JPH112512A - ウェーハの光学式形状測定器 - Google Patents
ウェーハの光学式形状測定器Info
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- JPH112512A JPH112512A JP9154023A JP15402397A JPH112512A JP H112512 A JPH112512 A JP H112512A JP 9154023 A JP9154023 A JP 9154023A JP 15402397 A JP15402397 A JP 15402397A JP H112512 A JPH112512 A JP H112512A
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
- G01B11/306—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces for measuring evenness
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
- H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 表裏両面から得られる干渉縞を利用して、ウ
ェーハの表面形状，裏面形状及び平坦度を迅速且つ簡単
に測定する。 【解決手段】 エッジ部を介して鉛直保持されたウェー
ハ１の両面に、二つの光学測定系１０，２０が対向配置
されている。各光学測定系１０，２０は、測定光を出射
する発光器１１，２１、測定光１２，２２を平行ビーム
にするコリメータレンズ１４，２４、平行ビームが透過
する基準平面レンズ１５，２５、ウェーハ表面１で反射
された測定光が基準平面レンズ１５，２５及びコリメー
タレンズ１４，２４を経て入射される受光器１６，２６
と、基準平面レンズ１５，２５とウェーハ１表裏両面と
で作られた干渉縞が取り込まれる演算器１７，２７を備
えている。 【効果】 それぞれの干渉縞からウェーハの表面形状及
び裏面形状が求められる。また、裏面形状を基準として
表面形状からウェーハ１の平坦度が算出される。
ェーハの表面形状，裏面形状及び平坦度を迅速且つ簡単
に測定する。 【解決手段】 エッジ部を介して鉛直保持されたウェー
ハ１の両面に、二つの光学測定系１０，２０が対向配置
されている。各光学測定系１０，２０は、測定光を出射
する発光器１１，２１、測定光１２，２２を平行ビーム
にするコリメータレンズ１４，２４、平行ビームが透過
する基準平面レンズ１５，２５、ウェーハ表面１で反射
された測定光が基準平面レンズ１５，２５及びコリメー
タレンズ１４，２４を経て入射される受光器１６，２６
と、基準平面レンズ１５，２５とウェーハ１表裏両面と
で作られた干渉縞が取り込まれる演算器１７，２７を備
えている。 【効果】 それぞれの干渉縞からウェーハの表面形状及
び裏面形状が求められる。また、裏面形状を基準として
表面形状からウェーハ１の平坦度が算出される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ウェーハの平坦度及び
表面形状を短時間に測定することが可能な平坦度測定器
に関する。
表面形状を短時間に測定することが可能な平坦度測定器
に関する。
【０００２】
【従来の技術】ウェーハの平坦度測定には、光学干渉縞
を使用する方法及び変位センサでウェーハ両面をスキャ
ンする方法が知られている。なお、本明細書における平
坦度とは、ウェーハの一方の表面を理想平面と仮定し、
理想平面から他方の表面までの高さのバラツキ、すなわ
ちウェーハの厚み分布をいう。従来の光学干渉縞を使用
する方法では、基準平面となる光学レンズとウェーハと
が作る干渉縞からウェーハの平坦度を測定している。こ
の方法は、短時間測定が可能であるものの、測定面の裏
側を真空チャックで保持する必要がある。そのため、真
空チャックの保持面における平面度が誤差要因として測
定結果に取り込まれ、高精度でウェーハの平坦度を測定
できない。また、ウェーハが真空チャックと接触し、ウ
ェーハの裏面にチャック疵が入り易いことも欠点であ
る。
を使用する方法及び変位センサでウェーハ両面をスキャ
ンする方法が知られている。なお、本明細書における平
坦度とは、ウェーハの一方の表面を理想平面と仮定し、
理想平面から他方の表面までの高さのバラツキ、すなわ
ちウェーハの厚み分布をいう。従来の光学干渉縞を使用
する方法では、基準平面となる光学レンズとウェーハと
が作る干渉縞からウェーハの平坦度を測定している。こ
の方法は、短時間測定が可能であるものの、測定面の裏
側を真空チャックで保持する必要がある。そのため、真
空チャックの保持面における平面度が誤差要因として測
定結果に取り込まれ、高精度でウェーハの平坦度を測定
できない。また、ウェーハが真空チャックと接触し、ウ
ェーハの裏面にチャック疵が入り易いことも欠点であ
る。
【０００３】光学干渉縞から平坦度を求める方式として
は、ウェーハの両面で反射させた光で光学干渉縞を形成
することも特開平１−１４３９０６号公報で開示されて
いる。この方式では、光源からの光をビームスリッタで
分離した透過光束及び反射光束をウェーハの表裏両面で
反射させて受光装置に導き、透過光束及び反射光束の光
路差に応じた光学干渉縞が形成される。これに対し、変
位センサでウェーハ両面をスキャンする方法では、ウェ
ーハの両側に配置された二つの静電容量型の変位センサ
から得られた変位信号に基づいてウェーハの厚み変動を
計算し、裏面側を計算上の理想平面に換算してウェーハ
の平坦度を求めている。たとえば、特公平５−７７１７
９号公報では、ウェーハの表裏両面に変位センサを対向
させ、ウェーハを回転させながら表面各箇所の変位信号
を得ている。
は、ウェーハの両面で反射させた光で光学干渉縞を形成
することも特開平１−１４３９０６号公報で開示されて
いる。この方式では、光源からの光をビームスリッタで
分離した透過光束及び反射光束をウェーハの表裏両面で
反射させて受光装置に導き、透過光束及び反射光束の光
路差に応じた光学干渉縞が形成される。これに対し、変
位センサでウェーハ両面をスキャンする方法では、ウェ
ーハの両側に配置された二つの静電容量型の変位センサ
から得られた変位信号に基づいてウェーハの厚み変動を
計算し、裏面側を計算上の理想平面に換算してウェーハ
