JP2000234920A - ウエハフラットネス測定装置 - Google Patents
ウエハフラットネス測定装置Info
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- JP2000234920A JP2000234920A JP3525999A JP3525999A JP2000234920A JP 2000234920 A JP2000234920 A JP 2000234920A JP 3525999 A JP3525999 A JP 3525999A JP 3525999 A JP3525999 A JP 3525999A JP 2000234920 A JP2000234920 A JP 2000234920A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】測定装置における機械振動の測定値に対する影
響を抑制して、高精度なフラットネス測定ができるウエ
ハフラットネス測定装置を提供することにある。 【解決手段】光ヘテロダイン干渉測定装置にウエハ表面
あるいは裏面の変位量を検出する検出器として主走査方
向と実質的に直交する副走査方向に直線状に配列された
n個(nは3以上の整数)の光学センサを有し、この光
学センサのm個分(mは整数であって、m<n)を副走
査方向に重複させn−mピッチで移動させてウエハを二
次元走査してn個の光学センサ対応にn個の測定データ
を得てこのn個の測定データが得られたウエハ上の各測
定点に対応して測定値を記憶する測定値採取手段と、こ
の測定値採取手段による測定点の重複走査により得られ
るウエハ上の同一測定点の複数の測定値の平均値を算出
して測定点対応に記憶する平均値算出手段と、この平均
値算出手段により算出された平均値に基づいてウエハの
平坦度を検出する平坦度検出手段とを備えるものであ
る。
響を抑制して、高精度なフラットネス測定ができるウエ
ハフラットネス測定装置を提供することにある。 【解決手段】光ヘテロダイン干渉測定装置にウエハ表面
あるいは裏面の変位量を検出する検出器として主走査方
向と実質的に直交する副走査方向に直線状に配列された
n個(nは3以上の整数)の光学センサを有し、この光
学センサのm個分(mは整数であって、m<n)を副走
査方向に重複させn−mピッチで移動させてウエハを二
次元走査してn個の光学センサ対応にn個の測定データ
を得てこのn個の測定データが得られたウエハ上の各測
定点に対応して測定値を記憶する測定値採取手段と、こ
の測定値採取手段による測定点の重複走査により得られ
るウエハ上の同一測定点の複数の測定値の平均値を算出
して測定点対応に記憶する平均値算出手段と、この平均
値算出手段により算出された平均値に基づいてウエハの
平坦度を検出する平坦度検出手段とを備えるものであ
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ウエハフラット
ネス測定装置に関し、詳しくは、測定装置における機械
振動の測定値に対する影響を抑制して、高精度なフラッ
トネス測定(平坦度測定)ができるようなウエハフラッ
トネス測定装置に関する。
ネス測定装置に関し、詳しくは、測定装置における機械
振動の測定値に対する影響を抑制して、高精度なフラッ
トネス測定(平坦度測定)ができるようなウエハフラッ
トネス測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ウエハのフラットネス測定は、ウエハの
相対的な厚さむらをウエハ表裏面の上下の変位量として
静電センサ等により測定することで行われ、例えば、ウ
エハに座標Rθを設定してスパイラル走査あるいは同心
円走査により行われる。このフラットネス(平坦度)の
測定再現性は、最近では、σ値で数十nmとその要求が
高く、高精度な測定が要求される。座標Rθによる走査
に限らず、XY座標での往復走査において変位量を測定
する場合であっても、ウエハあるいは測定装置を回転機
構や移動機構を介して相対的に移動させることが必要に
なるので、ウエハのフラットネス測定検査では、回転機
構や移動機構による振動が測定値に影響を与える。
相対的な厚さむらをウエハ表裏面の上下の変位量として
静電センサ等により測定することで行われ、例えば、ウ
エハに座標Rθを設定してスパイラル走査あるいは同心
円走査により行われる。このフラットネス(平坦度)の
測定再現性は、最近では、σ値で数十nmとその要求が
高く、高精度な測定が要求される。座標Rθによる走査
に限らず、XY座標での往復走査において変位量を測定
する場合であっても、ウエハあるいは測定装置を回転機
構や移動機構を介して相対的に移動させることが必要に
なるので、ウエハのフラットネス測定検査では、回転機
構や移動機構による振動が測定値に影響を与える。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ウエハのフラットネス
測定で前記したようにナノメートルオーダの精度を実現
するためには測定器の機械振動が直接測定誤差となり大
きな問題になる。しかし、この振動をなくすことは実質
的に不可能である。また、静電容量センサ等を用いる
と、静電容量センサ等による測定の場合には、通常、表
面側基準位置からウエハの表面までの距離を測定する測
定装置と裏面側基準位置からウエハの裏面までの距離を
測定する測定装置とを設けることになる。この場合、表
裏それぞれの基準位置は、測定装置のフレームに固定さ
れることになるので、フレームの温度変化による膨張、
収縮、そして経年変化により基準位置に誤差が生じ、こ
れによっても精度の高い測定をすることが難しい。この
発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決する
ものであって、測定装置における機械振動の測定値に対
する影響を抑制して、高精度なフラットネス測定ができ
るウエハフラットネス測定装置を提供することにある。
測定で前記したようにナノメートルオーダの精度を実現
するためには測定器の機械振動が直接測定誤差となり大
