WO2023084952A1 - ウェハ厚さ測定装置および該方法 - Google Patents

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WO2023084952A1
WO2023084952A1 PCT/JP2022/037257 JP2022037257W WO2023084952A1 WO 2023084952 A1 WO2023084952 A1 WO 2023084952A1 JP 2022037257 W JP2022037257 W JP 2022037257W WO 2023084952 A1 WO2023084952 A1 WO 2023084952A1
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wafer
measurement
thickness
interferometer
rangefinder
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PCT/JP2022/037257
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English (en)
French (fr)
Inventor
和彦 田原
良 宇崎
Original Assignee
株式会社コベルコ科研
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • 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
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a wafer thickness measuring device and a wafer thickness measuring method for measuring the thickness of a wafer.
  • wafers which are used as substrates for magnetic disks and materials for integrated circuits, are required to have a high degree of flatness in order to achieve higher recording densities and higher circuit integration.
  • the 7-nanometer rule and the 5-nanometer rule have been realized.
  • a wafer thickness measuring device for measuring the thickness of this wafer is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200010.
  • the wafer thickness measuring apparatus disclosed in Patent Document 1 is a wafer thickness measuring apparatus using an optical heterodyne interferometry apparatus, and is arranged corresponding to the height position of the wafer, and the tilt angle caused by the bending of the wafer Measurement by the optical heterodyne interferometer from a predetermined reference position on the surface side of the wafer and a sample piece having a known constant thickness equivalent to the wafer and arranged at a substantially corresponding predetermined angle.
  • a first detector for generating a detection signal corresponding to a distance to a surface position of the wafer corresponding to a point; a second detector that generates a detection signal corresponding to the distance to the back surface of the wafer, and a displacement amount of the front surface or the back surface of the sample piece measured at a large number of measurement points by the optical heterodyne interferometer, Data collection/storage for storing detection values by the detection signals of the first and second detectors obtained at each measurement point at this time, corresponding to each measurement point and corresponding to the displacement amount of the measurement point.
  • the wafer thickness measuring apparatus disclosed in Patent Document 1 measures the front and back sides from the thickness of a reference sample piece having a constant thickness.
  • the thickness of the wafer to be measured is obtained by adding or subtracting the deviation amount. Therefore, the measurement accuracy of the wafer thickness measuring apparatus disclosed in Patent Document 1 depends on the uniformity of the thickness of the sample piece.
  • a sample piece with a high precision and a constant thickness is required.
  • the performance of the optical heterodyne interferometer is not fully utilized.
  • the present invention has been made in view of the circumstances described above, and an object of the present invention is to provide a wafer thickness measuring apparatus and a wafer thickness measuring method capable of measuring the thickness of a wafer with high accuracy by making use of the performance of an optical interferometer. is to provide
  • a wafer thickness measuring apparatus and a wafer thickness measuring method measure the reference measurement point of a reference piece having a reference measurement point of known thickness with an A-plane optical interferometer and a B-plane optical interferometer.
  • First and second interferometer measurement results by measuring with an interferometer and B-plane optical interferometer, and first and second rangefinders by measuring said measurement points with an A-plane rangefinder and a B-plane rangefinder Based on the measurement results, obtain the number of phases between the reference displacement based on the first and second interferometer reference measurement results and the displacement based on the first and second interferometer measurement results, and Find the thickness of the wafer.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a wafer thickness measuring device according to an embodiment
  • FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of a first stage in the wafer thickness measuring device
  • It is a schematic diagram which shows the structure of the conveyance part in the said wafer thickness measuring apparatus.
  • It is a figure for demonstrating the calculation method of the thickness in the said wafer thickness measuring apparatus.
  • 4 is a flow chart showing the operation of the wafer thickness measuring device; It is a figure for demonstrating the 1st modification of the said wafer thickness measuring apparatus. It is a figure for demonstrating the 2nd modification of the said wafer thickness measuring apparatus.
  • the wafer thickness measurement device in the embodiment is a device that measures the thickness of wafers such as magnetic disk substrates and integrated circuit materials, mainly using an optical interferometer capable of high-precision measurement.
  • This wafer thickness measuring apparatus includes a pair of first and second optical interferometers arranged to face each other with the wafer to be measured interposed therebetween, and a wafer thickness measuring device arranged to face each other with the wafer to be measured interposed therebetween. a pair of first and second rangefinders for measuring absolute distances, and measuring said reference measurement points on a reference piece having reference measurement points of known thickness with said first and second optical interferometers.
  • First and second interferometer reference measurement results obtained by, First and second rangefinder reference measurement results obtained by measuring the reference measurement point with the first and second rangefinders, the measurement object First and second interferometer measurement results obtained by measuring measurement points on the wafer with the first and second optical interferometers, and measuring the measurement points with the first and second rangefinders
  • the reference displacement obtained based on the first and second interferometer reference measurement results and the first and second interferometer measurement results obtained a thickness calculator for obtaining the thickness of the wafer to be measured at the measurement point by obtaining the number of phases between the displacement and the displacement.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the wafer thickness measuring device according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the first stage in the wafer thickness measuring apparatus.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the transfer section in the wafer thickness measuring apparatus.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a method of calculating thickness in the wafer thickness measuring apparatus.
  • one surface (one principal surface) of the wafer WA to be measured is appropriately referred to as the A surface
  • the other surface (the other principal surface) of the wafer WA which is in a front/back relationship with the A surface, is referred to as B Appropriately called a plane.
  • the A surface is the upper surface
  • the B surface is the lower surface.
  • the wafer thickness measuring apparatus S in the embodiment includes an A-plane optical interferometer 1A, a B-plane optical interferometer 1B, an A-plane rangefinder 2A, a B-plane rangefinder 2B, An arithmetic control unit 3 , a first stage 4 , a second stage 5 , a transport unit 6 , an input unit 7 and an output unit 8 are provided.
  • the A-plane optical interferometer 1A and the B-plane optical interferometer 1B are optical interferometers arranged to face each other with the wafer WA to be measured interposed therebetween, as shown in FIGS. That is, the A-side optical interferometer 1A is arranged to face the A-side of the wafer WA, and the B-side optical interferometer 1B is arranged to face the B-side of the wafer WA.
  • the meter 1B is arranged so as to measure the same measurement points on the front and back sides of the wafer WA.
  • An optical interferometer for thickness measurement causes two coherent first and second lights to interfere after propagating through the first and second optical paths, and the first optical path length of the first optical path and the second optical path length
  • the first and second optical path length differences are determined based on the phase difference generated according to the difference from the second optical path length of the first light as the reference light and the second light as the measurement light,
  • the first and second optical path lengths are made equal and the object to be measured is arranged in the second optical path, thereby changing the thickness change amount (displacement amount) of the object to be measured to the It detects as the first and second optical path length difference, and measures the amount of change in thickness of the object to be measured.
  • Such optical interferometers are known in various devices such as, for example, heterodyne optical interferometers, homodyne optical interferometers and Fizeau optical interferometers.
  • the heterodyne optical interferometer interferes two laser beams with different frequencies to generate a beat signal having a frequency difference between them, and detects the phase change of the generated beat signal.
  • the phase change of corresponds to the optical path length difference between the two laser beams and is therefore related to the thickness variation (displacement) of the object being measured.
  • Devices related to thickness measurement using such a heterodyne optical interferometer are disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2008-180708 and 2019-168339.
  • the homodyne interferometer splits the laser light from the same light source into two beams, for example, by a beam splitter so as to have the same frequency with respect to the heterodyne optical interferometer, one of which is used as a reference beam and the other as a measurement beam. It is something to do.
  • An apparatus related to thickness measurement using such a homodyne optical interferometer is disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-197376.
  • the Fizeau optical interferometer divides measurement light into a first measurement light (reference light) that propagates along a first optical path that reflects off a reference plane, and a second measurement light that propagates along a second optical path that reflects off the surface of an object to be measured.
  • a heterodyne optical interferometer is used for the A-plane optical interferometer 1A and the B-plane optical interferometer 1B. , and performs measurements under the control of the arithmetic control unit 3 and outputs the measurement results to the arithmetic control unit 3 .
  • the A-plane rangefinder 2A and the B-plane rangefinder 2B are rangefinders that are arranged to face each other across the wafer WA to be measured and measure absolute distances. That is, the A-side rangefinder 2A is arranged to face the A-side of the wafer WA, and the B-side rangefinder 2B is arranged to face the B-side of the wafer WA. They are arranged so as to measure the same measurement points on the front and back of the wafer WA.
  • Such rangefinders include, for example, capacitance sensors, confocal sensors, triangulation sensors, spectral interference laser displacement meters, and the like.
  • the A-side rangefinder 2A is connected to the arithmetic control unit 3, measures the distance from the arrangement position of the A-side rangefinder 2A to the A-side of the wafer WA under the control of the arithmetic control unit 3, and arithmetically controls the measurement result. Output to part 3.
  • the B-side rangefinder 2 is connected to the arithmetic control unit 3, measures the distance from the arrangement position of the B-side rangefinder 2B to the B-side of the wafer WA under the control of the arithmetic control unit 3, and arithmetically controls the measurement result. Output to part 3.
  • the first stage 4 is a device that is connected to the arithmetic control unit 3 and moves the wafer WA to be measured in the horizontal direction perpendicular to the thickness direction of the wafer WA under the control of the arithmetic control unit 3 .
  • the first stage 4 may be an XY stage capable of moving the wafer WA in the X-axis direction and the Y-axis direction when an XYZ orthogonal coordinate system having the thickness direction of the wafer WA as the Z-axis direction is set.
  • the semiconductor wafer when the wafer WA is a semiconductor wafer, the semiconductor wafer generally has a disk-like shape. It is a device that can also move in the radial direction of rotation.
  • the first stage 4 measures the thickness of the wafer WA at the measurement point MP with high accuracy and at high speed without being affected by the vibration of the wafer WA.
  • Three arm members radially extending from the central member are provided so that the wafer WA can be measured at three points on the circumference of the wafer WA at its edge (edge region) at three points on the circumference.
  • the rotary drive section 42 and the linear drive section 43 are configured with actuators such as servomotors and drive mechanisms such as reduction gears.
  • the wafer WA is placed on each tip of the three arm members of the support section 44 and supported by the support section 44 at three points. Then, when the wafer WA is placed on the first stage 4 in this way, the A-side and B-side of the wafer WA can be measured by the A-side optical interferometer 1A and the B-side optical interferometer 1B. , the first stage 4 is arranged with respect to the arrangement positions of the A-plane optical interferometer 1A and the B-plane optical interferometer 1B.
  • the rotation drive unit 42 rotates under the control of the arithmetic control unit 3, thereby rotating the support unit 44 via the rotation shaft 41, and the wafer WA is rotated by the rotation shaft 41 (support unit 44 central member). Then, the wafer WA is moved in the radial direction by linearly moving the rotary driving unit 42 by the linear driving unit 43 under the control of the arithmetic control unit 3 .
  • a desired measurement point of the wafer WA can be obtained within the movement range of the first stage 4. MP can be measured.
  • the second stage 5 is a device that is connected to the arithmetic control unit 3 and moves the wafer WA to be measured in a horizontal direction perpendicular to the thickness direction of the wafer WA under the control of the arithmetic control unit 3. In this embodiment, It is configured similarly to the first stage 4 .
  • the A-side and B-side of the wafer WA can be measured by the A-side rangefinder 2A and the B-side rangefinder 2B. It is arranged at the arrangement position of the plane rangefinder 2A and the B plane rangefinder 2B.
  • the transport unit 6 is a device that is connected to the arithmetic control unit 3 and transports the wafer WA to be measured between the first and second stages 4 and 5 under the control of the arithmetic control unit 3 . More specifically, for example, as shown in FIG. 3, the transport unit 6 includes an arm unit 64 that grips the wafer WA to be measured, a first rotating unit 63 that rotates the arm unit 64 within the XY plane, The transfer robot 6 includes a second rotating section 62 that rotates the first rotating section 63 within the XY plane, and a moving section 61 that moves the second rotating section 62 between the first and second stages 4 and 5. Configured.
  • the input unit 7 is connected to the arithmetic control unit 3, for example, various commands such as a command for instructing the start of thickness measurement, and the name of the wafer WA to be measured (for example, serial number), etc. It is a device for inputting various data necessary for operating the wafer thickness measuring device S to the wafer thickness measuring device S. For example, it is a plurality of input switches, a keyboard, a mouse, etc., to which predetermined functions are assigned.