の平坦度を求めている。たとえば、特公平５−７７１７
９号公報では、ウェーハの表裏両面に変位センサを対向
させ、ウェーハを回転させながら表面各箇所の変位信号
を得ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】変位センサを使用した
方式は、測定の再現性が高く、真空チャックによる保持
に起因する欠点もないため、平坦度測定に汎用されてい
る。しかし、変位センサのプローブ径が小さいため、ウ
ェーハを回転させながらスキャンさせることが必要とな
り、測定に長時間がかかる。また、特公平５−７７１７
９号公報でも言及されているように、真空チャックで保
持されているウェーハの表面部をスキャンする場合に
は、ウェーハを持ち替えてスイングさせ、その表面部を
スキャンすることになる。そのため、測定に手数がかか
る。
方式は、測定の再現性が高く、真空チャックによる保持
に起因する欠点もないため、平坦度測定に汎用されてい
る。しかし、変位センサのプローブ径が小さいため、ウ
ェーハを回転させながらスキャンさせることが必要とな
り、測定に長時間がかかる。また、特公平５−７７１７
９号公報でも言及されているように、真空チャックで保
持されているウェーハの表面部をスキャンする場合に
は、ウェーハを持ち替えてスイングさせ、その表面部を
スキャンすることになる。そのため、測定に手数がかか
る。
【０００５】しかも、ウェーハを回転させているので、
ウェーハの表裏両面が多量の空気に触れ、ごみが付着し
易い。裏面側の真空チャックに起因するごみ付着の問題
もある。更には、エッジ部の影響が変位信号に取り込ま
れることを防止するため、ウェーハのエッジ部に測定不
可能な不感帯が残り、平坦度の測定可能な領域が狭くな
る。また、ウェーハの裏面側中心部を真空チャックで保
持して測定しているので、測定対象であるウェーハの口
径が大きくなると重力の影響を受け易く、自重で撓んだ
周辺部の形状変化が誤差要因として測定結果に取り込ま
れる虞れもある。
ウェーハの表裏両面が多量の空気に触れ、ごみが付着し
易い。裏面側の真空チャックに起因するごみ付着の問題
もある。更には、エッジ部の影響が変位信号に取り込ま
れることを防止するため、ウェーハのエッジ部に測定不
可能な不感帯が残り、平坦度の測定可能な領域が狭くな
る。また、ウェーハの裏面側中心部を真空チャックで保
持して測定しているので、測定対象であるウェーハの口
径が大きくなると重力の影響を受け易く、自重で撓んだ
周辺部の形状変化が誤差要因として測定結果に取り込ま
れる虞れもある。
【０００６】この点、特開平１−１４３９０６号公報に
開示されているように、ウエハの主平面を開放状態にし
て平坦度を測定する方式では、真空チャックに起因する
問題がない。また、光学干渉縞から平坦度を測定するた
め、測定作業が迅速且つ容易になる。しかし、ウェーハ
の表裏両面で反射した透過光束及び反射光束で光学干渉
縞を形成しているため、得られた光学干渉縞からはウェ
ーハの平坦度が判定されるだけである。そのため、厚み
変動を伴わないウェーハのうねりや傾斜を測定できな
い。しかも、光学干渉縞に必要な光路差が大きく設定さ
れているため、光路中に浮遊する粒子，ウェーハの配置
状態，各部品の取付け精度等に起因する誤差要因が取り
込まれ易くなる。本発明は、このような問題を解消すべ
く案出されたものであり、鉛直に保持したウェーハの両
側に配置した光学レンズとウェーハの両面との間で作ら
れる二つの干渉縞を使用することにより、ウェーハに疵
やごみを付けることなく、短時間で且つ高精度にウェー
ハの平坦度及び表裏両面の形状を測定することを目的と
する。
開示されているように、ウエハの主平面を開放状態にし
て平坦度を測定する方式では、真空チャックに起因する
問題がない。また、光学干渉縞から平坦度を測定するた
め、測定作業が迅速且つ容易になる。しかし、ウェーハ
の表裏両面で反射した透過光束及び反射光束で光学干渉
縞を形成しているため、得られた光学干渉縞からはウェ
ーハの平坦度が判定されるだけである。そのため、厚み
変動を伴わないウェーハのうねりや傾斜を測定できな
い。しかも、光学干渉縞に必要な光路差が大きく設定さ
れているため、光路中に浮遊する粒子，ウェーハの配置
状態，各部品の取付け精度等に起因する誤差要因が取り
込まれ易くなる。本発明は、このような問題を解消すべ
く案出されたものであり、鉛直に保持したウェーハの両
側に配置した光学レンズとウェーハの両面との間で作ら
れる二つの干渉縞を使用することにより、ウェーハに疵
やごみを付けることなく、短時間で且つ高精度にウェー
ハの平坦度及び表裏両面の形状を測定することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の光学式形状測定
器は、その目的を達成するため、エッジ部を介して鉛直
保持されたウェーハの両面に二つの光学測定系が対向配
置されており、各光学測定系は、測定光を出射する発光
器と、測定光を平行ビームにするコリメータレンズと、
平行ビームが透過する基準平面レンズと、ウェーハ表面
で反射された測定光が基準平面レンズ及びコリメータレ
ンズを経て入射される受光器と、基準平面レンズとウェ
ーハ表裏両面とで作られたそれぞれの干渉縞が取り込ま
れる計算機とを備え、両干渉縞からウェーハの表裏両面
の形状及び平坦度を算出することを特徴とする。基準平
面レンズに替えて三角プリズムを使用することも可能で
ある。この場合、三角プリズムの基準面及びウェーハ表
裏両面により、ウェーハの表裏両面に対応するそれぞれ
の光学干渉縞が作られる。
器は、その目的を達成するため、エッジ部を介して鉛直
保持されたウェーハの両面に二つの光学測定系が対向配
置されており、各光学測定系は、測定光を出射する発光
器と、測定光を平行ビームにするコリメータレンズと、
平行ビームが透過する基準平面レンズと、ウェーハ表面
で反射された測定光が基準平面レンズ及びコリメータレ
ンズを経て入射される受光器と、基準平面レンズとウェ
ーハ表裏両面とで作られたそれぞれの干渉縞が取り込ま
れる計算機とを備え、両干渉縞からウェーハの表裏両面
の形状及び平坦度を算出することを特徴とする。基準平
面レンズに替えて三角プリズムを使用することも可能で
ある。この場合、三角プリズムの基準面及びウェーハ表
裏両面により、ウェーハの表裏両面に対応するそれぞれ
の光学干渉縞が作られる。
【０００８】
【実施の形態】本発明に従った形状測定器では、図１に
示すように平坦度が測定されるウェーハ１のエッジ部を