きな問題になる。しかし、この振動をなくすことは実質
的に不可能である。また、静電容量センサ等を用いる
と、静電容量センサ等による測定の場合には、通常、表
面側基準位置からウエハの表面までの距離を測定する測
定装置と裏面側基準位置からウエハの裏面までの距離を
測定する測定装置とを設けることになる。この場合、表
裏それぞれの基準位置は、測定装置のフレームに固定さ
れることになるので、フレームの温度変化による膨張、
収縮、そして経年変化により基準位置に誤差が生じ、こ
れによっても精度の高い測定をすることが難しい。この
発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決する
ものであって、測定装置における機械振動の測定値に対
する影響を抑制して、高精度なフラットネス測定ができ
るウエハフラットネス測定装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るためのこの発明のウエハフラットネス測定装置の特徴
は、光ヘテロダイン干渉測定装置にウエハ表面あるいは
裏面の変位量を検出する検出器として主走査方向と実質
的に直交する副走査方向に直線状に配列されたn個(n
は3以上の整数)の光学センサを有し、この光学センサ
のm個分(mは整数であって、m<n)を副走査方向に
重複させn−mピッチで移動させてウエハを二次元走査
してn個の光学センサ対応にn個の測定データを得てこ
のn個の測定データが得られたウエハ上の各測定点に対
応して測定値を記憶する測定値採取手段と、この測定値
採取手段による測定点の重複走査により得られるウエハ
上の同一測定点の複数の測定値の平均値を算出して測定
点対応に記憶する平均値算出手段と、この平均値算出手
段により算出された平均値に基づいてウエハの平坦度を
検出する平坦度検出手段とを備えるものである。
るためのこの発明のウエハフラットネス測定装置の特徴
は、光ヘテロダイン干渉測定装置にウエハ表面あるいは
裏面の変位量を検出する検出器として主走査方向と実質
的に直交する副走査方向に直線状に配列されたn個(n
は3以上の整数)の光学センサを有し、この光学センサ
のm個分(mは整数であって、m<n)を副走査方向に
重複させn−mピッチで移動させてウエハを二次元走査
してn個の光学センサ対応にn個の測定データを得てこ
のn個の測定データが得られたウエハ上の各測定点に対
応して測定値を記憶する測定値採取手段と、この測定値
採取手段による測定点の重複走査により得られるウエハ
上の同一測定点の複数の測定値の平均値を算出して測定
点対応に記憶する平均値算出手段と、この平均値算出手
段により算出された平均値に基づいてウエハの平坦度を
検出する平坦度検出手段とを備えるものである。
【0005】
【発明の実施の形態】ところで、移動機構や回転機構等
の機械振動を調べてみると、周波数成分は、数kHz以
下である。しかし、円周方向のサンプリングは数MHz
になるので、トラック方向に得られる測定値の平均値を
単純に採っても機械振動の測定値に対する影響を除去す
ることはできない。しかも、平均化のために何回も測定
するとなると検査のスループットを低下させる問題があ
る。そこで、前記のように、光ヘテロダイン干渉測定装
置により波長レベルの高い精度で副走査方向にn個光学
センサを配列させて二次元走査をして各検出素子対応に
変位量を検出し、かつ、副走査方向にn−mピッチで移
動させることでm素子分重複走査をする。このことで、
1回のウエハ検査において同一測定点で複数の測定値を
採取することができる。この複数の測定値の平均値を同
一測定点で採ることで、ウエハの回転数に応じた平均値
を採取することができる。例えば、ウエハの回転数を4
00rpmとすれば、6.7Hzごとに測定値を得るこ
とになるので、このようにして得た複数の測定値を平均
化することにより低い周波数でのノイズ除去が可能にな
り、測定値における機械的な振動ノイズの影響を抑制す
ることができる。この場合に、同一測定点を複数回測定
する必要がない。また、1回のウエハ測定の後に測定す
るのでは、同一測定点での測定周期が長くなりすぎ、周
波数が低くなりすぎるので平均化が適正でなく、かつ、
検査の効率は低下する。また、ウエハの円周方向にサン
プリング値を平均化してもその測定周期からして十分な
ノイズ除去にはならない。前記のような構成を採ること
で、検査の効率化を図ることができ、かつ、機械振動の
影響を抑制できる。なお、検査開始部分と検査終了部分
の重複走査はないがウエハの相対的な厚さむらを測定す
るウエハフラットネス測定では実質的に問題とならな
い。
の機械振動を調べてみると、周波数成分は、数kHz以
下である。しかし、円周方向のサンプリングは数MHz
になるので、トラック方向に得られる測定値の平均値を
単純に採っても機械振動の測定値に対する影響を除去す
ることはできない。しかも、平均化のために何回も測定
するとなると検査のスループットを低下させる問題があ
る。そこで、前記のように、光ヘテロダイン干渉測定装
置により波長レベルの高い精度で副走査方向にn個光学
センサを配列させて二次元走査をして各検出素子対応に
変位量を検出し、かつ、副走査方向にn−mピッチで移
動させることでm素子分重複走査をする。このことで、
1回のウエハ検査において同一測定点で複数の測定値を
採取することができる。この複数の測定値の平均値を同
一測定点で採ることで、ウエハの回転数に応じた平均値
を採取することができる。例えば、ウエハの回転数を4
00rpmとすれば、6.7Hzごとに測定値を得るこ
とになるので、このようにして得た複数の測定値を平均
化することにより低い周波数でのノイズ除去が可能にな
り、測定値における機械的な振動ノイズの影響を抑制す
ることができる。この場合に、同一測定点を複数回測定
する必要がない。また、1回のウエハ測定の後に測定す
るのでは、同一測定点での測定周期が長くなりすぎ、周
波数が低くなりすぎるので平均化が適正でなく、かつ、
検査の効率は低下する。また、ウエハの円周方向にサン
プリング値を平均化してもその測定周期からして十分な
ノイズ除去にはならない。前記のような構成を採ること