  • the output unit 8 is a device that is connected to the arithmetic control unit 3 and outputs commands and data input from the input unit 7, measurement results, etc. according to the control of the arithmetic control unit 3. For example, a CRT display and a liquid crystal display. and a display device such as an organic EL display and a printing device such as a printer.
  • a so-called touch panel may be configured from the input unit 7 and the output unit 8.
  • the input unit 7 is a position input device for detecting and inputting an operation position, such as a resistance film method or a capacitive method
  • the output unit 8 is a display device.
  • the position input device is provided on the display surface of the display device, one or a plurality of input content candidates that can be input are displayed on the display device, and the input content that the user wants to input is displayed.
  • the position is detected by the position input device, and the display content displayed at the detected position is input to the wafer thickness measuring device S as the user's operation input content.
  • the user can intuitively understand the input operation, so that the wafer thickness measuring apparatus S that is easy for the user to handle is provided.
  • the arithmetic control unit 3 is a circuit that controls each part of the wafer thickness measuring device S according to its function.
  • Various predetermined programs such as a calculation program for obtaining the thickness of the WA based on each output of the A-plane optical interferometer 1A, the B-plane optical interferometer 1B, the A-plane rangefinder 2A, and the B-plane rangefinder 2B, and ROM (Read Only Memory), which is a non-volatile memory element, and EEPROM (Electrically Erasable Programmable), which is a rewritable non-volatile memory element, for storing various predetermined data such as data necessary for executing a predetermined program Read Only Memory), a CPU (Central Processing Unit) that performs predetermined arithmetic processing and control processing by reading and executing the predetermined program, and a so-called CPU that stores data generated during execution of the predetermined program It is composed of a RAM (random access memory) that serves as a working memory, and a microcomputer
  • the stage transfer control unit 32 controls the rotary drive unit 42 and linear drive unit 42 on the first stage 4 so that the wafer WA moves in the horizontal direction orthogonal to the thickness direction.
  • Each operation of the unit 43 is controlled, each unit 61 to 64 in the transfer unit 6 is controlled so as to transfer the wafer WA between the first and second stages 4 and 5, and a plurality of measurement points MP on the wafer WA are measured. It controls each operation of the rotary drive section and the linear drive section in the second stage 5 so that the wafer WA moves in the horizontal direction orthogonal to the thickness direction for measurement.
  • the thickness calculator 31 calculates the first and second thicknesses obtained by measuring the reference measurement points on a reference piece having reference measurement points of known thickness with the A-plane optical interferometer 1A and the B-plane optical interferometer 1B.
  • 2 interferometer reference measurement results, the first and second rangefinder reference measurement results obtained by measuring the reference measurement point with the A-plane rangefinder 2A and the B-plane rangefinder 2B, and the measurement points on the wafer WA to be measured are measured by the A-plane optical interferometer 1A and the B-plane optical interferometer 1B, and the measurement points are measured by the A-plane rangefinder 2A and the B-plane rangefinder
  • a reference displacement and the first and second interferometer measurement results obtained based on the first and second interferometer reference measurement results based on the first and second rangefinder measurement results obtained by measuring with 2B. and the phase number between the displacement obtained based on , and the thickness of the wafer WA to be measured at the measurement point is obtained.
  • FIG. 4 shows first and second rangefinder references obtained by measuring said reference measurement points with an A-side rangefinder 2A and a B-side rangefinder 2B on a reference piece having reference measurement points of known thickness.
  • the reference thickness Wmref obtained based on the measurement result is shown, and the first and second rangefinder measurements obtained by measuring the measurement points on the wafer WA to be measured with the A-side rangefinder 2A and the B-side rangefinder 2B.
  • the thickness Wm determined based on the results is shown.
  • the reference thickness Wmref is the distance from the arrangement position of the A-side rangefinder 2A and the arrangement position of the B-side rangefinder 2B to the A-side of the wafer WA measured by the A-side rangefinder 2A. It is obtained by subtracting the distance (first rangefinder reference measurement result) and the distance to the B side of the wafer WA measured by the B side rangefinder 2B (second rangefinder reference measurement result).
  • Wm is the distance from the arrangement position of the A-side rangefinder 2A and the arrangement position of the B-side rangefinder 2B to the A-side of the wafer WA measured by the A-side rangefinder 2A (first rangefinder measurement result ) and the distance to the B side of the wafer WA measured by the B side rangefinder 2B (second rangefinder measurement result).
  • the reference displacement Wiref obtained based on the first and second interferometer reference measurement results obtained by measuring the reference measurement point with the A-side optical interferometer 1A and the B-side optical interferometer 1B is shown
  • a displacement Wi obtained based on the first and second interferometer measurement results obtained by measuring the measurement points with the A-plane optical interferometer 1A and the B-plane optical interferometer 1B is shown.
  • the beat signal intensity of the measurement light is Is
  • the beat signal intensity of the reference light is Ir
  • the frequencies of the two laser lights are f1 and f2, respectively
  • the beat signal of the measurement light and Let ⁇ be the phase difference between the reference light and the beat signal, ⁇ s be the wavelength of the reference light, and z be the displacement between the heterodyne optical interferometer and the object to be measured. Desired.
  • the beat signal of the measurement light and the beat signal of the reference light are generated by interference of light with frequencies f1 and f2, and the light with frequencies f1 and f2 are generated by modulating the reference light with wavelength ⁇ s. .
  • the sizes of the circles ( ⁇ , ⁇ ) representing the reference thickness Wmref, the thickness Wm, the reference displacement Wiref, and the displacement Wi symbolically represent the measurement accuracy.
  • the displacement measurement accuracy measured by the A-plane optical interferometer 1A and the B-plane optical interferometer 1B is higher than the thickness measurement accuracy measured by the A-plane rangefinder 2A and the B-plane rangefinder 2B.
  • the thickness measurement accuracy measured by the A-plane rangefinder 2A and the B-plane rangefinder 2B is about 10 nm
  • the displacement measurement accuracy measured by the A-plane optical interferometer 1A and the B-plane optical interferometer 1B is , about 1 nm.
  • the measurement can only be made within the range of ⁇ /4 ( ⁇ 158.2 nm in the above example). Therefore, even if wafers WA having different thicknesses of ⁇ /2 or more are measured, the measurement results are within the range of ⁇ /4 as shown in FIG. For this reason, displacement measurement using an optical interferometer is usually performed by measuring the thickness of a certain point and performing optical phase coupling to obtain a relative displacement of ⁇ / 4 and beyond.
  • the distance between the reference displacement Wiref obtained based on the first and second interferometer reference measurement results and the displacement Wi obtained based on the first and second interferometer measurement results is an integer N
  • the error between the measurement results obtained by the A-plane optical interferometer 1A and B-plane optical interferometer 1B and the measurement results obtained by the A-plane rangefinder 2A and B-plane rangefinder 2B is ⁇
  • the following formula 5 holds. Equation 5;
  • Wm ⁇ Wmref ⁇ ((Wi ⁇ Wiref)+N ⁇ ( ⁇ /2))
  • the measurement accuracy of the A-plane rangefinder 2A and the B-plane rangefinder 2B is 1/2 or less with respect to ⁇ /4, Wm-Wmref-((Wi-Wiref)+N ⁇ ( ⁇ /2))
  • the phase number N is obtained by obtaining the minimum integer N.
  • the thickness T of the wafer WA to be measured at the measurement point is obtained by the following equation 6, where W0 is the known thickness.
  • Formula 6; T ((Wi-Wiref) + N x ( ⁇ /2)) + W0
  • the thickness T of the wafer WA is affected by the measurement accuracy of the A-plane rangefinder 2A and the B-plane rangefinder 2B according to Equation 6 above. , and can be measured with the measurement accuracy of the A-plane optical interferometer 1A and the B-plane optical interferometer 1B.
  • the measurement accuracy of the A-plane rangefinder 2A and the B-plane rangefinder 2B is excluded when determining the number of phases N.
  • the reference piece is the wafer to be measured
  • the reference measurement point is a predetermined point on the wafer to be measured
  • the known thickness W0 is the reference thickness Wmref
  • the wafer The thickness T of the wafer WA may be obtained by the following equation 7. Even in this case, the thickness T of the wafer WA can be obtained without being affected by the measurement accuracy of the A-plane rangefinder 2A and the B-plane rangefinder 2B. , can be measured with the measurement accuracy of the A-plane optical interferometer 1A and the B-plane optical interferometer 1B.
  • Formula 7; T ((Wi-Wiref) + N x ( ⁇ /2)) + Wmref
  • the A-plane optical interferometer 1A and the B-plane optical interferometer 1B correspond to an example of a pair of first and second optical interferometers arranged to face each other across the wafer to be measured.
  • the plane rangefinder 2A and the B plane rangefinder 2B are arranged to face each other across the wafer to be measured, and correspond to an example of a pair of first and second rangefinders for measuring absolute distances.
  • FIG. 5 is a flow chart showing the operation of the wafer thickness measuring device.
  • the wafer thickness measuring apparatus S is activated, and the necessary parts are initialized by the arithmetic control unit 3. and a stage transport control unit 32 are functionally configured.
  • the measurement using the A-plane optical interferometer 1A and the B-plane optical interferometer 1B and the measurement using the A-plane rangefinder 2A and the B-plane rangefinder 2B are performed at the same position. of measurement points MP. Therefore, a precise positioning is performed before the measurement.
  • each measurement spot (irradiation point (irradiation position) of the measurement light) in the A-plane optical interferometer 1A and the B-plane optical interferometer 1B is positioned at the center of the first stage 4. mechanically adjusted.
  • the measurement spots of the A-plane rangefinder 2A and the B-plane rangefinder 2B are mechanically adjusted so that they are positioned at the center of the second stage 5 .
  • the transfer unit 6 is adjusted so that the center of the wafer WA is positioned at the center of the first stage 4 and clamped, and the wafer WA is transferred to the second stage. 4
  • the transfer unit 6 is adjusted so that the center of the wafer WA is positioned at the center of the second stage 4 and clamped.
  • the scribe position of the wafer WA is detected by, for example, a camera (not shown), and the first stage 4 is driven so that the detected scribe position is located at a preset initial position.
  • the scribe position of the wafer WA is detected by, for example, a camera (not shown), and the second stage 5 is driven so that the detected scribe position is located at a preset initial position.
  • the scribe position is formed in the semiconductor wafer with a cutout called a notch representing the scribe position at 300 mm or more, and an orientation flat indicating the crystal orientation of the wafer at 200 mm or less. (orientation flat) is formed on the semiconductor wafer, and this orientation flat can be used as a marking position.
  • the wafer thickness measuring apparatus S is set in advance by the stage transfer control unit 32 of the arithmetic control unit 3 in FIG.
  • the first stage 4 is driven so that the measurement spots of the A-plane optical interferometer 1A and the B-plane optical interferometer 1B are positioned at the reference measurement point MP0 of the wafer WA, and the reference measurement point MP0 is set to the A-plane optical interference.
  • Measurement is performed with a meter 1A and a B-plane optical interferometer 1B (S1). This provides first and second interferometer reference measurements.
  • the measurement spots of the A-side optical interferometer 1A and the B-side optical interferometer 1B are positioned at preset measurement points MPk of the wafer WA by the stage transfer control unit 32.
  • the first stage 4 is driven, and each measurement point MPk is measured by the A-plane optical interferometer 1A and the B-plane optical interferometer 1B (S2). This provides first and second interferometer measurements.
  • the stage transfer control unit 32 rotates the wafer WA by controlling the rotation drive unit 42 of the first stage 4, while the linear drive unit 43 of the first stage 4 is rotated. to move the wafer WA in the linear direction.
  • the arithmetic control unit 3 controls the measurement spots of the A-side optical interferometer 1A and the B-side optical interferometer 1B to be predetermined.
  • measurements are made with the A-plane optical interferometer 1A and the B-plane optical interferometer 1B.
  • the first and second interferometer measurement results are obtained at each measurement point MPk on the wafer WA so that the trajectory of the plurality of measurement points MPk forms a spiral.
  • the stage transfer control unit 32 rotates the wafer WA by controlling the rotation drive unit 42 of the first stage 4, the arithmetic control unit 3 controls the A surface optical interferometer 1A and the B surface. Every time the measurement spot of the optical interferometer 1B reaches a predetermined position (measurement point) MP, the A-plane optical interferometer 1A and the B-plane optical interferometer 1B measure.