適宜の手段で鉛直方向に保持する。ウェーハ１を鉛直保
持することにより、たとえば真空チャック等の保持手段
による拘束からウェーハ１が解放され、自由状態での測
定が可能になる。また、エッジ部を介してウェーハ１を
保持するため、保持手段に起因する測定不可能領域が生
じることもない。ウェーハ１の両側に、光学測定系１
０，２０が配置される。光学測定系１０，２０は、発光
器１１，２１から出射された測定光１２，２２をハーフ
ミラー１３，２３を介してコリメータレンズ１４，２４
に送り、平行ビームとして基準平面レンズ１５，２５を
透過させ、ウェーハ１の表裏両面を照射させる。測定光
１２，２２は、ウェーハ１の表裏両面で反射されるが、
一部はウェーハ１の表裏両面に対向する基準平面レンズ
１５，２５の基準面でも反射する。
示すように平坦度が測定されるウェーハ１のエッジ部を
適宜の手段で鉛直方向に保持する。ウェーハ１を鉛直保
持することにより、たとえば真空チャック等の保持手段
による拘束からウェーハ１が解放され、自由状態での測
定が可能になる。また、エッジ部を介してウェーハ１を
保持するため、保持手段に起因する測定不可能領域が生
じることもない。ウェーハ１の両側に、光学測定系１
０，２０が配置される。光学測定系１０，２０は、発光
器１１，２１から出射された測定光１２，２２をハーフ
ミラー１３，２３を介してコリメータレンズ１４，２４
に送り、平行ビームとして基準平面レンズ１５，２５を
透過させ、ウェーハ１の表裏両面を照射させる。測定光
１２，２２は、ウェーハ１の表裏両面で反射されるが、
一部はウェーハ１の表裏両面に対向する基準平面レンズ
１５，２５の基準面でも反射する。
【０００９】ウェーハ１の表裏両面及び基準平面レンズ
１５，２５の基準面で反射した測定光１２，２２は、逆
の経路を辿って基準平面レンズ１５，２５及びコリメー
タレンズ１４，２４を透過し、ハーフミラー１３，２３
で反射され、受光器１６，２６に取り込まれる。ウェー
ハ１の表裏両面で反射した測定光１２，２２は、基準平
面レンズ１５，２５の基準面で反射した測定光と光路差
が異なる。このようにウェーハ１の面形状を反映して光
路差が生じることから、観察された干渉縞からウェーハ
１の表面形状及び裏面形状が判る。
１５，２５の基準面で反射した測定光１２，２２は、逆
の経路を辿って基準平面レンズ１５，２５及びコリメー
タレンズ１４，２４を透過し、ハーフミラー１３，２３
で反射され、受光器１６，２６に取り込まれる。ウェー
ハ１の表裏両面で反射した測定光１２，２２は、基準平
面レンズ１５，２５の基準面で反射した測定光と光路差
が異なる。このようにウェーハ１の面形状を反映して光
路差が生じることから、観察された干渉縞からウェーハ
１の表面形状及び裏面形状が判る。
【００１０】発光器１１，２１及び受光器１６，２６
は、演算器１７，２７に接続されている。演算器１７，
２７は、モニタ１８，２８を備えており、光学レンズ１
５，２５とウェーハ１の両面とがそれぞれ作る二つの干
渉縞が同時に取り込まれる。演算器１７，２７では、取
り込まれた干渉縞からウェーハ１の表裏両面の形状を演
算し記録する。また、一方の表面形状を基準にし、他方
の干渉縞からウェーハ１の平坦度を演算し記録する。形
状測定するウェーハの表面が比較的粗いとき、基準平面
レンズ１５，２５に替えて三角プリズムを用いた斜入射
法を採用することもできる。この場合、図２に示すよう
な光学系をウェーハ１の両面に配置する。すなわち、発
光器３１，４１から出射した光を凸レンズ３２，４２等
で所定の光束に拡げ、コリメータレンズ３３，４３で平
行光束とした測定光を三角プリズム３４，４４に入射す
る。三角プリズム３４，４４は、基準底面がウェーハ１
の表裏両面に対向して配置されている。
は、演算器１７，２７に接続されている。演算器１７，
２７は、モニタ１８，２８を備えており、光学レンズ１
５，２５とウェーハ１の両面とがそれぞれ作る二つの干
渉縞が同時に取り込まれる。演算器１７，２７では、取
り込まれた干渉縞からウェーハ１の表裏両面の形状を演
算し記録する。また、一方の表面形状を基準にし、他方
の干渉縞からウェーハ１の平坦度を演算し記録する。形
状測定するウェーハの表面が比較的粗いとき、基準平面
レンズ１５，２５に替えて三角プリズムを用いた斜入射
法を採用することもできる。この場合、図２に示すよう
な光学系をウェーハ１の両面に配置する。すなわち、発
光器３１，４１から出射した光を凸レンズ３２，４２等
で所定の光束に拡げ、コリメータレンズ３３，４３で平
行光束とした測定光を三角プリズム３４，４４に入射す
る。三角プリズム３４，４４は、基準底面がウェーハ１
の表裏両面に対向して配置されている。
【００１１】三角プリズム３４，４４に入射した測定光
は、一部が三角プリズム３４，４４を透過してウェーハ
１の表裏両面で反射され、残りが三角プリズム３４，４
４の基準底面で反射される。そのため、ウェーハ１の表
裏両面で反射される測定光と三角プリズム３４，４４の
基準底面で反射される測定光との間に、ウェーハ１の表
裏面それぞれの平面度に対応した光路差が生じる。この
光路差に応じて、図１の場合と同様に光学干渉縞が発生
する。光学干渉縞は、スクリーン３５，４５に投影さ
れ、レンズ３６，４６を介してテレビカメラ３７，４７
の撮像面に結像され、映像信号として演算器３８，４８
に入力される。演算器３８，４８では、映像信号を解析
してウェーハ１の表面形状を演算し、記録すると共にモ
ニタ３９，４９に適宜表示する。
は、一部が三角プリズム３４，４４を透過してウェーハ
１の表裏両面で反射され、残りが三角プリズム３４，４
４の基準底面で反射される。そのため、ウェーハ１の表
裏両面で反射される測定光と三角プリズム３４，４４の
基準底面で反射される測定光との間に、ウェーハ１の表
裏面それぞれの平面度に対応した光路差が生じる。この
光路差に応じて、図１の場合と同様に光学干渉縞が発生
する。光学干渉縞は、スクリーン３５，４５に投影さ
れ、レンズ３６，４６を介してテレビカメラ３７，４７
の撮像面に結像され、映像信号として演算器３８，４８
に入力される。演算器３８，４８では、映像信号を解析
してウェーハ１の表面形状を演算し、記録すると共にモ
ニタ３９，４９に適宜表示する。
【００１２】このようにウェーハ１の表裏両面から得ら
れた二つの干渉縞を用いて平坦度を求めるとき、従来の
変位センサを利用した方式に比較して極めて短時間で測