で、検査の効率化を図ることができ、かつ、機械振動の
影響を抑制できる。なお、検査開始部分と検査終了部分
の重複走査はないがウエハの相対的な厚さむらを測定す
るウエハフラットネス測定では実質的に問題とならな
い。
【0006】
【実施例】図1は、この発明のウエハフラットネス測定
装置の一実施例を示す構成図であり、図2は、その処理
のフローチャート、図3は、そのデータテーブルの説明
図、図4は、周回対応部分平均化処理の説明図、そして
図5は、平均値データテーブルの説明図である。図1に
おいて、ウエハ1は、円筒状で内側中空のRθテーブル
2に載置され、このウエハ1の上部には、ウエハ1のフ
ラットネス測定を行う光ヘテロダイン干渉測定装置3が
設けられている。その測定レーザビームLが光ヘテロダ
イン干渉測定装置3から垂直に落射される。光ヘテロダ
イン干渉測定装置3には、n画素(nは3以上の整数)
のCCDのラインセンサ33が測定光側の光センサとし
て設けられている。Rθテーブル2は、ウエハ1を頭部
においてチャックし回転させるスピンドル21と、この
スピンドル21の底部が搭載されウエハ1を半径R方向
へ直線移動させる機構を有するRθ移動機構22とから
なり、駆動回路4によりRθ方向に駆動される。これに
よりウエハ1は、測定レーザビームLによりスパイラル
走査される。
装置の一実施例を示す構成図であり、図2は、その処理
のフローチャート、図3は、そのデータテーブルの説明
図、図4は、周回対応部分平均化処理の説明図、そして
図5は、平均値データテーブルの説明図である。図1に
おいて、ウエハ1は、円筒状で内側中空のRθテーブル
2に載置され、このウエハ1の上部には、ウエハ1のフ
ラットネス測定を行う光ヘテロダイン干渉測定装置3が
設けられている。その測定レーザビームLが光ヘテロダ
イン干渉測定装置3から垂直に落射される。光ヘテロダ
イン干渉測定装置3には、n画素(nは3以上の整数)
のCCDのラインセンサ33が測定光側の光センサとし
て設けられている。Rθテーブル2は、ウエハ1を頭部
においてチャックし回転させるスピンドル21と、この
スピンドル21の底部が搭載されウエハ1を半径R方向
へ直線移動させる機構を有するRθ移動機構22とから
なり、駆動回路4によりRθ方向に駆動される。これに
よりウエハ1は、測定レーザビームLによりスパイラル
走査される。
【0007】10は、測定データ処理装置であって、M
PU11とメモリ12、CRTディスプレイ13、位相
/距離変換回路14、インタフェース15、そしてウエ
ハRθ制御回路16とを有し、これら回路がバス17を
介して相互に接続されている。メモリ12には、Rθ走
査プログラム12aと、データ採取プログラム12b、
同一検出位置平均化プログラム12c、平坦度検出プロ
グラム12d、そしてデータテーブル12eおよび平均
値データテーブル12fとが設けられ、特別に示してい
ないが、表示処理プログラム等も設けられている。ここ
で、ウエハRθ制御回路16は、駆動回路4を介してR
θテーブル2の回転と移動の制御をする。Rθ走査プロ
グラム12aは、MPU11によりこれが実行されたと
きに、光ヘテロダイン干渉測定装置3の測定ビームLを
ウエハ1に照射してウエハRθ制御回路16を介してウ
エハ1を光ヘテロダイン干渉測定装置3の測定レーザ光
Lによりスパイラル走査させる。
PU11とメモリ12、CRTディスプレイ13、位相
/距離変換回路14、インタフェース15、そしてウエ
ハRθ制御回路16とを有し、これら回路がバス17を
介して相互に接続されている。メモリ12には、Rθ走
査プログラム12aと、データ採取プログラム12b、
同一検出位置平均化プログラム12c、平坦度検出プロ
グラム12d、そしてデータテーブル12eおよび平均
値データテーブル12fとが設けられ、特別に示してい
ないが、表示処理プログラム等も設けられている。ここ
で、ウエハRθ制御回路16は、駆動回路4を介してR
θテーブル2の回転と移動の制御をする。Rθ走査プロ
グラム12aは、MPU11によりこれが実行されたと
きに、光ヘテロダイン干渉測定装置3の測定ビームLを
ウエハ1に照射してウエハRθ制御回路16を介してウ
エハ1を光ヘテロダイン干渉測定装置3の測定レーザ光
Lによりスパイラル走査させる。
【0008】データ採取プログラム12bは、MPU1
1によりこれが実行されたときに、Rθ走査プログラム
12aをコールしてウエハ1をスパイラル走査してライ
ンセンサ33の検出画素のR方向に採った所定のピッチ
でラインセンサ33の全検出画素の検出信号による検出
値を採取し、採取された各検出画素位置対応にデータテ
ーブル12eに周方向θの各角度位置対応のデータテー
ブルに測定値を書込んでいく処理を行う。なお、後述す
るように、全画素数nをn=4とし、重複走査の画素数
mをm=3とすると(mは3以上の整数でm<nであ
る。)、ここでは1画素に対応するピッチでR方向に副
走査が行われる。これにより、3画素分のトラックが重
複走査されるスパイラル走査となる。
1によりこれが実行されたときに、Rθ走査プログラム
12aをコールしてウエハ1をスパイラル走査してライ
ンセンサ33の検出画素のR方向に採った所定のピッチ
でラインセンサ33の全検出画素の検出信号による検出
値を採取し、採取された各検出画素位置対応にデータテ
ーブル12eに周方向θの各角度位置対応のデータテー
ブルに測定値を書込んでいく処理を行う。なお、後述す
るように、全画素数nをn=4とし、重複走査の画素数
mをm=3とすると(mは3以上の整数でm<nであ
る。)、ここでは1画素に対応するピッチでR方向に副
走査が行われる。これにより、3画素分のトラックが重
複走査されるスパイラル走査となる。
【0009】同一検出位置平均化プログラム12cは、
データ採取プログラム12bによるデータ採取がされた
後に、このプログラムによりコールされ、MPU11に
よりこれが実行されたときに、データテーブル12eを
参照してラインセンサ33の各検出画素の測定値として
n周回目以降から得られるn画素分の同一検出位置の測
定値について平均値を算出して平均値データテーブル1
2fに平均化したデータをRθ位置対応に記憶してい
