2’と較正片との間隙をそれぞれa0,b0とすると、cは、
c=t0+a0+b0 …式(2)
で得られる。したがって、このcの値を式(1)に用いることにより、被測定物Sの厚さtを求めることができる。なお、a,bの値は各静電容量センサ2,2’からの出力に基づいて個別に求めてもよいが、センサ位置制御部5で各出力の電気的な加算を行い、a+bの値を直接求めることもできる。
図5に、本発明の別の実施形態に係る形状測定装置の概略を示す。本例は上記実施形態1と異なり、1個のフレーム11に一対の非接触式の対物変位センサとしての静電容量センサ12,12’を対向させて固定し、このフレーム11をフレーム可動手段としてのPZT素子13を介して別の固定フレーム18に昇降可能に固定している。さらに、固定フレーム18に対するフレーム11の移動量を検出するため、固定フレーム18にフレーム変位検出手段としての静電容量センサ14をフレーム11の底面に面して設けている。
上記実施例1,2では、対物変位センサとして静電容量センサを例示したが、レーザ干渉測長計を用いることもできる。
2,2’,12,12’:対物変位センサ(静電容量センサ)
3,3’:センサ可動手段(PZT素子)
4,4’:センサ移動量検出手段(静電容量センサ)
5,15:センサ位置制御手段(センサ位置制御部)
6,16:形状演算手段(形状演算部)
7:ステージ
13:フレーム可動手段(PZT素子)
14:フレーム変位検出手段(静電容量センサ)
18:固定フレーム
S:被測定物(ウェハ)
Claims (4)
- 薄片状の被測定物を非接触式の対物変位センサで走査してその形状を測定する方法であって、
対向する一対の非接触式の対物変位センサを、前記被測定物を挟んで、当該被測定物の厚さ方向に移動可能に配置し、
前記一対の対物変位センサのうちいずれか一方の対物変位センサを前記被測定物の厚さ方向に移動させることにより前記被測定物との間隙を略一定に保持するとともに、他方の対物変位センサを、前記一方の対物変位センサの前記移動に追随させて移動させることにより前記一対の対物変位センサ間の距離を一定に保持し、
前記一方の対物変位センサの移動量および前記一対の対物変位センサで検出された前記被測定物との間隙に基づいて前記被測定物の厚さおよび反り形状を求めることを特徴とする形状測定方法。 - 薄片状の被測定物を非接触式の対物変位センサで走査してその形状を測定する装置であって、
被測定物の表裏を挟むように配置され、前記被測定物の厚さ方向には移動しないフレームと、
前記被測定物を挟んで対向して配置される一対の非接触式の対物変位センサと、
前記一対の対物変位センサのそれぞれを、前記フレームに対して前記被測定物の厚さ方向に移動可能に支持するセンサ可動手段と、
前記フレームに対する前記一対の対物変位センサのそれぞれの移動量を検出するセンサ移動量検出手段と、
前記一対の対物変位センサのうちいずれか一方の対物変位センサの移動量を調整して前記被測定物との間隙を略一定に保持するとともに、他方の対物変位センサを前記一方の対物変位センサの移動量と同じ量だけ移動させることにより前記一対の対物変位センサ間の距離を一定に保持するセンサ位置制御手段と、
前記センサ移動量検出手段で検出された移動量および前記一対の対物変位センサで検出された当該対物センサから前記被測定物の表面および裏面までの距離に基づいて前記被測定物の厚さおよび反りの度合いを演算する形状演算手段と、
を備えたことを特徴とする形状測定装置。 - 薄片状の被測定物を非接触式の対物変位センサで走査してその形状を測定する装置であって、
被測定物の表裏を挟むように配置されたフレームと、
このフレームに固定され、前記被測定物を挟んで対向して配置される一対の非接触式の対物変位センサと、
前記フレームを、前記被測定物の厚さ方向に移動可能となすフレーム可動手段と、
前記フレームの移動量を検出するフレーム変位検出手段と、
前記一対の対物変位センサのうちいずれか一方の対物変位センサの移動量を調整して前記被測定物との間隙を略一定に保持するセンサ位置制御手段と、
前記フレーム移動量検出手段で検出された移動量および前記一対の対物変位センサで検出された当該対物センサから前記被測定物の表面および裏面までの距離に基づいて前記被測定物の厚さおよび反りの度合いを演算する形状演算手段と、
を備えたことを特徴とする形状測定装置。 - 前記対物変位センサが、静電容量センサまたはレーザ干渉測長計である請求項2または3に記載の形状測定装置。
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