定結果が得られる。また、平坦度だけではなく、ウェー
ハ１の表面形状や裏面形状も測定されるため、厚み変動
を伴わないうねり，傾斜等も判る。更に、大口径ウェー
ハのように大きな面積をもつウェーハであっても、測定
にかかる時間が長くなることがない。たとえば、４００
ｍｍウェーハでも、ウェーハの脱着・アライメント，画
像取込みに要する時間は３０秒以下であり、１台の測定
器本体と複数の画像解析用計算機を組み合わせることに
より１００枚／時以上の速度で平坦度や面形状が測定さ
れる。しかも、測定されるウェーハ１は、エッジ部が保
持された垂直状態に配置されるため、重力による影響が
排除され、ウェーハ主面に疵が付くこともない。また、
干渉縞によってエッジ部が明確に区別されるため、変位
センサを使用する方式のようにエッジ部近傍に測定不可
能な不感帯が生じることもなく、実質的にウェーハの表
面全域に渡る測定が可能となる。更に、静止状態でウェ
ーハ１の表面形状，裏面形状や平坦度が測定されるた
め、空気中のパーティクルが付着する危険も少なくな
る。
れた二つの干渉縞を用いて平坦度を求めるとき、従来の
変位センサを利用した方式に比較して極めて短時間で測
定結果が得られる。また、平坦度だけではなく、ウェー
ハ１の表面形状や裏面形状も測定されるため、厚み変動
を伴わないうねり，傾斜等も判る。更に、大口径ウェー
ハのように大きな面積をもつウェーハであっても、測定
にかかる時間が長くなることがない。たとえば、４００
ｍｍウェーハでも、ウェーハの脱着・アライメント，画
像取込みに要する時間は３０秒以下であり、１台の測定
器本体と複数の画像解析用計算機を組み合わせることに
より１００枚／時以上の速度で平坦度や面形状が測定さ
れる。しかも、測定されるウェーハ１は、エッジ部が保
持された垂直状態に配置されるため、重力による影響が
排除され、ウェーハ主面に疵が付くこともない。また、
干渉縞によってエッジ部が明確に区別されるため、変位
センサを使用する方式のようにエッジ部近傍に測定不可
能な不感帯が生じることもなく、実質的にウェーハの表
面全域に渡る測定が可能となる。更に、静止状態でウェ
ーハ１の表面形状，裏面形状や平坦度が測定されるた
め、空気中のパーティクルが付着する危険も少なくな
る。
【００１３】
【実施例】直径２００ｍｍの単結晶シリコンインゴット
から切り出され、両面研磨された平均厚み７２５μｍの
ウェーハの平坦度を、図１に示す設備構成の形状測定器
を使用して測定した。ウェーハの表裏両面から得られた
干渉縞に基づいてウェーハ表面の断面形状を演算したと
ころ、図３の上段及び中段に示すように表面及び裏面で
高さが変動していた。そこで、裏面側の高さＨ1 を基準
として表面側の高さＨ2 を平坦度Ｆに変換（Ｆ＝Ｈ2 ＋
Ｈ1 ）したところ、図３の下段に示す結果が得られた。
また、若干の傾斜をもつウェーハを同様に形状測定した
ところ、図４に示すような表面形状及び裏面形状が得ら
れ、これらを合成した平坦度は一方向の傾きをもつもの
であった。表面形状，裏面形状及び平坦度を求めるのに
要した時間は、ウェーハの脱着，アライメント，画像取
込みを含めてウェーハ１枚当り１５秒であった。これに
対し、従来の変位センサを使用した方式では、表面形
状，裏面形状が測定できず、同じサイズのウェーハの平
坦度を測定するのに約１．５分が必要であった。しか
も、本発明に従って得られた平坦度は、変位センサを使
用した方式に比較して何ら遜色のない高信頼性の値であ
った。
から切り出され、両面研磨された平均厚み７２５μｍの
ウェーハの平坦度を、図１に示す設備構成の形状測定器
を使用して測定した。ウェーハの表裏両面から得られた
干渉縞に基づいてウェーハ表面の断面形状を演算したと
ころ、図３の上段及び中段に示すように表面及び裏面で
高さが変動していた。そこで、裏面側の高さＨ1 を基準
として表面側の高さＨ2 を平坦度Ｆに変換（Ｆ＝Ｈ2 ＋
Ｈ1 ）したところ、図３の下段に示す結果が得られた。
また、若干の傾斜をもつウェーハを同様に形状測定した
ところ、図４に示すような表面形状及び裏面形状が得ら
れ、これらを合成した平坦度は一方向の傾きをもつもの
であった。表面形状，裏面形状及び平坦度を求めるのに
要した時間は、ウェーハの脱着，アライメント，画像取
込みを含めてウェーハ１枚当り１５秒であった。これに
対し、従来の変位センサを使用した方式では、表面形
状，裏面形状が測定できず、同じサイズのウェーハの平
坦度を測定するのに約１．５分が必要であった。しか
も、本発明に従って得られた平坦度は、変位センサを使
用した方式に比較して何ら遜色のない高信頼性の値であ
った。
【００１４】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の形状測
定器では、ウェーハの表裏両面から得られる干渉縞を利
用し、表面形状及び裏面形状を求め、平坦度を算出して
いる。そのため、変位センサを使用した従来方式に比較
して、極めて短時間で平坦度が測定されるばかりでな
く、表面形状及び裏面形状も測定される。また、測定対
象であるウェーハは、静止状態で鉛直保持されているた
め、重力の影響を受けることなく測定に供される。しか
も、ごみや疵が付着する機会が少なく、ウェーハの特性
劣化が防止される。
定器では、ウェーハの表裏両面から得られる干渉縞を利
用し、表面形状及び裏面形状を求め、平坦度を算出して
いる。そのため、変位センサを使用した従来方式に比較
して、極めて短時間で平坦度が測定されるばかりでな
く、表面形状及び裏面形状も測定される。また、測定対
象であるウェーハは、静止状態で鉛直保持されているた
め、重力の影響を受けることなく測定に供される。しか
も、ごみや疵が付着する機会が少なく、ウェーハの特性
劣化が防止される。
【図１】 本発明に従って基準平面レンズを用いた形状
測定器
測定器
【図２】 本発明に従って三角プリズムを用いた形状測
定器
定器
【図３】 干渉縞から求めたウェーハの表面形状，裏面
形状及び平坦度を示すグラフ
形状及び平坦度を示すグラフ
【図４】 別のウェーハについて測定した表面形状，裏
面形状及び平坦度を示すグラフ
面形状及び平坦度を示すグラフ
１：ウェーハ１０，２０：光学測定系 １１，２１：
発光器 １２，２２：測定光 １３，２３：ハーフミラー １４，２４：コリメータ
レンズ １５，２５：基準平面レンズ １６，２
６：受光器 １７，２７：演算器 １８，２８：モ
ニタ ３１，４１：発光器 ３２，４２：凸レンズ ３