く。平坦度検出プログラム12d、MPU11によりこ
れが実行されたときに、平均値データテーブル12fに
記憶された平均化されたデータをRθ位置対応に順次読
出して表面側と裏面側との変位量の差をウエハの相対的
な厚さむらとして算出し、それを3次元マップの表示デ
ータに展開してCRTディスプレイ13に映像表示する
とともに差(厚さむら)についての最大値を表示し、か
つ、ウエハ1をブロック区分してそれぞれのブロックに
おける最大値を算出して厚さむらデータとして表示す
る。これにより、フラットネス測定結果の検出と表示を
行う。
データ採取プログラム12bによるデータ採取がされた
後に、このプログラムによりコールされ、MPU11に
よりこれが実行されたときに、データテーブル12eを
参照してラインセンサ33の各検出画素の測定値として
n周回目以降から得られるn画素分の同一検出位置の測
定値について平均値を算出して平均値データテーブル1
2fに平均化したデータをRθ位置対応に記憶してい
く。平坦度検出プログラム12d、MPU11によりこ
れが実行されたときに、平均値データテーブル12fに
記憶された平均化されたデータをRθ位置対応に順次読
出して表面側と裏面側との変位量の差をウエハの相対的
な厚さむらとして算出し、それを3次元マップの表示デ
ータに展開してCRTディスプレイ13に映像表示する
とともに差(厚さむら)についての最大値を表示し、か
つ、ウエハ1をブロック区分してそれぞれのブロックに
おける最大値を算出して厚さむらデータとして表示す
る。これにより、フラットネス測定結果の検出と表示を
行う。
【0010】光ヘテロダイン干渉測定装置3は、周波数
f1のP偏光波と周波数f2のS偏光波とを発生する2波
長レーザ光源31と、CCDの画素単位の検出値に対応
する参照値を検出値として発生する検出器32、そして
n画素のラインセンサ33とを有していて、検出器32
は、f1−f2の位相φを検出する参照光側の光学センサ
であり、ラインセンサ33は、f1−f2±Δfの位相δ
を検出する測定光側の光学センサである。34は、周波
数f1のP偏光波のレーザビームと周波数f2のS偏光波
のレーザビームとを分割する135゜(逆向きで45
゜)のビームスプリッタ(BS)である。このBS34
は、周波数f1のレーザビームを受けて、P偏光の反射
波とP偏光波の透過波を発生させ、S偏光の反射波を偏
光板40を通して検出器32に入力して、それを検出さ
せる。また、周波数f2のレーザビームを受けて、S偏
光の反射波とS偏光波の透過波を発生させる。周波数f
2の反射波は、偏光板40を通り、検出器32に入力す
る。その結果、検出器32にあっては、周波数(f1−
f2)で位相φの検出信号が参照側の電気信号として得
られる。
f1のP偏光波と周波数f2のS偏光波とを発生する2波
長レーザ光源31と、CCDの画素単位の検出値に対応
する参照値を検出値として発生する検出器32、そして
n画素のラインセンサ33とを有していて、検出器32
は、f1−f2の位相φを検出する参照光側の光学センサ
であり、ラインセンサ33は、f1−f2±Δfの位相δ
を検出する測定光側の光学センサである。34は、周波
数f1のP偏光波のレーザビームと周波数f2のS偏光波
のレーザビームとを分割する135゜(逆向きで45
゜)のビームスプリッタ(BS)である。このBS34
は、周波数f1のレーザビームを受けて、P偏光の反射
波とP偏光波の透過波を発生させ、S偏光の反射波を偏
光板40を通して検出器32に入力して、それを検出さ
せる。また、周波数f2のレーザビームを受けて、S偏
光の反射波とS偏光波の透過波を発生させる。周波数f
2の反射波は、偏光板40を通り、検出器32に入力す
る。その結果、検出器32にあっては、周波数(f1−
f2)で位相φの検出信号が参照側の電気信号として得
られる。
【0011】35は、BS34を透過したレーザビーム
のうち周波数f1側を測定信号として受け、BS34を
透過したレーザビームのうち周波数f2側を受ける入射
する45゜の偏光ビームスプリッタ(PBS)である。
このPBS35は、周波数f1側をそのまま透過してλ
/4波長板36を経てウエハ1の上面1aに照射する。
これが測定光であり、これの反射光は、λ/4波長板3
6を経てPBS35に至り、ここで、測定信号としてラ
インセンサ33に方向に反射され、偏光板39を通って
ラインセンサ33に入射する。また、PBS35は、周
波数f2側をλ/2波長板37側に反射させて基準ミラ
ー(コーナキューブ)38で反射させ、この反射されて
戻された光を受けて透過して偏光板39を通し、ライン
センサ33に入力させる。その結果、ラインセンサ33
にあっては、周波数(f1−f2)で位相δ=φ±Δfの
検出信号が測定側の電気信号として得られる。ここで、
±Δfは、ウエハ1の上下方向の変位量に対応して変化
する値である。
のうち周波数f1側を測定信号として受け、BS34を
透過したレーザビームのうち周波数f2側を受ける入射
する45゜の偏光ビームスプリッタ(PBS)である。
このPBS35は、周波数f1側をそのまま透過してλ
/4波長板36を経てウエハ1の上面1aに照射する。
これが測定光であり、これの反射光は、λ/4波長板3
6を経てPBS35に至り、ここで、測定信号としてラ
インセンサ33に方向に反射され、偏光板39を通って
ラインセンサ33に入射する。また、PBS35は、周
波数f2側をλ/2波長板37側に反射させて基準ミラ
ー(コーナキューブ)38で反射させ、この反射されて
戻された光を受けて透過して偏光板39を通し、ライン
センサ33に入力させる。その結果、ラインセンサ33
にあっては、周波数(f1−f2)で位相δ=φ±Δfの
検出信号が測定側の電気信号として得られる。ここで、
±Δfは、ウエハ1の上下方向の変位量に対応して変化
する値である。
【0012】検出器32の検出信号は、参照信号として
位相比較/変位量検出器7a,7b,…,7nに入力される。
一方、ラインセンサ33のそれぞれの画素位置対応の検
出信号は、アンプ6a,6b,…,6nでそれぞれ増幅さ
れ、測定信号として位相比較/変位量検出器7a,7b,