  • the wafer WA is moved by a predetermined distance in the linear direction by controlling the linear driving section 43 of the first stage 4 . Then, when the wafer WA is moved by a predetermined distance in this straight line direction, similarly to the above, while rotating the wafer WA, the wafer WA is measured by the A-side optical interferometer 1A and the B-side optical interferometer 1B during this time. do.
  • first and second interferometer measurement results are obtained at each measurement point MPk at each position on the circumference with different radii.
  • the reference measurement point MP0 of the wafer WA may be appropriately set on the wafer WA, but the first measurement point MP1 of the measurement points MPk measured as described above may be the reference measurement point MP0 of the wafer WA. good. Thereby, the process S1 and the process S2 can be executed smoothly and continuously.
  • the wafer thickness measuring device S transports the wafer WA from the first stage 4 to the second stage 5 by the stage transport controller 32 (S3).
  • the wafer thickness measuring apparatus S moves the second stage 5 by the stage transfer control unit 32 so that the measurement spots of the A-plane rangefinder 2A and the B-plane rangefinder 2B are positioned at the reference measurement point MP0. Then, the reference measurement point MP0 is measured by the A-plane rangefinder 2A and the B-plane rangefinder 2B (S4). This provides first and second rangefinder reference measurements.
  • the wafer thickness measuring apparatus S moves the second stage 4 by the stage transfer control unit 32 so that the measurement spots of the A-plane rangefinder 2A and the B-plane rangefinder 2B are positioned at the respective measurement points MPk. Then, each measurement point MPk is measured by the A-plane rangefinder 2A and the B-plane rangefinder 2B (S5). This provides first and second rangefinder measurements.
  • the wafer thickness measuring apparatus S causes the thickness calculator 31 of the arithmetic controller 3 to measure the reference measurement point MP0 with the A-plane optical interferometer 1A and the B-plane optical interferometer 1B in step S1. and the first and second distances obtained by measuring the reference measurement point MP0 with the A-plane rangefinder 2A and the B-plane rangefinder 2B in process S4.
  • the wafer thickness measuring device S outputs each thickness Tk of the wafer WA at each measurement point MPk obtained in the process S6 to the output unit 8, and ends this process (S7).
  • the wafer thickness measuring apparatus S and the wafer thickness measuring method mounted thereon employ the reference displacement Wiref obtained based on the first and second interferometer reference measurement results and the first and the displacement Wi obtained based on the measurement results of the second interferometer. Since it can be obtained, the thickness T of the wafer WA can be measured with high accuracy by utilizing the performance of the optical interferometer.
  • the wafer thickness measuring device S and wafer thickness measuring method described above can measure the thickness of the wafer WA with an accuracy of, for example, several nanometers. Since the wafer thickness measuring apparatus S and the wafer thickness measuring method need only have one reference measurement point, any member can be used as the reference piece.
  • the wafer thickness measuring apparatus S and the wafer thickness measuring method use the A-side optical interferometer 1A and the B-side optical interferometer 1B ((Wi-Wiref)+N ⁇ ( ⁇ /2))+W0, the above example. Then, ((Wi ⁇ Wire)+N ⁇ ( ⁇ /2))+Wmref can be used to obtain the thickness T of the wafer WA to be measured at the measurement point MP, so that the performance of the optical interferometer can be used with high accuracy. A thickness T of the wafer WA can be measured.
  • the wafer thickness measuring apparatus S includes first calibration pieces CB1 and A for calibrating the A-plane optical interferometer 1A and the B-plane optical interferometer 1B, for example, as shown in FIG.
  • a second calibration piece CB2 for calibrating the plane rangefinder 2A and the B plane rangefinder 2B may be further provided and calibrated by these first and second calibration pieces CB1 and CB2.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a first modification of the wafer thickness measuring device. More specifically, in the wafer thickness measuring apparatus S according to the first modification, appropriate members are prepared in advance as the first and second calibration pieces CB1 and CB2, and the first calibration piece CB1 is the A-plane light.
  • the second calibration piece CB2 is placed at a position measurable by the interferometer 1A and the B-side optical interferometer 1B, and the second calibration piece CB2 is placed at a position measurable by the A-side rangefinder 2A and the B-side rangefinder 2B.
  • the first calibration piece CB1 can be measured by the A-plane optical interferometer 1A and the B-plane optical interferometer 1B on any one of the three arm members in the support section 44 of the first stage 4. can be attached to Similarly, the second calibration piece CB2 is attached to one of the three arm members on the support of the second stage 4 so as to be measurable by the A-plane rangefinder 2A and the B-plane rangefinder 2B. be done.
  • the thickness calculator 31 measures the first calibration point on the first calibration piece CB1 with the A-plane optical interferometer 1A and the B-plane optical interferometer 1B.
  • the obtained first and second interferometer reference calibration measurement results are obtained by measuring the second calibration point on the second calibration piece CB2 with the A-plane rangefinder 2A and the B-plane rangefinder 2B during the calibration.
  • the first calibration point is set to the A-plane optical interferometer 1A and the B-plane.
  • Wicref be the reference calibration displacement obtained based on the first and second interferometer reference calibration measurement results
  • Wicref be the reference calibration thickness obtained based on the first and second rangefinder reference calibration measurement results
  • Wmcref, Wic is the calibrated displacement obtained based on the first and second interferometer calibration measurement results
  • Wmc is the calibrated thickness obtained based on the first and second rangefinder calibration measurement results
  • the above equation 5 the following equation 8 holds, so the integer N and the thickness T of the wafer WA to be measured at the measurement point MP is obtained by the following equation (9).
  • the thickness T of the wafer WA to be measured at the measurement point MP may be obtained by the following equation (10).
  • the first calibration point on the first calibration piece CB1 is set by the A-surface light, for example, by the manufacturer at the shipping stage, or by the user after delivery, for example, before starting measurement.
  • the first and second interferometer reference calibration measurement results are obtained by measuring with the interferometer 1A and the B-plane optical interferometer 1B, and the second calibration point on the second calibration piece CB2 is measured with the A-plane rangefinder 2A and the B-plane distance
  • First and second rangefinder reference calibration measurement results are obtained by measuring with the meter 2B, and these first and second interferometer reference calibration measurement results and first and second rangefinder reference calibration measurement results are sent to the arithmetic control unit. 3 is stored.
  • a process of driving the 1st stage 4 and measuring the first calibration point with the A-plane optical interferometer 1A and the B-plane optical interferometer 1B is performed. This provides first and second interferometer calibration measurements. Subsequently, the processes S1 to S3 described above with reference to FIG. 5 are sequentially performed. Subsequently, before the processing S4 described above using FIG. 5, the second stage 5 is driven so that the measurement spots of the A-plane rangefinder 2A and the B-plane rangefinder 2B are positioned at the second calibration point, A process of measuring the second calibration point with the A-plane rangefinder 2A and the B-plane rangefinder 2B is performed.
  • the thickness calculator 31 calculates the integer N that minimizes Wm ⁇ Wmref ⁇ (Wmc ⁇ Wmcref) ⁇ ((Wi ⁇ Wiref)+N ⁇ ( ⁇ /2) ⁇ (Wic ⁇ Wicref)).
  • the thickness T of the wafer WA at the measurement point MP is obtained by ((Wi-Wiref)+N.times.(.lambda./2)-(Wic-Wicref))+Wmref.
  • the process S7 described above with reference to FIG. 5 is performed, and the measurement is completed.
  • Such a wafer thickness measuring apparatus S and wafer thickness measuring method can be calibrated by first and second calibration pieces CB1 and CB2, and can be calibrated using A-plane optical interferometer 1A, B-plane optical interferometer 1B, and A-plane rangefinder 2A. Even if the measurement result of the B-side rangefinder 2B drifts (shifts) due to aging, for example, the thickness T of the wafer WA can be obtained by correcting (correcting) it.
  • the wafer thickness measuring apparatus S and the wafer thickness measuring method are ((Wi-Wiref)+N ⁇ ( ⁇ /2) ⁇ (Wic-Wicref))+W0, in the above example, ((Wi-Wiref)+N ⁇ ( ⁇ /2)-(Wic-Wicref))+Wmref can be used to obtain the thickness T of the wafer WA after correction.
  • the wafer thickness measuring apparatus S includes the first stage 4 for the A-plane optical interferometer 1A and the B-plane optical interferometer 1B, and the A-plane rangefinder 2A and the B-plane rangefinder 2B.
  • a second stage 5 is provided, and a transfer section 6 is provided for transfer of the wafer WA between the first and second stages 4, 5.
  • the optical interferometer 1A and B-plane optical interferometer 1B and the A-plane rangefinder 2A and B-plane rangefinder 2B may be combined into one stage. According to this, the second stage 5 and the transport section 6 can be omitted, and the positioning of the second stage 5 can also be omitted.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a second modification of the wafer thickness measuring device. More specifically, in such a wafer thickness measuring apparatus S in the second modification, for example, as shown in FIG. and B-plane rangefinder 2B, the measurement spots of A-plane optical interferometer 1A and B-plane optical interferometer 1B are positioned on wafer WA placed on a stage (not shown), and A-plane rangefinder 2A and B-plane It is arranged so that the measurement spot of the rangefinder 2B is located on the wafer WA.
  • the unillustrated stage has, for example, the same configuration as the first stage 4 shown in FIG.
  • the positional relationship between the positions of the measurement spots of the A-plane optical interferometer 1A and the B-plane optical interferometer 1B and the positions of the measurement spots of the A-plane rangefinder 2A and the B-plane rangefinder 2B is stored in the arithmetic control unit 3. be. Based on the positional relationship, the arithmetic control unit 3 causes the measurement points measured by the A-plane rangefinder 2A and the B-plane rangefinder 2B to match the measurement points measured by the A-plane rangefinder 2A and the B-plane rangefinder 2B. The unillustrated stage is driven so as to do so.
  • first and second calibration pieces CB1 and CB2 may be used.
  • a second calibration piece CB2 is attached to any one of the arm members so as to be measurable by the A-plane optical interferometer 1A and the B-plane optical interferometer 1B, and the second calibration piece CB2 is mounted on the support portion of the stage (not shown).
  • A-side rangefinder 2A and B-side rangefinder 2B are attached to any other one of the arm members so as to be able to measure.
  • a wafer thickness measuring apparatus includes a pair of first and second optical interferometers arranged to face each other across a wafer to be measured, and a pair of first and second optical interferometers to face each other across the wafer to be measured.
  • a pair of first and second rangefinders for measuring absolute distances, and measuring said reference measurement points on a reference piece having reference measurement points of known thickness with said first and second optical interferometers
  • First and second interferometer reference measurement results obtained by measuring First and second rangefinder reference measurement results obtained by measuring the reference measurement point with the first and second rangefinders, First and second interferometer measurement results obtained by measuring measurement points on the wafer to be measured with the first and second optical interferometers, and measuring the measurement points with the first and second rangefinders
  • Such a wafer thickness measuring apparatus determines the number of phases between the reference displacement obtained based on the first and second interferometer reference measurement results and the displacement obtained based on the first and second interferometer measurement results. Since the thickness of the wafer can be determined based on the measurement results of the first and second optical interferometers, the performance of the optical interferometers can be used to measure the thickness of the wafer with high accuracy. Since the wafer thickness measuring apparatus needs only one reference measurement point, any member can be used as the reference piece.
  • the known thickness is W0
  • the phase number is an integer N
  • the wavelength of the measurement light in the first and second optical interferometers is ⁇
  • Wiref is the reference displacement obtained based on the first and second interferometer reference measurement results
  • Wmref is the reference thickness obtained based on the first and second rangefinder reference measurement results
  • the first and second interference When Wi is the displacement obtained based on the measurement result of the distance meter, and Wm is the thickness obtained based on the measurement result of the first and second rangefinders, the thickness calculator calculates Wm-Wmref-((Wi-Wiref ) + N ⁇ ( ⁇ / 2)) to determine the number of phases N by obtaining the minimum integer N, ((Wi-Wiref) + N ⁇ ( ⁇ / 2)) + W0 of the measurement target at the measurement point Find the thickness of the wafer.
  • the reference piece is the wafer to be measured
  • the reference measurement point is a predetermined point on the wafer to be measured
  • the known thickness W0 is , and a reference thickness Wmref
  • the thickness calculator obtains the thickness of the wafer to be measured at the measurement point from ((Wi-Wiref)+N ⁇ ( ⁇ /2))+Wmref.