３，４３：コリメータレンズ ３４，４４：三角プリ
ズム ３５，４５：スクリーン ３６，４６：レン
ズ ３７，４７：テレビカメラ ３８，４８：演算
器 ３９，４９：モニタ
発光器 １２，２２：測定光 １３，２３：ハーフミラー １４，２４：コリメータ
レンズ １５，２５：基準平面レンズ １６，２
６：受光器 １７，２７：演算器 １８，２８：モ
ニタ ３１，４１：発光器 ３２，４２：凸レンズ ３
３，４３：コリメータレンズ ３４，４４：三角プリ
ズム ３５，４５：スクリーン ３６，４６：レン
ズ ３７，４７：テレビカメラ ３８，４８：演算
器 ３９，４９：モニタ
Claims (2)
- 【請求項１】 エッジ部を介して鉛直保持されたウェー
ハの両面に二つの光学測定系が対向配置されており、各
光学測定系は、測定光を出射する発光器と、測定光を平
行ビームにするコリメータレンズと、平行ビームが透過
する基準平面レンズと、ウェーハ表面で反射された測定
光が基準平面レンズ及びコリメータレンズを経て入射さ
れる受光器と、基準平面レンズとウェーハ表裏両面とで
作られたそれぞれの干渉縞が取り込まれる計算機とを備
え、両干渉縞からウェーハの表裏両面の形状及び平坦度
を算出するウェーハの光学式形状測定器。 - 【請求項２】 エッジ部を介して鉛直保持されたウェー
ハの両面に二つの光学測定系が対向配置されており、各
光学測定系は、測定光を出射する発光器と、測定光を平
行ビームにするコリメータレンズと、平行ビームが透過
する三角プリズムと、ウェーハ表面で反射された測定光
が三角プリズム及びコリメータレンズを経て入射される
受光器と、三角プリズムの基準面とウェーハ表裏両面と
で作られたそれぞれの干渉縞が取り込まれる計算機とを
備え、両干渉縞からウェーハの表裏両面の形状及び平坦
度を算出するウェーハの光学式形状測定器。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9154023A JPH112512A (ja) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | ウェーハの光学式形状測定器 |
| US09/093,219 US5995226A (en) | 1997-06-11 | 1998-06-08 | Optical apparatus for measuring profiles of a wafer |
| DE19826319A DE19826319B4 (de) | 1997-06-11 | 1998-06-12 | Optische Vorrichtungen zur Messung von Profilen eines Wafers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9154023A JPH112512A (ja) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | ウェーハの光学式形状測定器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=15575224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (3)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH112512A (ja) |
| DE (1) | DE19826319B4 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6504615B1 (en) | 1998-03-09 | 2003-01-07 | Super Silicon Crystal Research Institute Corporation | Optical instrument for measuring shape of wafer |
| JP2003522939A (ja) * | 2000-01-25 | 2003-07-29 | ザイゴ コーポレーション | 精密工業部品の形状および幾何学的寸法を測定するための光学系 |
| US6885459B2 (en) | 1996-01-24 | 2005-04-26 | Nanopro Luftlager-Produktions-Und Messtechnik Gmbh | Apparatus and method for measuring two opposite surfaces of a body |
Families Citing this family (54)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7123357B2 (en) * | 1997-09-22 | 2006-10-17 | Candela Instruments | Method of detecting and classifying scratches and particles on thin film disks or wafers |
| US7630086B2 (en) * | 1997-09-22 | 2009-12-08 | Kla-Tencor Corporation | Surface finish roughness measurement |
| US6909500B2 (en) * | 2001-03-26 | 2005-06-21 | Candela Instruments | Method of detecting and classifying scratches, particles and pits on thin film disks or wafers |
| US6930765B2 (en) * | 2001-03-26 | 2005-08-16 | Kla-Tencor Technologies | Multiple spot size optical profilometer, ellipsometer, reflectometer and scatterometer |
| US6897957B2 (en) | 2001-03-26 | 2005-05-24 | Candela Instruments | Material independent optical profilometer |