…,7nのそれぞれに対応する検出器にそれぞれ入力され
る。位相比較/変位量検出器7a,7b,…,7nは、それぞ
れ±Δfに応じた位相を表すデジタル値の検出信号S
a,Sb,…,Snを発生して、セレクタ8の対応する入
力端子にそれぞれ入力する。セレクタ8は、データ処理
装置10からインタフェース15を介して与えられる制
御信号に応じて位相比較/変位量検出器7a,7b,…,7n
の検出信号Sa,Sb,…,Snを順次選択してデータ処
理装置10の位相/距離変換回路14に送出していく。
位相/距離変換回路14は、検出信号Sa,Sb,…,S
nを距離データに換算して割込み信号を発生してバス1
7へと送出し、MPU11に渡す。
位相比較/変位量検出器7a,7b,…,7nに入力される。
一方、ラインセンサ33のそれぞれの画素位置対応の検
出信号は、アンプ6a,6b,…,6nでそれぞれ増幅さ
れ、測定信号として位相比較/変位量検出器7a,7b,
…,7nのそれぞれに対応する検出器にそれぞれ入力され
る。位相比較/変位量検出器7a,7b,…,7nは、それぞ
れ±Δfに応じた位相を表すデジタル値の検出信号S
a,Sb,…,Snを発生して、セレクタ8の対応する入
力端子にそれぞれ入力する。セレクタ8は、データ処理
装置10からインタフェース15を介して与えられる制
御信号に応じて位相比較/変位量検出器7a,7b,…,7n
の検出信号Sa,Sb,…,Snを順次選択してデータ処
理装置10の位相/距離変換回路14に送出していく。
位相/距離変換回路14は、検出信号Sa,Sb,…,S
nを距離データに換算して割込み信号を発生してバス1
7へと送出し、MPU11に渡す。
【0013】ウエハ1の裏面側にも表面側の光ヘテロダ
イン干渉測定装置3に対応して光ヘテロダイン干渉測定
装置30が設けられている。その構成は光ヘテロダイン
干渉測定装置3と同じであり、その測定光は、光ヘテロ
ダイン干渉測定装置3の表面側のレーザ照射位置に対応
するウエハ1の裏面側の位置に照射される。そして、光
ヘテロダイン干渉測定装置30の測定光側検出器の検出
信号は、アンプ60を介して位相比較/変位量検出器7
0に送出され、セレクタ80において検出信号が選択さ
れて、表面側と同様に位相/距離変換回路14に入力さ
れる。ここで、アンプ60は、アンプ6a,6b,…,6
nに対応する裏面側の複数のアンプを代表して示してい
てその内部を複数のアンプに展開して示していないもの
である。位相比較/変位量検出器70も同様であり、位
相比較/変位量検出器7a,7b,…,7nに対応する裏面側
の複数の位相比較/変位量検出器を代表して示すもので
あり、それぞれの構成は、表面側のものと対応してい
る。その結果、図3のデータテーブル12eには、表裏
両面について得られるが、表裏は同様になるので、以下
では表面側のみ説明し、裏面側については割愛する。
イン干渉測定装置3に対応して光ヘテロダイン干渉測定
装置30が設けられている。その構成は光ヘテロダイン
干渉測定装置3と同じであり、その測定光は、光ヘテロ
ダイン干渉測定装置3の表面側のレーザ照射位置に対応
するウエハ1の裏面側の位置に照射される。そして、光
ヘテロダイン干渉測定装置30の測定光側検出器の検出
信号は、アンプ60を介して位相比較/変位量検出器7
0に送出され、セレクタ80において検出信号が選択さ
れて、表面側と同様に位相/距離変換回路14に入力さ
れる。ここで、アンプ60は、アンプ6a,6b,…,6
nに対応する裏面側の複数のアンプを代表して示してい
てその内部を複数のアンプに展開して示していないもの
である。位相比較/変位量検出器70も同様であり、位
相比較/変位量検出器7a,7b,…,7nに対応する裏面側
の複数の位相比較/変位量検出器を代表して示すもので
あり、それぞれの構成は、表面側のものと対応してい
る。その結果、図3のデータテーブル12eには、表裏
両面について得られるが、表裏は同様になるので、以下
では表面側のみ説明し、裏面側については割愛する。
【0014】次に、図2に従って、測定データ処理装置
10のフラットネス測定処理についてウエハの表面側の
測定を中心に説明する。なお、ここでは、説明の都合
上、n=4とし、重複走査の画素数mをm=3として説
明するが、実際は、0.5mm×0.5mmの8画素程度で
4mm程度のラインセンサを使用するとよい。フラットネ
ス測定処理の所定の機能キー入力により、データ採取プ
ログラム12bがコールされて、光ヘテロダイン干渉測
定装置3の測定値を“0”として現在の照射位置を原点
位置として変数nをn=1にして初期化し(ステップ1
01)、次にRθ走査プログラム12aがコールされ
て、Rθのスパイラル走査が開始される(ステップ10
2)。そして円周方向の各測定点のθ位置ごとにCCD
ラインセンサ33のの4個(n個)の画素位置の検出値
を採取してデータテーブル12eの測定角度位置に対応
するデータテーブルの欄に順次書込んでいる(ステップ
103)。
10のフラットネス測定処理についてウエハの表面側の
測定を中心に説明する。なお、ここでは、説明の都合
上、n=4とし、重複走査の画素数mをm=3として説
明するが、実際は、0.5mm×0.5mmの8画素程度で
4mm程度のラインセンサを使用するとよい。フラットネ
ス測定処理の所定の機能キー入力により、データ採取プ
ログラム12bがコールされて、光ヘテロダイン干渉測
定装置3の測定値を“0”として現在の照射位置を原点
位置として変数nをn=1にして初期化し(ステップ1
01)、次にRθ走査プログラム12aがコールされ
て、Rθのスパイラル走査が開始される(ステップ10
2)。そして円周方向の各測定点のθ位置ごとにCCD
ラインセンサ33のの4個(n個)の画素位置の検出値
を採取してデータテーブル12eの測定角度位置に対応
するデータテーブルの欄に順次書込んでいる(ステップ
103)。
【0015】データテーブル12eは、円周方向の測定
角度位置θ1〜θnに対応する測定点分の数の記憶テーブ
ルからなる。各記憶テーブルは、ウエハの半径R方向の
測定ピッチに応じて円周を周回するので、その周回回数
を横方向に採り、各周回ごとに、検出画素1〜検出画素