  • Such a wafer thickness measuring apparatus uses ((Wi-Wire)+N ⁇ ( ⁇ /2))+W0 using the measurement results of the first and second optical interferometers to determine the thickness of the wafer to be measured at the measurement point. can be obtained, the thickness of the wafer can be measured with high accuracy by utilizing the performance of the optical interferometer.
  • the thickness calculating section sets the first calibration point on a predetermined first calibration piece to the first calibration point when calibrating the wafer thickness measuring apparatus. and the first and second interferometer reference calibration measurement results obtained by measuring with the second optical interferometer; First and second rangefinder reference calibration measurement results obtained by measuring with a rangefinder, after said calibration and before measuring the thickness of said wafer to be measured, said first calibration point being said first and second interferometer calibration measurement results obtained by measuring with first and second optical interferometers, and measuring said second calibration point with said first and second rangefinders before said measuring first and second rangefinder calibration measurements, said first and second interferometer reference measurements, said first and second rangefinder reference measurements, said first and second interferometer measurements obtained by Also, the thickness of the wafer to be measured at the measurement point is obtained by obtaining the phase number based on the measurement results of the first and second rangefinders.
  • Such a wafer thickness measuring device can be calibrated by a calibration piece, and even if the first and second optical interferometers and the first and second rangefinders drift (shift) in measurement results due to aging, for example, A corrected (corrected) wafer thickness can be obtained.
  • the known thickness is W0
  • the phase number is an integer N
  • the wavelength of the measurement light in the first and second optical interferometers is ⁇
  • Wicref be the reference calibration displacement obtained based on the first and second interferometer reference calibration measurement results
  • Wmcref be the reference calibration thickness obtained based on the first and second rangefinder reference calibration measurement results
  • the first and the second interferometer calibration measurement result is Wic
  • the calibration thickness obtained based on the first and second rangefinder calibration measurement results is Wmc
  • the first and second interferometer reference measurements Wiref is the reference displacement obtained based on the result
  • Wmref is the reference thickness obtained based on the first and second rangefinder reference measurement results
  • Wi is the displacement obtained based on the first and second interferometer measurement results.
  • the thickness calculator calculates Wm-Wmref-(Wmc-Wmcref)-((Wi-Wiref)+N ⁇ ( ⁇ /2)-(Wic-Wicref)) is obtained by finding the integer N that minimizes the phase number, and ((Wi-Wiref)+N ⁇ ( ⁇ /2)-(Wic-Wicref))+W0 Obtain the thickness of the wafer to be measured at the measurement point.
  • the reference piece is the wafer to be measured
  • the reference measurement point is a predetermined point on the wafer to be measured
  • the known thickness W0 is , a reference thickness Wmref
  • the thickness calculator calculates the thickness of the wafer to be measured at the measurement point by ((Wi ⁇ Wiref)+N ⁇ ( ⁇ /2) ⁇ (Wic ⁇ Wicref))+Wmref. demand.
  • Such a wafer thickness measuring device can obtain the corrected thickness by ((Wi-Wiref)+N ⁇ ( ⁇ /2)-(Wic-Wicref))+W0.
  • a wafer thickness measurement method is a pair of first and second optical interferometers arranged to face each other with a wafer to be measured interposed therebetween.
  • an interferometer reference measurement step of measuring the reference measurement points on a reference piece having measurement points to obtain first and second interferometer reference measurement results;
  • a rangefinder reference assuming step of measuring the reference measurement point to obtain first and second rangefinder reference measurement results with a pair of first and second rangefinders for measuring absolute distances;
  • the first and second interferometer reference measurement results obtained in the interferometer reference measurement step the first and second interferometer reference measurement results obtained in the rangefinder reference measurement step; Based on the first and second rangefinder reference measurement results, the first and second interferometer measurement results obtained in the interferometer measurement step, and the first and second rangefinder measurement results obtained in the rangefinder measurement step , obtaining the number of phases between the reference displacement obtained based on the reference measurement results of the first and second interferometers and the displacement obtained based on the measurement results of the first and second interferometers; and a thickness calculation step for determining the thickness of the target wafer.
  • the number of phases between the reference displacement obtained based on the first and second interferometer reference measurement results and the displacement obtained based on the first and second interferometer measurement results is obtained. Therefore, since the thickness of the wafer can be determined based on the measurement results of the first and second optical interferometers, it is possible to measure the thickness of the wafer with high accuracy by utilizing the performance of the optical interferometers. Since the wafer thickness measuring method requires only one reference measurement point, any member can be used as the reference piece.
  • the wafer thickness measuring apparatus and wafer thickness measuring method which measure the thickness of a wafer can be provided.

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Abstract

本発明のウェハ厚さ測定装置は、既知な厚さの基準測定点を持つ基準片における前記基準測定点をＡ面光干渉計およびＢ面光干渉計で測定することによる第１および第２干渉計基準測定結果、前記基準測定点をＡ面距離計およびＢ面距離計で測定することによる第１および第２距離計基準測定結果、前記ウェハの測定点をＡ面光干渉計およびＢ面光干渉計で測定することによる第１および第２干渉計測定結果、ならびに、前記測定点をＡ面距離計およびＢ面距離計で測定することによる第１および第２距離計測定結果に基づいて、前記第１および第２干渉計基準測定結果に基づく基準変位と前記第１および第２干渉計測定結果に基づく変位との間の位相数を求めて、前記測定点でのウェハの厚さを求める。

Description

ウェハ厚さ測定装置および該方法
　本発明は、ウェハの厚さを測定するウェハ厚さ測定装置およびウェハ厚さ測定方法に関する。
　例えば磁気ディスクの基板や集積回路の素材等となるウェハは、近年、記録密度の高密度化や回路の高集積化等のために、高い平坦度が要求されている。例えば、集積回路では、７ナノルールや５ナノルールが実現されている。この平坦度を求めるためには、例えば１０ナノメートル以下のオーダーで高精度にウェハの厚さを測定することが必要となる。このウェハの厚さを測定するウェハ厚さ測定装置は、例えば、特許文献１に開示されている。