| US6665078B1 (en) * | 1997-09-22 | 2003-12-16 | Candela Instruments | System and method for simultaneously measuring thin film layer thickness, reflectivity, roughness, surface profile and magnetic pattern in thin film magnetic disks and silicon wafers |
| US7688435B2 (en) * | 1997-09-22 | 2010-03-30 | Kla-Tencor Corporation | Detecting and classifying surface features or defects by controlling the angle of the illumination plane of incidence with respect to the feature or defect |
| US6031615A (en) | 1997-09-22 | 2000-02-29 | Candela Instruments | System and method for simultaneously measuring lubricant thickness and degradation, thin film thickness and wear, and surface roughness |
| US7714995B2 (en) | 1997-09-22 | 2010-05-11 | Kla-Tencor Corporation | Material independent profiler |
| US6757056B1 (en) * | 2001-03-26 | 2004-06-29 | Candela Instruments | Combined high speed optical profilometer and ellipsometer |
| US6204917B1 (en) * | 1998-09-22 | 2001-03-20 | Kla-Tencor Corporation | Backside contamination inspection device |
| JP2000227326A (ja) * | 1998-12-02 | 2000-08-15 | Nikon Corp | 平坦度測定装置 |
| US6480286B1 (en) * | 1999-03-31 | 2002-11-12 | Matsushita Electric Inudstrial Co., Ltd. | Method and apparatus for measuring thickness variation of a thin sheet material, and probe reflector used in the apparatus |
| US7061601B2 (en) * | 1999-07-02 | 2006-06-13 | Kla-Tencor Technologies Corporation | System and method for double sided optical inspection of thin film disks or wafers |
| US6633387B1 (en) * | 1999-10-07 | 2003-10-14 | Mitutoyo Corporation | Method and apparatus for measuring opposite surfaces |
| DE10054160A1 (de) * | 2000-11-02 | 2001-10-18 | Wacker Siltronic Halbleitermat | Halbleiterscheiben-Testvorrichtung |
| ATE467810T1 (de) | 2001-03-26 | 2010-05-15 | Candela Instr | System zur messung von phasendifferenzen von reflektierten lichtsignalen |
| US6937350B2 (en) * | 2001-06-29 | 2005-08-30 | Massachusetts Institute Of Technology | Apparatus and methods for optically monitoring thickness |
| US6798512B2 (en) * | 2001-08-09 | 2004-09-28 | Therma-Wave, Inc. | Multiple beam ellipsometer |
| US6768965B2 (en) * | 2002-04-18 | 2004-07-27 | Seh America, Inc. | Methods and computer program products for characterizing a crystalline structure |
| US6882437B2 (en) * | 2002-04-19 | 2005-04-19 | Kla-Tencor Technologies | Method of detecting the thickness of thin film disks or wafers |
| US6847458B2 (en) * | 2003-03-20 | 2005-01-25 | Phase Shift Technology, Inc. | Method and apparatus for measuring the shape and thickness variation of polished opaque plates |
| US6844929B2 (en) * | 2003-04-09 | 2005-01-18 | Phase Shift Technology | Apparatus and method for holding and transporting thin opaque plates |
| US6975405B2 (en) * | 2003-05-16 | 2005-12-13 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for measuring flatness and/or relative angle between top and bottom surfaces of a chip |