4の行を有していて、検出画素1〜検出画素4の測定値
は、その周回ごとの対応する欄に記憶される。ここで、
ある角度θmについて測定データの関係をみると、図4
に示すような3画素重複走査が1周ごとに行われる。な
お、説明の都合上、ラインセンサ33の4個の各画素位
置は同心円検査として示してある。また、Lは、光ヘテ
ロダイン干渉測定装置3のウエハ1上の測定スポットで
ある。このスパイラル走査において、ラインセンサ33
の4個の画素対応に1周ごとにラインセンサ33の1画
素対応にR方向にピッチ移動するので、4周目以降に
は、同じ検出位置について斜線で示すような4個のデー
タが採取されることになる。
角度位置θ1〜θnに対応する測定点分の数の記憶テーブ
ルからなる。各記憶テーブルは、ウエハの半径R方向の
測定ピッチに応じて円周を周回するので、その周回回数
を横方向に採り、各周回ごとに、検出画素1〜検出画素
4の行を有していて、検出画素1〜検出画素4の測定値
は、その周回ごとの対応する欄に記憶される。ここで、
ある角度θmについて測定データの関係をみると、図4
に示すような3画素重複走査が1周ごとに行われる。な
お、説明の都合上、ラインセンサ33の4個の各画素位
置は同心円検査として示してある。また、Lは、光ヘテ
ロダイン干渉測定装置3のウエハ1上の測定スポットで
ある。このスパイラル走査において、ラインセンサ33
の4個の画素対応に1周ごとにラインセンサ33の1画
素対応にR方向にピッチ移動するので、4周目以降に
は、同じ検出位置について斜線で示すような4個のデー
タが採取されることになる。
【0016】次に、現在の周回数を変数nにセットし
(ステップ104)、nの値が最終周回数M以上かによ
り走査終了か否かを判定し(ステップ105)、NOの
ときには、ステップ103へと戻り、YESになると、
図3に示すようなデータテーブル12eが完成する。こ
こで、同一検出位置平均化プログラム12cがコールさ
れてMPU11により実行され、データテーブル12e
を参照してラインセンサ33の4個の検出画素1〜4か
ら得られる各周回ごとの4の検出データのうち同一検出
位置のデータの平均値を算出して平均値データテーブル
12fに平均化したデータをRθの検出位置対応に記憶
していく(ステップ106)。この場合のデータの平均
化は、1画素分R方向にリニアセンサ33の次の測定位
置がずれることで、各角度θ1,θ2,…,θnごとに○
の斜め方向に、×の斜め方向に、△の斜め方向に、□の
斜め方向に平均値を採ることで得られる。なお、1周回
ごとの位置検出画素1〜4の位置は、それぞれがR方向
の1画素分ずれているので、周回ごとの1画素分の移動
量と画素位置とからそれぞれR方向の座標位置を算出で
きる。そこで、各データの斜め方向に各データが採取さ
れたそれらの平均値の算出結果は、乗算平均としてルー
トの平均値により行われ、図5に示すように、その平均
値がデータテーブル12fに測定点対応の座標位置に記
憶されていく。そして、最後に平坦度検出プログラム1
2dがコールされてMPU11により実行され、先に説
明したフラットネスを表す各測定値が算出される(ステ
ップ107)。
(ステップ104)、nの値が最終周回数M以上かによ
り走査終了か否かを判定し(ステップ105)、NOの
ときには、ステップ103へと戻り、YESになると、
図3に示すようなデータテーブル12eが完成する。こ
こで、同一検出位置平均化プログラム12cがコールさ
れてMPU11により実行され、データテーブル12e
を参照してラインセンサ33の4個の検出画素1〜4か
ら得られる各周回ごとの4の検出データのうち同一検出
位置のデータの平均値を算出して平均値データテーブル
12fに平均化したデータをRθの検出位置対応に記憶
していく(ステップ106)。この場合のデータの平均
化は、1画素分R方向にリニアセンサ33の次の測定位
置がずれることで、各角度θ1,θ2,…,θnごとに○
の斜め方向に、×の斜め方向に、△の斜め方向に、□の
斜め方向に平均値を採ることで得られる。なお、1周回
ごとの位置検出画素1〜4の位置は、それぞれがR方向
の1画素分ずれているので、周回ごとの1画素分の移動
量と画素位置とからそれぞれR方向の座標位置を算出で
きる。そこで、各データの斜め方向に各データが採取さ
れたそれらの平均値の算出結果は、乗算平均としてルー
トの平均値により行われ、図5に示すように、その平均
値がデータテーブル12fに測定点対応の座標位置に記
憶されていく。そして、最後に平坦度検出プログラム1
2dがコールされてMPU11により実行され、先に説
明したフラットネスを表す各測定値が算出される(ステ
ップ107)。
【0017】この場合、同一測定点での測定周期は、ウ
エハの回転周期に対応していて、例えば、ウエハの回転
数を400rpmとすれば、6.7Hzごとに複数の測
定値を同一個所で得ることができる。そこで、このよう
にして得た複数の測定値の平均化により機械振動に相当
する低い周波数でのノイズ除去が可能になり、測定値に
おいて機械的な振動ノイズの影響を抑制することが可能
になる。
エハの回転周期に対応していて、例えば、ウエハの回転
数を400rpmとすれば、6.7Hzごとに複数の測
定値を同一個所で得ることができる。そこで、このよう
にして得た複数の測定値の平均化により機械振動に相当
する低い周波数でのノイズ除去が可能になり、測定値に
おいて機械的な振動ノイズの影響を抑制することが可能
になる。
【0018】以上説明してきたが、実施例では、重複数
を3として1画素ピッチでR方向にスパイラル走査をし
ているが、このピッチは、2画素以上であっもよい。ピ
ッチを大きくすると重複測定点数が減少するが、この発
明では、同一測定点で複数の検出値が得られればよい。
また、実施例では、スパイラル走査を中心に説明してい
るが、この発明の走査は、スパイラル走査に限定される
ものではなく、Rθの同心円走査であってもよい。さら
にXY方向の二次元走査であってもよい。また、光ヘテ
ロダイン干渉測定装置の検出器としてラインセンサを使
用し、各画素を検出画素に対応させているが、複数の画