　この特許文献１に開示されたウェハ厚さ測定装置は、光ヘテロダイン干渉測定装置によるウェハ厚さ測定装置であって、前記ウェハの高さ位置に対応して配置され前記ウェハの撓みによる傾斜角に実質的に対応する所定の角度で傾斜して配置され前記ウェハと等価の既知の一定の厚さを有する試料片と、前記ウェハの表面側の所定の基準位置から前記光ヘテロダイン干渉測定装置の測定点に対応する前記ウェハの表面位置までの距離に応じた検出信号を発生する第１の検出器と、前記ウェハの裏面側の所定の基準位置から前記光ヘテロダイン干渉測定装置の測定点に対応する前記ウェハの裏面位置までの距離に応じた検出信号を発生する第２の検出器と、前記試料片の前記表面あるいは裏面の変位量を多数の測定点において前記光ヘテロダイン干渉測定装置により測定し、このときに各前記測定点で得られる前記第１および第２の検出器の前記検出信号による検出値を各前記測定点対応にその測定点の前記変位量に対応して記憶するデータ採取／記憶手段とを備え、表裏が前記試料片の表裏の高さ範囲にある前記ウェハの任意の測定点において前記第１および第２の検出器の検出信号によるそれぞれの検出値を得て、このそれぞれの検出値からデータ採取／記憶手段により記憶された前記光ヘテロダイン干渉測定装置により測定された前記検出値に対応する前記変位量をそれぞれ得て、得られたそれぞれの変位量と前記試料片の厚さとに基づいて前記ウェハの厚さを算出する。
　ところで、前記特許文献１に開示されたウェハ厚さ測定装置は、その［０００６］段落および［０００７］段落等の各記載によれば、基準となる厚さ一定の試料片の厚さから表裏のずれ量分を加減算することで測定すべきウェハの厚さを求めている。このため、前記特許文献１に開示されたウェハ厚さ測定装置における測定精度は、試料片の厚さの一定性に依存してしまう。高精度にウェハの厚さを測定しようとすると、高精度で厚さ一定の試料片が必要となってしまい、前記特許文献１に開示されたウェハ厚さ測定装置は、光干渉計（前記特許文献１では光ヘテロダイン干渉計）の性能を活かし切れていない。
特開２０００－２３４９１２号公報
　本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、光干渉計の性能を活かして高精度にウェハの厚さを測定できるウェハ厚さ測定装置およびウェハ厚さ測定方法を提供することである。
　本発明のウェハ厚さ測定装置およびウェハ厚さ測定方法は、既知な厚さの基準測定点を持つ基準片における前記基準測定点をＡ面光干渉計およびＢ面光干渉計で測定することによる第１および第２干渉計基準測定結果、前記基準測定点をＡ面距離計およびＢ面距離計で測定することによる第１および第２距離計基準測定結果、前記ウェハの測定点をＡ面光干渉計およびＢ面光干渉計で測定することによる第１および第２干渉計測定結果、ならびに、前記測定点をＡ面距離計およびＢ面距離計で測定することによる第１および第２距離計測定結果に基づいて、前記第１および第２干渉計基準測定結果に基づく基準変位と前記第１および第２干渉計測定結果に基づく変位との間の位相数を求めて、前記測定点でのウェハの厚さを求める。
　上記並びにその他の本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な記載と添付図面から明らかになるであろう。
実施形態におけるウェハ厚さ測定装置の構成を示すブロック図である。 前記ウェハ厚さ測定装置における第1ステージの構成を示す模式図である。 前記ウェハ厚さ測定装置における搬送部の構成を示す模式図である。 前記ウェハ厚さ測定装置における厚さの演算手法を説明するための図である。 前記ウェハ厚さ測定装置の動作を示すフローチャートである。 前記ウェハ厚さ測定装置の第１変形形態を説明するための図である。 前記ウェハ厚さ測定装置の第２変形形態を説明するための図である。
　以下、図面を参照して、本発明の１または複数の実施形態が説明される。しかしながら、発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
　実施形態におけるウェハ厚さ測定装置は、高精度に測定可能な光干渉計を主体に、例えば磁気ディスクの基板や集積回路の素材等のウェハの厚さを測定する装置である。このウェハ厚さ測定装置は、測定対象のウェハを介して互いに対向するように配置された１対の第１および第２光干渉計と、前記測定対象のウェハを介して互いに対向するように配置され、絶対距離を測定する１対の第１および第２距離計と、既知な厚さの基準測定点を持つ基準片における前記基準測定点を前記第１および第２光干渉計で測定することによって得られた第１および第２干渉計基準測定結果、前記基準測定点を前記第１および第２距離計で測定することによって得られた第１および第２距離計基準測定結果、前記測定対象のウェハにおける測定点を前記第１および第２光干渉計で測定することによって得られた第１および第２干渉計測定結果、ならびに、前記測定点を前記第１および第２距離計で測定することによって得られた第１および第２距離計測定結果に基づいて、前記第１および第２干渉計基準測定結果に基づき求めた基準変位と前記第１および第２干渉計測定結果に基づき求めた変位との間の位相数を求めて、前記測定点での測定対象のウェハの厚さを求める厚さ演算部とを備える。以下、このようなウェハ厚さ測定装置およびこれに実装されるウェハ厚さ測定方法について、より具体的に説明する。
　図１は、実施形態におけるウェハ厚さ測定装置の構成を示すブロック図である。図２は、前記ウェハ厚さ測定装置における第1ステージの構成を示す模式図である。図３は、前記ウェハ厚さ測定装置における搬送部の構成を示す模式図である。図４は、前記ウェハ厚さ測定装置における厚さの演算手法を説明するための図である。
　なお、説明の便宜上、測定対象のウェハＷＡの一方面（一方主面）は、Ａ面と適宜に呼称され、このＡ面と表裏関係にあるウェハＷＡの多方面（他方主面）は、Ｂ面と適宜に呼称される。図１ないし図３に示す例では、ウェハＷＡが第１および第２ステージ４、５に載置された場合に、Ａ面は、上面であり、Ｂ面は、下面である。
　実施形態におけるウェハ厚さ測定装置Ｓは、例えば、図１に示すように、Ａ面光干渉計１Ａと、Ｂ面光干渉計１Ｂと、Ａ面距離計２Ａと、Ｂ面距離計２Ｂと、演算制御部３と、第１ステージ４と、第２ステージ５と、搬送部６と、入力部７と、出力部８とを備える。
　Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂは、図１ないし図３に示すように、測定対象のウェハＷＡを介して互いに対向するように配置された光干渉計である。すなわち、Ａ面光干渉計１Ａは、ウェハＷＡのＡ面に対向配置され、Ｂ面光干渉計１Ｂは、ウェハＷＡのＢ面に対向配置され、これらＡ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂは、ウェハＷＡの表裏で同一の測定点を測定するように配置される。厚み測定に関する光干渉計は、可干渉な２個の第１および第２光を、第１および第２光路を伝播させた後に、干渉させ、これら第１光路の第１光路長と第２光路の第２光路長との差に応じて生じる位相差に基づいて前記第１および第２光路長差を求めるものであり、前記第１光を参照光とし、前記第２光を測定光とし、前記第２光路に測定対象が無い場合に前記第１および第２光路長を等しくして前記第２光路に測定対象を配置することによって、前記測定対象の厚さ変化量（変位量）を前記第１および第２光路長差として検出し、前記測定対象の厚さ変化量を測定するものである。このような光干渉計は、例えば、ヘテロダイン光干渉計、ホモダイン光干渉計およびフィゾー光干渉計等の種々の装置が知られている。前記へテロダイン光干渉計は、周波数の異なる２つのレーザ光を干渉させてそれらの差の周波数を持つビート信号を生成し、この生成したビート信号の位相変化を検波するものであり、このビート信号の位相変化は、前記２つのレーザ光の間における光路長の差に対応し、したがって、測定対象の厚さ変化量（変位量）に関係する。このようなヘテロダイン光干渉計を用いた厚さ測定に関する装置は、例えば、特開２００８－１８０７０８号公報や特開２０１９－１６８３３９号公報等に開示されている。前記ホモダイン光干渉計は、前記へテロダイン光干渉計に対し、同一周波数とするために同一光源からのレーザ光を例えばビームスプリッタで２つに分配し、一方を参照光とし、他方を測定光とするものである。このようなホモダイン光干渉計を用いた厚さ測定に関する装置は、例えば、特開２０１０－１９７３７６号公報等に開示されている。前記フィゾー光干渉計は、測定光を、基準平面で反射する第１光路を伝播する第１測定光（参照光）と、測定対象の表面で反射する第２光路を伝播する第２測定光とに分配し、前記基準平面で反射した第１測定光と、前記測定対象の表面で反射した第２測定光とを干渉させるものである。このようなフィゾー干渉計を用いた厚さ測定に関する装置は、例えば、特開２０１６－０９５２７６号公報や特開２０１６－１７６７８４号公報等に開示されている。
　Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂには、本実施形態では、ヘテロダイン光干渉計が用いられ、Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂは、それぞれ、演算制御部３に接続され、演算制御部３の制御に従って測定し、その測定結果を演算制御部３へ出力する。
　Ａ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂは、図１ないし図３に示すように、測定対象のウェハＷＡ介して互いに対向するように配置され、絶対距離を測定する距離計である。すなわち、Ａ面距離計２Ａは、ウェハＷＡのＡ面に対向配置され、Ｂ面距離計２Ｂは、ウェハＷＡのＢ面に対向配置され、これらＡ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂは、ウェハＷＡの表裏で同一の測定点を測定するように配置される。このような距離計には、例えば、静電容量センサ、共焦点センサ、三角測量センサおよび分光干渉レーザ変位計等が用いられる。Ａ面距離計２Ａは、演算制御部３に接続され、演算制御部３の制御に従って当該Ａ面距離計２Ａの配置位置からウェハＷＡのＡ面までの距離を測定し、その測定結果を演算制御部３へ出力する。Ｂ面距離計２は、演算制御部３に接続され、演算制御部３の制御に従って当該Ｂ面距離計２Ｂの配置位置からウェハＷＡのＢ面までの距離を測定し、その測定結果を演算制御部３へ出力する。前記測定点でのウェハＷＡの厚さＴは、Ａ面距離計２Ａの配置位置とＢ面距離計２Ｂの配置位置との間の距離Ｌａｂから、Ａ面距離計２Ａで測定したウェハＷＡのＡ面までの距離ＬａとＢ面距離計２Ｂで測定したウェハＷＡのＢ面までの距離Ｌｂとを減算することによって求められる（Ｔ＝Ｌａｂ－（Ｌａ＋Ｌｂ））。
　第１ステージ４は、演算制御部３に接続され、演算制御部３の制御に従って、測定対象のウェハＷＡの厚さ方向に直交する水平方向にウェハＷＡを移動する装置である。第１ステージ４は、ウェハＷＡの厚さ方向をＺ軸方向とするＸＹＺ直交座標系を設定した場合に、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にウェハＷＡを移動することができるＸＹステージであってもよいが、本実施形態では、ウェハＷＡが半導体ウェハである場合に、一般に、半導体ウェハが円盤状の形状であることから、第１ステージ４は、ウェハＷＡを回転移動することができるとともに、前記回転の径方向にも移動することができる装置である。
　このような第１ステージ４は、より具体的には、例えば、図２に示すように、ウェハＷＡの振動による影響を受けることなく、ウェハＷＡの測定点ＭＰにおける厚さを高精度にかつ高速に測定できるように、中央部材から径方向に延びる３個のアーム部材を備え、前記アーム部材の先端で、ウェハＷＡをその縁部（エッジ領域）において円周上の３箇所で３点支持する支持部４４と、前記支持部４４の中央部材に連結される回転軸４１と、回転軸４１を回転駆動する回転駆動部４２と、回転駆動部４２を所定の移動範囲内で直線移動する直線駆動部４３とを備えている。これら回転駆動部４２や直線駆動部４３は、例えばサーボモータ等のアクチュエータや減速ギヤ等の駆動機構を備えて構成される。
　このような構成の第１ステージ４では、ウェハＷＡが支持部４４における３個のアーム部材の各先端に載せられて支持部４４によって３点支持される。そして、このようにウェハＷＡが第１ステージ４に載置された場合に、ウェハＷＡのＡ面およびＢ面がＡ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂによって測定することができるように、第１ステージ４がＡ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂの配置位置に対して配設される。
　このような構成の第１ステージ４では、演算制御部３の制御に従って回転駆動部４２が回転することで、回転軸４１を介して支持部４４が回転し、ウェハＷＡが回転軸４１（支持部４４の中央部材）を中心に回転する。そして、演算制御部３の制御に従って直線駆動部４３が回転駆動部４２を直線移動することで、ウェハＷＡが径方向に沿って移動する。このような回転駆動部４２によるウェハＷＡの回転移動と、直線駆動部４３によるウェハＷＡの直線方向の移動とを併用することによって、第１ステージ４の移動範囲内においてウェハＷＡの所望の測定点ＭＰを測定できる。
　第２ステージ５は、演算制御部３に接続され、演算制御部３の制御に従って測定対象のウェハＷＡの厚さ方向に直交する水平方向にウェハＷＡを移動する装置であり、本実施形態では、第１ステージ４と同様に構成されている。ウェハＷＡが第２ステージ５に載置された場合に、ウェハＷＡのＡ面およびＢ面がＡ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂによって測定することができるように、第２ステージ５がＡ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂの配置位置に対して配設される。
　搬送部６は、演算制御部３に接続され、演算制御部３の制御に従って測定対象のウェハＷＡを第１および第２ステージ４、５の間で搬送する装置である。搬送部６は、より具体的には、例えば、図３に示すように、測定対象のウェハＷＡを掴むアーム部６４と、アーム部６４をＸＹ平面内で回転移動させる第１回転部６３と、第１回転部６３をＸＹ平面内で回転移動させる第２回転部６２と、第２回転部６２を第１および第２ステージ４、５の間で移動させる移動部６１とを備える搬送ロボット６により構成される。
　入力部７は、演算制御部３に接続され、例えば、厚さ測定開始を指示するコマンド等の各種コマンド、および、測定対象のウェハＷＡの名称（例えばシリアル番号等）等のウェハ厚さ測定装置Ｓを動作させる上で必要な各種データをウェハ厚さ測定装置Ｓに入力する機器であり、例えば、所定の機能を割り付けられた複数の入力スイッチやキーボードやマウス等である。出力部８は、演算制御部３に接続され、演算制御部３の制御に従って、入力部７から入力されたコマンドやデータ、および、測定結果等を出力する機器であり、例えばＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイおよび有機ＥＬディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。