| US7397621B2 (en) * | 2004-06-14 | 2008-07-08 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Servo pattern characterization on magnetic disks |
| US7075741B1 (en) | 2004-06-14 | 2006-07-11 | Kla Tencor Technologues Corporation | System and method for automatically determining magnetic eccentricity of a disk |
| US7396022B1 (en) | 2004-09-28 | 2008-07-08 | Kla-Tencor Technologies Corp. | System and method for optimizing wafer flatness at high rotational speeds |
| JP4526921B2 (ja) * | 2004-10-25 | 2010-08-18 | フジノン株式会社 | 被検体保持方法および装置ならびに該被検体保持装置を備えた被検面形状測定装置 |
| DE102004054565A1 (de) * | 2004-11-11 | 2005-12-01 | Siltronic Ag | Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe |
| US7201799B1 (en) | 2004-11-24 | 2007-04-10 | Kla-Tencor Technologies Corporation | System and method for classifying, detecting, and counting micropipes |
| US7268887B2 (en) * | 2004-12-23 | 2007-09-11 | Corning Incorporated | Overlapping common-path interferometers for two-sided measurement |
| US7684032B1 (en) | 2005-01-06 | 2010-03-23 | Kla-Tencor Corporation | Multi-wavelength system and method for detecting epitaxial layer defects |
| US7161667B2 (en) * | 2005-05-06 | 2007-01-09 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Wafer edge inspection |
| US7161669B2 (en) * | 2005-05-06 | 2007-01-09 | Kla- Tencor Technologies Corporation | Wafer edge inspection |
| US7548308B2 (en) * | 2005-05-11 | 2009-06-16 | Kla-Tencor Corporation | Illumination energy management in surface inspection |
| US20060256345A1 (en) * | 2005-05-12 | 2006-11-16 | Kla-Tencor Technologies Corp. | Interferometry measurement in disturbed environments |
| US7505143B2 (en) * | 2005-05-17 | 2009-03-17 | Kla-Tencor Corporation | Dynamic reference plane compensation |
| US7286229B1 (en) | 2005-09-06 | 2007-10-23 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Detecting multi-domain states in perpendicular magnetic media |
| US7549141B2 (en) * | 2005-09-12 | 2009-06-16 | Asahi Glass Company, Ltd. | Photomask, photomask manufacturing method, and photomask processing device |
| US7295300B1 (en) | 2005-09-28 | 2007-11-13 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Detecting surface pits |
| US7397553B1 (en) | 2005-10-24 | 2008-07-08 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Surface scanning |
| JP4729423B2 (ja) * | 2006-03-28 | 2011-07-20 | 株式会社ミツトヨ | 光学干渉計 |
| US20100002326A1 (en) * | 2006-05-11 | 2010-01-07 | Ade Technologies, Inc. | Method and system for perpendicular magnetic media metrology |
| US7554654B2 (en) * | 2007-01-26 | 2009-06-30 | Kla-Tencor Corporation | Surface characteristic analysis |
| US7656519B2 (en) * | 2007-08-30 | 2010-02-02 | Kla-Tencor Corporation | Wafer edge inspection |