素を1個の光学センサとして複数の画素の平均値を各光
学センサの検出値とすることができる。さらに、ライン
センサではなく、二次元イメージセンサを用いることが
できる。この場合、二次元イメージセンサの矩形の複数
画素分を1区画として実施例におけるラインイメージセ
ンサのn画素の1画素に対応させて扱い、この1画素の
検出信号を1区画の複数画素の平均値として扱うことが
できる。
を3として1画素ピッチでR方向にスパイラル走査をし
ているが、このピッチは、2画素以上であっもよい。ピ
ッチを大きくすると重複測定点数が減少するが、この発
明では、同一測定点で複数の検出値が得られればよい。
また、実施例では、スパイラル走査を中心に説明してい
るが、この発明の走査は、スパイラル走査に限定される
ものではなく、Rθの同心円走査であってもよい。さら
にXY方向の二次元走査であってもよい。また、光ヘテ
ロダイン干渉測定装置の検出器としてラインセンサを使
用し、各画素を検出画素に対応させているが、複数の画
素を1個の光学センサとして複数の画素の平均値を各光
学センサの検出値とすることができる。さらに、ライン
センサではなく、二次元イメージセンサを用いることが
できる。この場合、二次元イメージセンサの矩形の複数
画素分を1区画として実施例におけるラインイメージセ
ンサのn画素の1画素に対応させて扱い、この1画素の
検出信号を1区画の複数画素の平均値として扱うことが
できる。
【0019】
【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明にあって
は、光ヘテロダイン干渉測定装置により波長レベルの高
い精度で副走査方向にn個光学センサを配列させて二次
元走査をして各検出素子対応に変位量を検出し、かつ、
副走査方向にn−mピッチで移動させることでm素子分
重複走査をする。このことで、1回のウエハ検査におい
て同一測定点で複数の測定値を採取することができる。
この複数の測定値の平均値を同一測定点で採ることで、
ウエハの回転数に応じた平均値を採取することができ
る。このようにして得た複数の測定値を平均化すること
により低い周波数でのノイズ除去が可能になり、測定値
における機械的な振動ノイズの影響を抑制することがで
き、検査の効率化を図ることができる。
は、光ヘテロダイン干渉測定装置により波長レベルの高
い精度で副走査方向にn個光学センサを配列させて二次
元走査をして各検出素子対応に変位量を検出し、かつ、
副走査方向にn−mピッチで移動させることでm素子分
重複走査をする。このことで、1回のウエハ検査におい
て同一測定点で複数の測定値を採取することができる。
この複数の測定値の平均値を同一測定点で採ることで、
ウエハの回転数に応じた平均値を採取することができ
る。このようにして得た複数の測定値を平均化すること
により低い周波数でのノイズ除去が可能になり、測定値
における機械的な振動ノイズの影響を抑制することがで
き、検査の効率化を図ることができる。
【図1】図1は、この発明のウエハフラットネス測定装
置の一実施例を示す構成図である。
置の一実施例を示す構成図である。
【図2】図2は、その処理のフローチャートである。
【図3】図3は、そのデータテーブルの説明図である。
【図4】図4は、周回対応部分平均化処理の説明図であ
る。
る。
【図5】図5は、平均値データテーブルの説明図であ
る。
る。
1…ウエハ、2…Rθテーブル、3…光ヘテロダイン干
渉測定装置、4…駆動回路、7…位相比較/変位量検出
器、6…アンプ、8…セレクタ、9…A/D変換回路
(A/D)、10…測定データ処理装置、11…MP
U、12…メモリ、12a…Rθ走査プログラム、12
b…データ採取プログラム、12c…同一検出位置平均
化プログラム,12d…平坦度検出プログラム、12e
…データテーブル、12f…平均値データテーブル、1
3…CRTディスプレイ、14…位相/距離変換回路、
15…インタフェース、16…ウエハRθ制御回路、1
7…バス。
渉測定装置、4…駆動回路、7…位相比較/変位量検出
器、6…アンプ、8…セレクタ、9…A/D変換回路
(A/D)、10…測定データ処理装置、11…MP
U、12…メモリ、12a…Rθ走査プログラム、12
b…データ採取プログラム、12c…同一検出位置平均
化プログラム,12d…平坦度検出プログラム、12e
…データテーブル、12f…平均値データテーブル、1
3…CRTディスプレイ、14…位相/距離変換回路、
15…インタフェース、16…ウエハRθ制御回路、1
7…バス。
フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA47 BB03 CC19 DD14 FF51 GG04 HH13 JJ02 JJ15 JJ22 JJ25 JJ26 LL17 LL34 LL36 LL37 LL46 MM04 MM07 PP13 QQ23 QQ42 SS13 UU06 4M106 AA01 BA04 CA24 DH01 DH12 DH32 DH37 DH60 DJ06
Claims (4)
- 【請求項1】光ヘテロダイン干渉測定装置を有するウエ
ハフラットネス測定装置であって、前記光ヘテロダイン
干渉測定装置にウエハ表面あるいは裏面の変位量を検出
する検出器として主走査方向と実質的に直交する副走査
方向に直線状に配列されたn個(nは3以上の整数)の
光学センサを有し、この光学センサのm個分(mは整数
であって、m<n)を副走査方向に重複させn−mピッ
チで移動させて前記ウエハを二次元走査してn個の前記
光学センサ対応にn個の測定データを得てこのn個の測
定データが得られた前記ウエハ上の各測定点に対応して
前記測定値を記憶する測定値採取手段と、この測定値採
取手段による測定点の重複走査により得られる前記ウエ
ハ上の同一測定点の複数の測定値の平均値を算出して前
記測定点対応に記憶する平均値算出手段と、この平均値
算出手段により算出された前記平均値に基づいて前記ウ
エハの平坦度を検出する平坦度検出手段とを備えるウエ
ハフラットネス測定装置。 - 【請求項2】さらに、n個の前記光学センサはn画素の
ラインセンサであり、前記二次元走査として前記主走査