　なお、入力部７および出力部８からいわゆるタッチパネルが構成されてもよい。このタッチパネルを構成する場合において、入力部７は、例えば抵抗膜方式や静電容量方式等の操作位置を検出して入力する位置入力装置であり、出力部８は、表示装置である。このタッチパネルでは、前記表示装置の表示面上に前記位置入力装置が設けられ、前記表示装置に入力可能な１または複数の入力内容の候補が表示され、ユーザが、入力したい入力内容を表示した表示位置を触れると、前記位置入力装置によってその位置が検出され、検出された位置に表示された表示内容がユーザの操作入力内容としてウェハ厚さ測定装置Ｓに入力される。このようなタッチパネルでは、ユーザは、入力操作を直感的に理解し易いので、ユーザにとって取り扱い易いウェハ厚さ測定装置Ｓが提供される。
　演算制御部３は、ウェハ厚さ測定装置Ｓの各部を当該機能に応じて制御する回路であり、例えば、ウェハ厚さ測定装置Ｓの各部を当該機能に応じて制御するための制御プログラムやウェハＷＡの厚さをＡ面光干渉計１Ａ、Ｂ面光干渉計１Ｂ、Ａ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂの各出力に基づいて求める演算プログラム等の各種の所定のプログラム、および、前記所定のプログラムの実行に必要なデータ等の各種の所定のデータ等を記憶する、不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）や書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、前記所定のプログラムを読み出して実行することによって所定の演算処理や制御処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、前記所定のプログラムの実行中に生じるデータ等を記憶するいわゆる前記ＣＰＵのワーキングメモリとなるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ならびに、これらの周辺回路を備えたマイクロコンピュータ等によって構成される。演算制御部３は、機能的に、厚さ演算部３１およびステージ搬送制御部３２を備えている。
　ステージ搬送制御部３２は、ウェハＷＡにおける複数の測定点ＭＰを測定するために、ウェハＷＡが厚さ方向に直交する水平方向に移動するように、第１ステージ４における回転駆動部４２および直線駆動部４３の各動作を制御し、第１および第２ステージ４、５の間でウェハＷＡを搬送するように、搬送部６における各部６１～６４を制御し、ウェハＷＡにおける複数の測定点ＭＰを測定するために、ウェハＷＡが厚さ方向に直交する水平方向に移動するように、第２ステージ５における回転駆動部および直線駆動部の各動作を制御するものである。
　厚さ演算部３１は、既知な厚さの基準測定点を持つ基準片における前記基準測定点をＡ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂで測定することによって得られた第１および第２干渉計基準測定結果、前記基準測定点をＡ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂで測定することによって得られた第１および第２距離計基準測定結果、測定対象のウェハＷＡにおける測定点を前記Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂで測定することによって得られた第１および第２干渉計測定結果、ならびに、前記測定点を前記Ａ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂで測定することによって得られた第１および第２距離計測定結果に基づいて、前記第１および第２干渉計基準測定結果に基づき求めた基準変位と前記第１および第２干渉計測定結果に基づき求めた変位との間の位相数を求めて、前記測定点での測定対象のウェハＷＡの厚さを求めるものである。
　より具体的には、図４に示すように、ウェハＷＡの厚さＴが求められる。図４には、既知な厚さの基準測定点を持つ基準片における前記基準測定点をＡ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂで測定することによって得られた第１および第２距離計基準測定結果に基づき求めた基準厚さＷｍｒｅｆが示され、測定対象のウェハＷＡにおける測定点をＡ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂで測定することによって得られた第１および第２距離計測定結果に基づき求めた厚さＷｍが示されている。基準厚さＷｍｒｅｆは、上述したように、Ａ面距離計２Ａの配置位置とＢ面距離計２Ｂの配置位置との間の距離から、Ａ面距離計２Ａで測定したウェハＷＡのＡ面までの距離（第１距離計基準測定結果）とＢ面距離計２Ｂで測定したウェハＷＡのＢ面までの距離（第２距離計基準測定結果）とを減算することによって求められ、同様に、厚さＷｍは、Ａ面距離計２Ａの配置位置とＢ面距離計２Ｂの配置位置との間の距離から、Ａ面距離計２Ａで測定したウェハＷＡのＡ面までの距離（第１距離計測定結果）とＢ面距離計２Ｂで測定したウェハＷＡのＢ面までの距離（第２距離計測定結果）とを減算することによって求められる。同様に、前記基準測定点をＡ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂで測定することによって得られた第１および第２干渉計基準測定結果に基づき求めた基準変位Ｗｉｒｅｆが示され、前記測定点をＡ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂで測定することによって得られた第１および第２干渉計測定結果に基づき求めた変位Ｗｉが示されている。ヘテロダイン光干渉計を用いた変位測定では、測定光のビート信号強度をＩｓとし、参照光のビート信号強度をＩｒとし、２つのレーザ光の周波数をそれぞれｆ１、ｆ２とし、測定光のビート信号と参照光のビート信号との位相差をφとし、基準光の波長をλｓとし、ヘテロダイン光干渉計と測定対象との間の変位をｚとすると、次式１ないし式４が成り立ち、変位ｚが求められる。ここで、測定光のビート信号および参照光のビート信号は、周波数ｆ１、ｆ２の光の干渉によって生成され、周波数ｆ１、ｆ２の光は、波長λｓの基準光を変調して生成したものである。また、周波数ｆ１、ｆ２の光を生成後、参照光は、周波数ｆ１、ｆ２の光をそのまま干渉させたもので、測定光は、周波数ｆ１、ｆ２のどちらか一方の光がウェハ表面で反射する光路を通った後に干渉したものとする。
式１；Ｉｓ∝Ｉ０×ｃｏｓ（△ωｔ－φ）
式２；Ｉｒ∝Ｉ０×ｃｏｓ（△ωｔ）
式３；△ω＝２π｜ｆ１－ｆ２｜
式４；φ＝（４π／λｓ）×ｚ
　図４に示す基準変位Ｗｉｒｅｆおよび変位Ｗｉは、それぞれ、上記式４の位相φをＡ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂで足し合わせ、０～２πの範囲で規格化し、さらに、λｓ／４πを乗算して変位ｚに変換することによって求められた。
　なお、これら基準厚さＷｍｒｅｆ、厚さＷｍ、基準変位Ｗｉｒｅｆおよび変位Ｗｉそれぞれを表す丸印（○、●）の大きさは、測定精度を象徴的に表している。Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂによって測定される変位の測定精度は、Ａ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂによって測定される厚さの測定精度より高精度であり、例えば、Ａ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂによって測定される厚さの測定精度は、１０ｎｍ程度であり、Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂによって測定される変位の測定精度は、１ｎｍ程度である。
　光干渉計では、測定光の波長をλ（例えばヘリウムネオンレーザ光の波長λ＝６３２．８ｎｍ等）とすると、±λ／４（上記の例では±１５８．２ｎｍ等）の範囲でしか測定できないため、厚さがλ／２以上で異なるウェハＷＡを測定しても、図４に示すように、±λ／４の範囲での測定結果となる。このため、光干渉計を用いた変位の測定には、通常、或る点の厚さを測定して光位相接続することによって、前記或る点を基準とした相対的な変位が±λ／４の範囲を超えて求められている。本実施形態では、図４から分かるように、前記第１および第２干渉計基準測定結果に基づき求めた基準変位Ｗｉｒｅｆと前記第１および第２干渉計測定結果に基づき求めた変位Ｗｉとの間の位相数を整数Ｎとし、Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂで求めた測定結果とＡ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂで求めた測定結果との間の誤差をεとすると、次式５が成り立つ。
式５；｜ε｜＝Ｗｍ－Ｗｍｒｅｆ－（（Ｗｉ－Ｗｉｒｅｆ）＋Ｎ×（λ／２））
　したがって、Ａ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂの測定精度がλ／４に対して１／２以下であれば、Ｗｍ－Ｗｍｒｅｆ－（（Ｗｉ－Ｗｉｒｅｆ）＋Ｎ×（λ／２））を最小とする整数Ｎを求めることによって前記位相数Ｎが求められる。前記位相数Ｎが求められれば、前記既知な厚さをＷ０とすると、前記測定点での測定対象のウェハＷＡの厚さＴは、次式６によって求められる。
式６；Ｔ＝（（Ｗｉ－Ｗｉｒｅｆ）＋Ｎ×（λ／２））＋Ｗ０
　ここで、既知な厚さの基準測定点を持つ基準片を用いることによって、上記式６により、ウェハＷＡの厚さＴは、Ａ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂの測定精度に影響されずに求めることができ、Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂの測定精度で測定できる。しかしながら、上述の算出方法から分かるように、位相数Ｎを求める際に、Ａ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂの測定精度が排除されている。このため、前記基準片は、前記測定対象のウェハであり、前記基準測定点は、前記測定対象のウェハにおける所定の点であり、前記既知な厚さＷ０は、基準厚さＷｍｒｅｆであり、ウェハＷＡの厚さＴが次式７によって求められてよく、この場合でも、ウェハＷＡの厚さＴは、Ａ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂの測定精度に影響されずに求めることができ、Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂの測定精度で測定できる。
式７；Ｔ＝（（Ｗｉ－Ｗｉｒｅｆ）＋Ｎ×（λ／２））＋Ｗｍｒｅｆ
　なお、Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂは、測定対象のウェハを介して互いに対向するように配置された１対の第１および第２光干渉計の一例に相当し、Ａ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂは、前記測定対象のウェハを介して互いに対向するように配置され、絶対距離を測定する１対の第１および第２距離計の一例に相当する。
　次に、本実施形態の動作について説明する。図５は、前記ウェハ厚さ測定装置の動作を示すフローチャートである。
　例えば、図略の電源スイッチがオンされると、ウェハ厚さ測定装置Ｓが起動され、演算制御部３によって必要な各部の初期化が行われ、演算制御部３には、厚さ演算部３１およびステージ搬送制御部３２が機能的に構成される。
　実施形態におけるウェハ厚さ測定装置Ｓでは、Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂを用いた測定と、Ａ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂを用いた測定とは、同じ位置の測定点ＭＰに対し、実施される必要がある。このため、測定前に、正確に位置決めが実施される。まず、ＸＹ方向の位置決めでは、第１ステージ４の中心に、Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂにおける各測定スポット（測定光の照射箇所（照射位置））が位置するように、機械的に調整される。同様に、第２ステージ５の中心に、Ａ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂにおける各測定スポットが位置するように、機械的に調整される。そして、ウェハＷＡを第１ステージ４に搬送した場合に、第１ステージ４の中心に、ウェハＷＡの中心が位置してクランプされるように、搬送部６が調整され、ウェハＷＡを第２ステージ４に搬送した場合に、第２ステージ４の中心に、ウェハＷＡの中心が位置してクランプされるように、搬送部６が調整される。回転方向の位置決めでは、ウェハＷＡのけがき位置を、例えば図略のカメラ等によって検出し、この検出したけがき位置が予め設定された初期位置に位置するように、第１ステージ４が駆動される。同様に、ウェハＷＡのけがき位置を、例えば図略のカメラ等によって検出し、この検出したけがき位置が予め設定された初期位置に位置するように、第２ステージ５が駆動される。けがき位置は、例えばウェハＷＡが半導体ウェハである場合、３００ｍｍ以上では、けがき位置を表すノッチと呼ばれる切り欠きが前記半導体ウェハに形成されており、２００ｍｍ以下では、ウェハの結晶方位を示すオリフラ（オリエンテーション　フラット）が前記半導体ウェハに形成されており、このオリフラがけがき位置として利用できる。
　このような位置決めの調整後に、例えば入力部７から測定開始を指示するコマンドを受け付けると、図５において、ウェハ厚さ測定装置Ｓは、演算制御部３のステージ搬送制御部３２によって、予め設定されたウェハＷＡの基準測定点ＭＰ０に、Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂの測定スポットが位置するように、第１ステージ４を駆動し、前記基準測定点ＭＰ０をＡ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂで測定する（Ｓ１）。これによって第１および第２干渉計基準測定結果が得られる。
　次に、ウェハ厚さ測定装置Ｓは、ステージ搬送制御部３２によって、予め設定されたウェハＷＡの各測定点ＭＰｋに、Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂの測定スポットが位置するように、第１ステージ４を駆動し、前記各測定点ＭＰｋをＡ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂで測定する（Ｓ２）。これによって第１および第２干渉計測定結果が得られる。