| US8643717B2 (en) * | 2009-03-04 | 2014-02-04 | Hand Held Products, Inc. | System and method for measuring irregular objects with a single camera |
| US8537369B1 (en) * | 2009-07-16 | 2013-09-17 | Kla Tencor | Method and apparatus for measuring the shape and thickness variation of a wafer by two single-shot phase-shifting interferometers |
| US8379219B2 (en) * | 2011-05-27 | 2013-02-19 | Corning Incorporated | Compound interferometer with monolithic measurement cavity |
| US9019491B2 (en) * | 2012-01-19 | 2015-04-28 | KLA—Tencor Corporation | Method and apparatus for measuring shape and thickness variation of a wafer |
| US9279663B2 (en) | 2012-07-30 | 2016-03-08 | Kla-Tencor Corporation | Method and apparatus to fold optics in tools for measuring shape and/or thickness of a large and thin substrate |
| US20140265166A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Steve M. Shaughnessy | Hex Shaft Drive Arbor |
| JP2016105060A (ja) * | 2014-12-01 | 2016-06-09 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 処理基板の表面形状測定装置 |
| CN110057337B (zh) * | 2019-04-04 | 2020-12-11 | 北京理工大学 | 基于基准平面比较测量的自由曲面测量方法及装置 |
| JP7143831B2 (ja) * | 2019-10-11 | 2022-09-29 | 信越半導体株式会社 | ウェーハ形状の測定方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4325637A (en) * | 1980-06-02 | 1982-04-20 | Tropel, Inc. | Phase modulation of grazing incidence interferometer |
| JPS60170241A (ja) * | 1984-01-20 | 1985-09-03 | エイデイイー・コーポレーション | 平坦度ステーション及び平坦度を求める方法 |
| US4854708A (en) * | 1987-01-13 | 1989-08-08 | Rotlex Optics Ltd. | Optical examination apparatus particularly useful as a Fizeau interferometer and schlieren device |
| JPH01143906A (ja) * | 1987-11-30 | 1989-06-06 | Mizojiri Kogaku Kogyosho:Kk | 不透明体表裏面の平行度測定装置 |
| US5502564A (en) * | 1994-09-13 | 1996-03-26 | Hughes Aircraft Company | Substrate thickness measurement using oblique incidence multispectral interferometry |
| JPH10143906A (ja) * | 1996-11-12 | 1998-05-29 | Fuji Electric Co Ltd | 光ピックアップ |
-
1997
- 1997-06-11 JP JP9154023A patent/JPH112512A/ja active Pending
-
1998
- 1998-06-08 US US09/093,219 patent/US5995226A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-06-12 DE DE19826319A patent/DE19826319B4/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6885459B2 (en) | 1996-01-24 | 2005-04-26 | Nanopro Luftlager-Produktions-Und Messtechnik Gmbh | Apparatus and method for measuring two opposite surfaces of a body |
| US6504615B1 (en) | 1998-03-09 | 2003-01-07 | Super Silicon Crystal Research Institute Corporation | Optical instrument for measuring shape of wafer |
| JP2003522939A (ja) * | 2000-01-25 | 2003-07-29 | ザイゴ コーポレーション | 精密工業部品の形状および幾何学的寸法を測定するための光学系 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19826319A1 (de) | 1998-12-17 |
| DE19826319B4 (de) | 2011-08-11 |
| US5995226A (en) | 1999-11-30 |
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