方向が前記ウエハの円周方向であり、前記副走査方向が
前記ウエハの半径方向であり、前記ウエハの1回転にn
−m画素分のピッチで半径方向に移動するスパイラル走
査が行われる請求項1記載のウエハフラットネス測定装
置。 - 【請求項3】前記ラインセンサは、複数画素分を1個の
光学センサとして割当てて前記n個の光学センサに対応
付ける分の画素数を有するものであり、この1個の光学
センサの検出信号が前記複数画素の平均値である請求項
2記載のウエハフラットネス測定装置。 - 【請求項4】前記ラインセンサは、二次元イメージセン
サであり、矩形の複数画素分を1個の光学センサとして
割当てて前記n個の光学センサに対応付ける画素数を有
するものであり、この1個の光学センサの検出信号が前
記複数画素の平均値である請求項2記載のウエハフラッ
トネス測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3525999A JP2000234920A (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | ウエハフラットネス測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3525999A JP2000234920A (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | ウエハフラットネス測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000234920A true JP2000234920A (ja) | 2000-08-29 |
Family
ID=12436825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3525999A Pending JP2000234920A (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | ウエハフラットネス測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000234920A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009058382A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Advanced Mask Inspection Technology Kk | 多重スキャンによる画像取得方法、画像取得装置および試料検査装置 |
| JP2009080064A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-04-16 | Nuflare Technology Inc | パターン検査装置及びパターン検査方法 |
| JP2009128094A (ja) * | 2007-11-21 | 2009-06-11 | Nuflare Technology Inc | パターン検査装置及びパターン検査方法 |
| CN108061517A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-05-22 | 重庆大学 | 基于莫尔序列光栅的面结构光解相方法 |
| CN109360804A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-02-19 | 上海微松工业自动化有限公司 | 一种12吋晶圆用平整固定装置 |
| CN116989704A (zh) * | 2023-09-25 | 2023-11-03 | 苏州博宏源机械制造有限公司 | 一种晶圆片表面平整度综合检测方法,系统及存储介质 |
-
1999
- 1999-02-15 JP JP3525999A patent/JP2000234920A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009058382A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Advanced Mask Inspection Technology Kk | 多重スキャンによる画像取得方法、画像取得装置および試料検査装置 |
| JP2009080064A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-04-16 | Nuflare Technology Inc | パターン検査装置及びパターン検査方法 |
| JP2009128094A (ja) * | 2007-11-21 | 2009-06-11 | Nuflare Technology Inc | パターン検査装置及びパターン検査方法 |
| CN108061517A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-05-22 | 重庆大学 | 基于莫尔序列光栅的面结构光解相方法 |
| CN109360804A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-02-19 | 上海微松工业自动化有限公司 | 一种12吋晶圆用平整固定装置 |
| CN109360804B (zh) * | 2018-09-28 | 2023-02-10 | 上海微松工业自动化有限公司 | 一种12吋晶圆用平整固定装置 |
| CN116989704A (zh) * | 2023-09-25 | 2023-11-03 | 苏州博宏源机械制造有限公司 | 一种晶圆片表面平整度综合检测方法,系统及存储介质 |
| CN116989704B (zh) * | 2023-09-25 | 2023-12-01 | 苏州博宏源机械制造有限公司 | 一种晶圆片表面平整度综合检测方法,系统及存储介质 |
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