　より具体的には、例えば、本実施形態では、ステージ搬送制御部３２は、第１ステージ４の回転駆動部４２を制御することによってウェハＷＡを回転させつつ、第１ステージ４の直線駆動部４３を制御することによってウェハＷＡを直線方向に移動させる。このようなステージ搬送制御部３２による第１ステージ４を制御している間に、演算制御部３は、Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂの測定スポットが予め設定された所定の位置（測定点）ＭＰになるごとに、Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂで測定する。このような動作によって、複数の測定点ＭＰｋの軌跡が螺旋を描くように、ウェハＷＡにおける各測定点ＭＰｋで第１および第２干渉計測定結果が得られる。あるいは、例えば、ステージ搬送制御部３２は、第１ステージ４の回転駆動部４２を制御することによってウェハＷＡを回転させつつ、この間に、演算制御部３は、Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂの測定スポットが予め設定された所定の位置（測定点）ＭＰになるごとに、Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂで測定する。続いて、ウェハＷＡが１回転したところで、第１ステージ４の直線駆動部４３を制御することによってウェハＷＡを直線方向に所定の距離だけ移動させる。そして、この直線方向に所定の距離だけ移動したところで、上述と同様に、演算制御部３は、ウェハＷＡを回転させつつ、この間に、Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂで測定する。このような動作によって、半径の異なる円周上の各位置での各測定点ＭＰｋで第１および第２干渉計測定結果が得られる。
　ウェハＷＡの基準測定点ＭＰ０は、ウェハＷＡ上に適宜に設定されてよいが、上述のように測定される各測定点ＭＰｋの最初の測定点ＭＰ１がウェハＷＡの基準測定点ＭＰ０とされてもよい。これにより処理Ｓ１および処理Ｓ２がスムーズに連続的に実行できる。
　次に、ウェハ厚さ測定装置Ｓは、ステージ搬送制御部３２によって、ウェハＷＡを第１ステージ４から第２ステージ５へ搬送する（Ｓ３）。
　次に、ウェハ厚さ測定装置Ｓは、ステージ搬送制御部３２によって、前記基準測定点ＭＰ０に、Ａ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂの測定スポットが位置するように、第２ステージ５を駆動し、前記基準測定点ＭＰ０をＡ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂで測定する（Ｓ４）。これによって第１および第２距離計基準測定結果が得られる。
　次に、ウェハ厚さ測定装置Ｓは、ステージ搬送制御部３２によって、前記各測定点ＭＰｋに、Ａ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂの測定スポットが位置するように、第２ステージ４を駆動し、前記各測定点ＭＰｋをＡ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂで測定する（Ｓ５）。これによって第１および第２距離計測定結果が得られる。
　次に、ウェハ厚さ測定装置Ｓは、演算制御部３の厚さ演算部３１によって、処理Ｓ１で前記基準測定点ＭＰ０を前記Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂで測定することによって得られた第１および第２干渉計基準測定結果、処理Ｓ４で前記基準測定点ＭＰ０を前記Ａ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂで測定することによって得られた第１および第２距離計基準測定結果、処理Ｓ２で各測定点ＭＰｋを前記Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂで測定することによって得られた前記各測定点ＭＰｋの第１および第２干渉計測定結果、ならびに、処理Ｓ５で各測定点ＭＰｋを前記Ａ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂで測定することによって得られた前記各測定点ＭＰｋの第１および第２距離計測定結果に基づいて、前記第１および第２干渉計基準測定結果に基づき求めた基準変位Ｗｉｒｅｆと前記第１および第２干渉計測定結果に基づき求めた変位Ｗｉとの間の位相数Ｎを求めて、前記各測定点ＭＰｋでのウェハＷＡの各厚さＴｋを求める（Ｓ６）。本実施形態では、前記各測定点ＭＰｋそれぞれにおいて、Ｗｍ－Ｗｍｒｅｆ－（（Ｗｉ－Ｗｉｒｅｆ）＋Ｎ×（λ／２））を最小とする整数Ｎが求められ、（（Ｗｉ－Ｗｉｒｅｆ）＋Ｎ×（λ／２））＋ＷｍｒｅｆによってウェハＷＡの厚さＴが求められる。
　そして、ウェハ厚さ測定装置Ｓは、処理Ｓ６で求めた記各測定点ＭＰｋでのウェハＷＡの各厚さＴｋを出力部８に出力し、本処理を終了する（Ｓ７）。
　以上説明したように、実施形態におけるウェハ厚さ測定装置Ｓおよびこれに実装されたウェハ厚さ測定方法は、前記第１および第２干渉計基準測定結果に基づき求めた基準変位Ｗｉｒｅｆと前記第１および第２干渉計測定結果に基づき求めた変位Ｗｉとの間の位相数Ｎを求めるので、Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂでの測定結果に基づきウェハＷＡの厚さＴを求めることができるから、光干渉計の性能を活かして高精度にウェハＷＡの厚さＴを測定できる。上記ウェハ厚さ測定装置Ｓおよびウェハ厚さ測定方法は、例えば、数ナノメートルの精度でウェハＷＡの厚さを測定できる。上記ウェハ厚さ測定装置Ｓおよびウェハ厚さ測定方法は、基準測定点が１点でよいので、任意の部材を基準片に利用できる。
　上記ウェハ厚さ測定装置Ｓおよびウェハ厚さ測定方法は、Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂを用いた（（Ｗｉ－Ｗｉｒｅｆ）＋Ｎ×（λ／２））＋Ｗ０、上述の例では（（Ｗｉ－Ｗｉｒｅｆ）＋Ｎ×（λ／２））＋Ｗｍｒｅｆによって前記測定点ＭＰでの測定対象のウェハＷＡの厚さＴを求めることができるから、光干渉計の性能を活かして高精度にウェハＷＡの厚さＴを測定できる。
　なお、上述の実施形態において、ウェハ厚さ測定装置Ｓは、例えば、図６に示すように、Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂを校正するための第１校正片ＣＢ１およびＡ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂを校正するための第２校正片ＣＢ２をさらに備え、これら第１および第２校正片ＣＢ１、ＣＢ２によって校正されてもよい。
　図６は、前記ウェハ厚さ測定装置の第１変形形態を説明するための図である。このような第１変形形態におけるウェハ厚さ測定装置Ｓでは、より具体的には、予め適宜な部材が第１および第２校正片ＣＢ１、ＣＢ２として用意され、第１校正片ＣＢ１がＡ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂで測定可能な位置に配置され、第２校正片ＣＢ２がＡ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂで測定可能な位置に配置される。例えば、第１校正片ＣＢ１は、第１ステージ４の支持部４４における３個のアーム部材のうちのいずれか１つのアーム部材に、Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂで測定可能に取り付けられる。同様に、第２校正片ＣＢ２は、第２ステージ４の支持部における３個のアーム部材のうちのいずれか１つのアーム部材に、Ａ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂで測定可能に取り付けられる。
　そして、厚さ演算部３１は、ウェハ厚さ測定装置Ｓを校正する際に、第１校正片ＣＢ１における第１校正点をＡ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂで測定することによって得られた第１および第２干渉計基準校正測定結果、前記校正する際に、第２校正片ＣＢ２における第２校正点をＡ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂで測定することによって得られた第１および第２距離計基準校正測定結果、前記校正後であって測定対象のウェハＷＡの厚さＴを測定する前に、前記第１校正点を前記Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂで測定することによって得られた第１および第２干渉計校正測定結果、前記測定する前に、前記第２校正点を前記Ａ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂで測定することによって得られた第１および第２距離計校正測定結果、前記第１および第２干渉計基準測定結果、前記第１および第２距離計基準測定結果、前記第１および第２干渉計測定結果、ならびに、前記第１および第２距離計測定結果に基づいて前記位相数Ｎを求めて、前記測定点での測定対象のウェハＷＡの厚さＴを求める。
　より具体的には、前記第１および第２干渉計基準校正測定結果に基づき求めた基準校正変位をＷｉｃｒｅｆとし、前記第１および第２距離計基準校正測定結果に基づき求めた基準校正厚さをＷｍｃｒｅｆとし、前記第１および第２干渉計校正測定結果に基づき求めた校正変位をＷｉｃとし、前記第１および第２距離計校正測定結果に基づき求めた校正厚さをＷｍｃとすると、上述の式５と同様に、次式８が成り立つから、Ｗｍ－Ｗｍｒｅｆ－（Ｗｍｃ－Ｗｍｃｒｅｆ）－（（（Ｗｉ－Ｗｉｒｅｆ）＋Ｎ×（λ／２）－（Ｗｉｃ－Ｗｉｃｒｅｆ）））を最小とする整数Ｎを求めることによって前記位相数Ｎが求められ、前記測定点ＭＰでの測定対象のウェハＷＡの厚さＴは、次式９によって求められる。あるいは、前記測定点ＭＰでの測定対象のウェハＷＡの厚さＴは、次式１０によって求められてもよい。
式８；｜ε｜＝Ｗｍ－Ｗｍｒｅｆ－（Ｗｍｃ－Ｗｍｃｒｅｆ）－（（Ｗｉ－Ｗｉｒｅｆ）＋Ｎ×（λ／２）－（Ｗｉｃ－Ｗｉｃｒｅｆ））
式９；Ｔ＝（（Ｗｉ－Ｗｉｒｅｆ）＋Ｎ×（λ／２）－（Ｗｉｃ－Ｗｉｃｒｅｆ））＋Ｗ０
式１０；Ｔ＝（（Ｗｉ－Ｗｉｒｅｆ）＋Ｎ×（λ／２）－（Ｗｉｃ－Ｗｉｃｒｅｆ））＋Ｗｍｒｅｆ
　このようなウェハ厚さ測定装置Ｓでは、校正時として、例えば、出荷段階にメーカによって、あるいは、例えば、納品後測定開始前にユーザによって、第１校正片ＣＢ１における第１校正点をＡ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂで測定することによって第１および第２干渉計基準校正測定結果が得られ、第２校正片ＣＢ２における第２校正点をＡ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂで測定することによって第１および第２距離計基準校正測定結果が得られ、これら第１および第２干渉計基準校正測定結果ならびに第１および第２距離計基準校正測定結果が演算制御部３に記憶される。
　そして、測定の際には、図５を用いて上述した処理Ｓ１の前に、第１校正点に、Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂの測定スポットが位置するように、第１ステージ４を駆動し、前記第１校正点をＡ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂで測定する処理が実施される。これによって第１および第２干渉計校正測定結果が得られる。続いて、図５を用いて上述した処理Ｓ１ないし処理Ｓ３の各処理が順次に実施される。続いて、図５を用いて上述した処理Ｓ４の前に、第２校正点に、Ａ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂの測定スポットが位置するように、第２ステージ５を駆動し、前記第２校正点をＡ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂで測定する処理が実施される。これによって第１および第２距離計校正測定結果が得られる。続いて、図５を用いて上述した処理Ｓ４ないし処理Ｓ６の各処理が順次に実施される。この処理Ｓ６では、厚さ演算部３１は、Ｗｍ－Ｗｍｒｅｆ－（Ｗｍｃ－Ｗｍｃｒｅｆ）－（（Ｗｉ－Ｗｉｒｅｆ）＋Ｎ×（λ／２）－（Ｗｉｃ－Ｗｉｃｒｅｆ））を最小とする整数Ｎを前記位相数Ｎとして求め、（（Ｗｉ－Ｗｉｒｅｆ）＋Ｎ×（λ／２）－（Ｗｉｃ－Ｗｉｃｒｅｆ））＋Ｗｍｒｅｆによって前記測定点ＭＰでのウェハＷＡの厚さＴを求める。そして、図５を用いて上述した処理Ｓ７が実施され、測定が終了される。
　このようなウェハ厚さ測定装置Ｓおよびウェハ厚さ測定方法は、第１および第２校正片ＣＢ１、ＣＢ２によって校正でき、Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１ＢやＡ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂが例えば経年変化によって測定結果にドリフト（シフト）が生じた場合でも、それを補正（修正）したウェハＷＡの厚さＴを求めることができる。上記ウェハ厚さ測定装置Ｓおよびウェハ厚さ測定方法は、（（Ｗｉ－Ｗｉｒｅｆ）＋Ｎ×（λ／２）－（Ｗｉｃ－Ｗｉｃｒｅｆ））＋Ｗ０、上述の例では（（Ｗｉ－Ｗｉｒｅｆ）＋Ｎ×（λ／２）－（Ｗｉｃ－Ｗｉｃｒｅｆ））＋Ｗｍｒｅｆによって、補正後のウェハＷＡの厚さＴを求めることができる。
　また、上述の実施形態では、ウェハ厚さ測定装置Ｓは、Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂ用に、第１ステージ４を備え、Ａ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂ用に、第２ステージ５を備え、これら第１および第２ステージ４、５間でのウェハＷＡの搬送用に搬送部６を備えたが、第１および第２ステージ４、５を、Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂ用ならびにＡ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂ用に、１つのステージに纏めてもよい。これによれば、第２ステージ５および搬送部６が省略でき、第２ステージ５の位置決めも省略できる。
　図７は、前記ウェハ厚さ測定装置の第２変形形態を説明するための図である。このような第２変形形態におけるウェハ厚さ測定装置Ｓでは、より具体的には、例えば、図７に示すように、Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１ＢならびにＡ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂは、Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂの測定スポットが図略のステージに載置されたウェハＷＡ上に位置するとともに、Ａ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂの測定スポットが前記ウェハＷＡ上に位置するように、配置される。前記図略のステージは、例えば、図２に示す第１ステージ４と同構成である。そして、Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂの測定スポットの位置と、Ａ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂの測定スポットの位置との位置関係が演算制御部３に記憶される。演算制御部３は、前記位置関係に基づいて、Ａ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂで測定した測定点とＡ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂで測定した測定点とが互いに一致するように、前記図略のステージを駆動する。
　なお、図７に示すように、第１および第２校正片ＣＢ１、ＣＢ２が用いられてよく、この場合では、例えば、第１校正片ＣＢ１は、前記図略のステージの支持部における３個のアーム部材のうちのいずれか１つのアーム部材に、Ａ面光干渉計１ＡおよびＢ面光干渉計１Ｂで測定可能に取り付けられ、第２校正片ＣＢ２は、前記図略のステージの支持部における３個のアーム部材のうちのいずれか他の１つのアーム部材に、Ａ面距離計２ＡおよびＢ面距離計２Ｂで測定可能に取り付けられる。
　本明細書は、上記のように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下に纏める。
　一態様にかかるウェハ厚さ測定装置は、測定対象のウェハを介して互いに対向するように配置された１対の第１および第２光干渉計と、前記測定対象のウェハを介して互いに対向するように配置され、絶対距離を測定する１対の第１および第２距離計と、既知な厚さの基準測定点を持つ基準片における前記基準測定点を前記第１および第２光干渉計で測定することによって得られた第１および第２干渉計基準測定結果、前記基準測定点を前記第１および第２距離計で測定することによって得られた第１および第２距離計基準測定結果、前記測定対象のウェハにおける測定点を前記第１および第２光干渉計で測定することによって得られた第１および第２干渉計測定結果、ならびに、前記測定点を前記第１および第２距離計で測定することによって得られた第１および第２距離計測定結果に基づいて、前記第１および第２干渉計基準測定結果に基づき求めた基準変位と前記第１および第２干渉計測定結果に基づき求めた変位との間の位相数を求めて、前記測定点での測定対象のウェハの厚さを求める厚さ演算部とを備える。
　このようなウェハ厚さ測定装置は、前記第１および第２干渉計基準測定結果に基づき求めた基準変位と前記第１および第２干渉計測定結果に基づき求めた変位との間の位相数を求めるので、第１および第２光干渉計での測定結果に基づきウェハの厚さを求めることができるから、光干渉計の性能を活かして高精度にウェハの厚さを測定できる。上記ウェハ厚さ測定装置は、基準測定点が１点でよいので、任意の部材を基準片に利用できる。
　他の一態様では、上述のウェハ厚さ測定装置において、前記既知な厚さをＷ０とし、前記位相数を整数Ｎとし、前記第１および第２光干渉計における測定光の波長をλとし、前記第１および第２干渉計基準測定結果に基づき求めた基準変位をＷｉｒｅｆとし、前記第１および第２距離計基準測定結果に基づき求めた基準厚さをＷｍｒｅｆとし、前記第１および第２干渉計測定結果に基づき求めた変位をＷｉとし、前記第１および第２距離計測定結果に基づき求めた厚さをＷｍとした場合、前記厚さ演算部は、Ｗｍ－Ｗｍｒｅｆ－（（Ｗｉ－Ｗｉｒｅｆ）＋Ｎ×（λ／２））を最小とする整数Ｎを求めることによって前記位相数Ｎを求め、（（Ｗｉ－Ｗｉｒｅｆ）＋Ｎ×（λ／２））＋Ｗ０によって前記測定点での測定対象のウェハの厚さを求める。好ましくは、上述のウェハ厚さ測定装置において、前記基準片は、前記測定対象のウェハであり、前記基準測定点は、前記測定対象のウェハにおける所定の点であり、前記既知な厚さＷ０は、基準厚さＷｍｒｅｆであり、前記厚さ演算部は、（（Ｗｉ－Ｗｉｒｅｆ）＋Ｎ×（λ／２））＋Ｗｍｒｅｆによって前記測定点での測定対象のウェハの厚さを求める。
　このようなウェハ厚さ測定装置は、第１および第２光干渉計での測定結果を用いた（（Ｗｉ－Ｗｉｒｅｆ）＋Ｎ×（λ／２））＋Ｗ０によって前記測定点での測定対象のウェハの厚さを求めることができるから、光干渉計の性能を活かして高精度にウェハの厚さを測定できる。
　他の一態様では、これら上述のウェハ厚さ測定装置において、前記厚さ演算部は、前記ウェハ厚さ測定装置を校正する際に、所定の第１校正片における第１校正点を前記第１および第２光干渉計で測定することによって得られた第１および第２干渉計基準校正測定結果、前記校正する際に、所定の第２校正片における第２校正点を前記第１および第２距離計で測定することによって得られた第１および第２距離計基準校正測定結果、前記校正後であって前記測定対象のウェハの厚さを測定する前に、前記第１校正点を前記第１および第２光干渉計で測定することによって得られた第１および第２干渉計校正測定結果、前記測定する前に、前記第２校正点を前記第１および第２距離計で測定することによって得られた第１および第２距離計校正測定結果、前記第１および第２干渉計基準測定結果、前記第１および第２距離計基準測定結果、前記第１および第２干渉計測定結果、ならびに、前記第１および第２距離計測定結果に基づいて前記位相数を求めて、前記測定点での測定対象のウェハの厚さを求める。
　このようなウェハ厚さ測定装置は、校正片によって校正でき、第１および第２光干渉計や第１および第２距離計が例えば経年変化によって測定結果にドリフト（シフト）が生じた場合でも、それを補正（修正）したウェハの厚さを求めることができる。
　他の一態様では、上述のウェハ厚さ測定装置において、前記既知な厚さをＷ０とし、前記位相数を整数Ｎとし、前記第１および第２光干渉計における測定光の波長をλとし、前記第１および第２干渉計基準校正測定結果に基づき求めた基準校正変位をＷｉｃｒｅｆとし、前記第１および第２距離計基準校正測定結果に基づき求めた基準校正厚さをＷｍｃｒｅｆとし、前記第１および第２干渉計校正測定結果に基づき求めた校正変位をＷｉｃとし、前記第１および第２距離計校正測定結果に基づき求めた校正厚さをＷｍｃとし、前記第１および第２干渉計基準測定結果に基づき求めた基準変位をＷｉｒｅｆとし、前記第１および第２距離計基準測定結果に基づき求めた基準厚さをＷｍｒｅｆとし、前記第１および第２干渉計測定結果に基づき求めた変位をＷｉとし、前記第１および第２距離計測定結果に基づき求めた厚さをＷｍとした場合、前記厚さ演算部は、Ｗｍ－Ｗｍｒｅｆ－（Ｗｍｃ－Ｗｍｃｒｅｆ）－（（Ｗｉ－Ｗｉｒｅｆ）＋Ｎ×（λ／２）－（Ｗｉｃ－Ｗｉｃｒｅｆ））を最小とする整数Ｎを求めることによって前記位相数を求め、（（Ｗｉ－Ｗｉｒｅｆ）＋Ｎ×（λ／２）－（Ｗｉｃ－Ｗｉｃｒｅｆ））＋Ｗ０によって前記測定点での測定対象のウェハの厚さを求める。好ましくは、上述のウェハ厚さ測定装置において、前記基準片は、前記測定対象のウェハであり、前記基準測定点は、前記測定対象のウェハにおける所定の点であり、前記既知な厚さＷ０は、基準厚さＷｍｒｅｆであり、前記厚さ演算部は、（（Ｗｉ－Ｗｉｒｅｆ）＋Ｎ×（λ／２）－（Ｗｉｃ－Ｗｉｃｒｅｆ））＋Ｗｍｒｅｆによって前記測定点での測定対象のウェハの厚さを求める。
　このようなウェハ厚さ測定装置は、（（Ｗｉ－Ｗｉｒｅｆ）＋Ｎ×（λ／２）－（Ｗｉｃ－Ｗｉｃｒｅｆ））＋Ｗ０によって、補正後の厚さを求めることができる。
　本発明の他の一態様にかかるウェハ厚さ測定方法は、測定対象のウェハを介して互いに対向するように配置された１対の第１および第２光干渉計で、既知な厚さの基準測定点を持つ基準片における前記基準測定点を測定して第１および第２干渉計基準測定結果を取得する干渉計基準測定工程と、前記測定対象のウェハを介して互いに対向するように配置され、絶対距離を測定する１対の第１および第２距離計で、前記基準測定点を測定して第１および第２距離計基準測定結果を取得する距離計基準想定工程と、前記測定対象のウェハにおける測定点を前記第１および第２光干渉計で測定して第１および第２干渉計測定結果を取得する干渉計測定工程と、前記測定点を前記第１および第２距離計で測定して第１および第２距離計測定結果を取得する距離計測定工程と、前記干渉計基準測定工程で取得した第１および第２干渉計基準測定結果、前記距離計基準測定工程で取得した第１および第２距離計基準測定結果、前記干渉計測定工程で取得した第１および第２干渉計測定結果、ならびに、前記距離計測定工程で取得した第１および第２距離計測定結果に基づいて、前記第１および第２干渉計基準測定結果に基づき求めた基準変位と前記第１および第２干渉計測定結果に基づき求めた変位との間の位相数を求めて、前記測定点での測定対象のウェハの厚さを求める厚さ演算工程とを備える。
　このようなウェハ厚さ測定方法、前記第１および第２干渉計基準測定結果に基づき求めた基準変位と前記第１および第２干渉計測定結果に基づき求めた変位との間の位相数を求めるので、第１および第２光干渉計での測定結果に基づきウェハの厚さを求めることができるから、光干渉計の性能を活かして高精度にウェハの厚さを測定できる。上記ウェハ厚さ測定方法は、基準測定点が１点でよいので、任意の部材を基準片に利用できる。
　この出願は、２０２１年１１月１０日に出願された日本国特許出願特願２０２１－１８３２４２を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。
　本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
　本発明によれば、ウェハの厚さを測定するウェハ厚さ測定装置およびウェハ厚さ測定方法が提供できる。
 

Claims (5)

  1. 　測定対象のウェハを介して互いに対向するように配置された１対の第１および第２光干渉計と、
    　前記測定対象のウェハを介して互いに対向するように配置され、絶対距離を測定する１対の第１および第２距離計と、
    　既知な厚さの基準測定点を持つ基準片における前記基準測定点を前記第１および第２光干渉計で測定することによって得られた第１および第２干渉計基準測定結果、前記基準測定点を前記第１および第２距離計で測定することによって得られた第１および第２距離計基準測定結果、前記測定対象のウェハにおける測定点を前記第１および第２光干渉計で測定することによって得られた第１および第２干渉計測定結果、ならびに、前記測定点を前記第１および第２距離計で測定することによって得られた第１および第２距離計測定結果に基づいて、前記第１および第２干渉計基準測定結果に基づき求めた基準変位と前記第１および第２干渉計測定結果に基づき求めた変位との間の位相数を求めて、前記測定点での測定対象のウェハの厚さを求める厚さ演算部とを備える、
    　ウェハ厚さ測定装置。
  2. 　前記既知な厚さをＷ０とし、前記位相数を整数Ｎとし、前記第１および第２光干渉計における測定光の波長をλとし、前記第１および第２干渉計基準測定結果に基づき求めた基準変位をＷｉｒｅｆとし、前記第１および第２距離計基準測定結果に基づき求めた基準厚さをＷｍｒｅｆとし、前記第１および第２干渉計測定結果に基づき求めた変位をＷｉとし、前記第１および第２距離計測定結果に基づき求めた厚さをＷｍとした場合、前記厚さ演算部は、Ｗｍ－Ｗｍｒｅｆ－（（Ｗｉ－Ｗｉｒｅｆ）＋Ｎ×（λ／２））を最小とする整数Ｎを求めることによって前記位相数Ｎを求め、（（Ｗｉ－Ｗｉｒｅｆ）＋Ｎ×（λ／２））＋Ｗ０によって前記測定点での測定対象のウェハの厚さを求める、
    　請求項１に記載のウェハ厚さ測定装置。
  3. 　前記厚さ演算部は、前記ウェハ厚さ測定装置を校正する際に、所定の第１校正片における第１校正点を前記第１および第２光干渉計で測定することによって得られた第１および第２干渉計基準校正測定結果、前記校正する際に、所定の第２校正片における第２校正点を前記第１および第２距離計で測定することによって得られた第１および第２距離計基準校正測定結果、前記校正後であって前記測定対象のウェハの厚さを測定する前に、前記第１校正点を前記第１および第２光干渉計で測定することによって得られた第１および第２干渉計校正測定結果、前記測定する前に、前記第２校正点を前記第１および第２距離計で測定することによって得られた第１および第２距離計校正測定結果、前記第１および第２干渉計基準測定結果、前記第１および第２距離計基準測定結果、前記第１および第２干渉計測定結果、ならびに、前記第１および第２距離計測定結果に基づいて前記位相数を求めて、前記測定点での測定対象のウェハの厚さを求める、
    　請求項１に記載のウェハ厚さ測定装置。
  4. 　前記既知な厚さをＷ０とし、前記位相数を整数Ｎとし、前記第１および第２光干渉計における測定光の波長をλとし、前記第１および第２干渉計基準校正測定結果に基づき求めた基準校正変位をＷｉｃｒｅｆとし、前記第１および第２距離計基準校正測定結果に基づき求めた基準校正厚さをＷｍｃｒｅｆとし、前記第１および第２干渉計校正測定結果に基づき求めた校正変位をＷｉｃとし、前記第１および第２距離計校正測定結果に基づき求めた校正厚さをＷｍｃとし、前記第１および第２干渉計基準測定結果に基づき求めた基準変位をＷｉｒｅｆとし、前記第１および第２距離計基準測定結果に基づき求めた基準厚さをＷｍｒｅｆとし、前記第１および第２干渉計測定結果に基づき求めた変位をＷｉとし、前記第１および第２距離計測定結果に基づき求めた厚さをＷｍとした場合、前記厚さ演算部は、Ｗｍ－Ｗｍｒｅｆ－（Ｗｍｃ－Ｗｍｃｒｅｆ）－（（Ｗｉ－Ｗｉｒｅｆ）＋Ｎ×（λ／２）－（Ｗｉｃ－Ｗｉｃｒｅｆ））を最小とする整数Ｎを求めることによって前記位相数を求め、（（Ｗｉ－Ｗｉｒｅｆ）＋Ｎ×（λ／２）－（Ｗｉｃ－Ｗｉｃｒｅｆ））＋Ｗ０によって前記測定点での測定対象のウェハの厚さを求める、
    　請求項３に記載のウェハ厚さ測定装置。
  5. 　測定対象のウェハを介して互いに対向するように配置された１対の第１および第２光干渉計で、既知な厚さの基準測定点を持つ基準片における前記基準測定点を測定して第１および第２干渉計基準測定結果を取得する干渉計基準測定工程と、
    　前記測定対象のウェハを介して互いに対向するように配置され、絶対距離を測定する１対の第１および第２距離計で、前記基準測定点を測定して第１および第２距離計基準測定結果を取得する距離計基準想定工程と、
    　前記測定対象のウェハにおける測定点を前記第１および第２光干渉計で測定して第１および第２干渉計測定結果を取得する干渉計測定工程と、
    　前記測定点を前記第１および第２距離計で測定して第１および第２距離計測定結果を取得する距離計測定工程と、
    　前記干渉計基準測定工程で取得した第１および第２干渉計基準測定結果、前記距離計基準測定工程で取得した第１および第２距離計基準測定結果、前記干渉計測定工程で取得した第１および第２干渉計測定結果、ならびに、前記距離計測定工程で取得した第１および第２距離計測定結果に基づいて、前記第１および第２干渉計基準測定結果に基づき求めた基準変位と前記第１および第２干渉計測定結果に基づき求めた変位との間の位相数を求めて、前記測定点での測定対象のウェハの厚さを求める厚さ演算工程とを備える、
    　ウェハ厚さ測定方法。
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