JPH037766Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、半導体集積回路のチツプ等、微小面
積の板状体と基準面とのなす傾斜角、又は該板状
体と基準面との離隔距離を測定するための装置に
関する。

半導体集積回路（IC，LSIなど、以下単にICと
略記する）は、一般に、セラミツク等のマウント
用台に、半導体チツプをろう付けして実装され
る。

近年、イメージセンサ用ICなどのように、光
感知素子を複数配列したICが多く製造され、半
導体チツプをマウント用台にろう付けする時の平
行度を、厳密に制御する必要が生じてきている。

また、たとえば、CCD（電荷結合デバイス）素
子を用いた固体撮像装置にあつては、CCDチツ
プは５×５mm程度の微小面積の板状体をなしてい
るうえ、チツプの表面約10μ程に離隔するフイル
タをチツプと平行に貼付けるため、貼付け前の準
備段階において、数10mm離れた位置に、前もつて
配置するためのＺ軸方向制御用の計測系が、貼合
せ装置には不可欠である。

ICのチツプ等微小面積で、かつ表面に数ミク
ロン程度の凹凸が形成された板状体について、そ
の板状体の平行度や、基準点からの距離を測定す
る場合、傾き測定と距離測定とを同時に行なうこ
とができれば好都合である。

本出願人は、かかる要望に応えるため、既に特
願昭58−28577号及び特願昭58−28578号におい
て、これらの板状体に対する基準面からの距離及
び傾斜を、同時に、かつ板状体の被測定面と非接
触で、精度高く測定しうる距離及び傾斜角測定装
置を提案している。

これらの装置においては、その目的からすれ
ば、光源として、LED等を使用することも可能
であるが、作動距離を長くとり、かつ被測定面と
非接触で測定するためには、より高いパワー密度
が必要であり、実際上、レーザー光源が最適であ
る。

しかし、かかる装置にレーザー光源を使用した
場合には、ICチツプ等の凹凸表面に薄膜として
現出する凹凸表面上のSiO₂や金属薄膜等の材質
の相違により、直線偏光したレーザー光が、薄膜
面（即ち、被測定面）に入射したとき、該薄膜面
での反射光の偏光状態が変化する。このような偏
光状態の変化は、反射光量の変化となり、反射光
軸上に配置されたビーム検知手段（例えばイメー
ジセンサ、半導体光位置検出素子（以下、PSD
という）など）についてみれば、入射光量の変化
による誤差となつて現われる。

すなわち、ビーム検知手段がイメージセンサで
ある場合、検知手段への入射光量が充分であると
きには、第２図ａに示すように、所定のコンパレ
ータレベルを超える部分を位置信号とすることに
より、正常な位置検出を行うことができるが、検
知手段への入射光量が上述の如き被測定面での偏
光状態の変化により減少したときには、第２図ｂ
に示すように、コンパレータレベルに変動を生
じ、検知される位置信号に誤差を生じることがあ
る。

また、検知手段がPSDである場合には、被測
定面での偏光状態の変化は、暗電流等の影響によ
る変化を生じ、同様に検知される位置信号の誤差
を生じる。さらに、被測定面での偏光状態の変化
が甚だしい場合には、位置測定不能となることが
ある。

本考案は、上記の問題点に鑑みてなされたもの
であり、その第１の目的とするところは、ICチ
ツプ等の板状体の表面に形成されたSiO₂や金属
薄膜等の変化に基づく被測定面における反射光の
偏光状態の変化が生じても、反射光軸上に配設さ
れた検知手段の受光面では、常に安定した入射光
量を得ることができる位置検出装置を提供するこ
とにある。本考案の第２の目的とするところは、
上記目的を達成するにあたつて、装置自体の構造
を簡易なものとし、しかもコンパクト化すること
にある。

上記目的は、被測定面上に直線偏光した光ビー
ムを照射する光源と、被測定面からの反射ビーム
の光軸上にあつて、被測定面と基準面とのなす傾
斜角、又は被測定面と基準面との間の離隔距離を
検知する検知手段と、前記光源と被測定面との間
の光軸上に配置された４分の１波長板とからな
り、前記光源から照射された光ビームを、前記４
分の１波長板によつて円偏光ビームとし、該円偏
光ビームの被測定面からの反射光を前記検知手段
で受光することにより、被測定面の位置測定する
ようにしたことを特徴とする被測定面の位置測定
装置を提供することにより達成される。

次に、本考案の位置測定装置の実施例につい
て、添付図面を参照しながら説明する。なお、本
考案は、以下の説明から明らかなように、被測定
面と基準面との間の離隔距離のみを測定する装
置、被測定面と基準面とのなす傾斜角のみを測定
する装置、特願昭58−28577号及び特願昭58−
28578号に示されている如き、被測定面と基準面
との離隔距離及び傾斜角を同時に測定する装置の
いずれにも適用できるものであるが、説明の便宜
上、光源から被測定面を経て検知手段に至る光学
系について述べる。

第１図は、本考案に係る位置測定装置の構成原
理を示す原理図である。

第１図において、１は例えばICチツプ等の被
測定試料であり、このチツプ表面には、ICパタ
ーンが形成され、該パターンの表面は、更に
SiO₂や金属薄膜等の表面処理をすることによつ
て、数μ程度の凹凸面となつているのが通常であ
る。

この被測定試料１の表面に対向して、光源２が
配置されており、該光源２は、十分なパワー密度
をもつたレーザー光源である。この実施例におい
ては、装置自体のコンパクト化を図る目的からレ
ーザーダイオードを使用している。

被測定試料１表面からの反射光軸上には、一次
元もしくは二次元イメージセンサ又はPSDから
なる検知手段３が、被測定試料１に対向して配設
されている。光源２と被測定試料１、及び被測定
試料１と検知手段３との間の光軸上には、それぞ
れ、図示の如く集光レンズ４及び結像レンズ５が
配置され、さらに、集光レンズ４と被測定試料１
との間の光軸上には、４分の１波長板６が配設さ
れている。

本考案に係る位置測定装置は、上述の構成を有
しており、光源２から照射される直線偏光したレ
ーザー光は、集光レンズ４（例えばコリメータレ
ンズ）により集光されるとともに、４分の１波長
板６によつて、円偏光の照射ビーム７とされて被
測定試料１表面上に集光する。そして、被測定試
料１表面からの反射ビーム８は、結像レンズ５を
介して、検知手段３の受光面上に結像される。

この際、被測定試料はICチツプであり、微細
パターンがその表面に施されている。そのため、
被測定試料に照射された光ビームは、回折され、
四方に飛散する。本考案の位置測定装置は、その
中のある特定の次数の反射光ビームのみを、検知
手段３の受光面上に導いている。

ところで、被測定試料であるICチツプの表面
には、コーテイングしたSiO₂や金属薄膜があり、
それらの厚み等には、多少のバラツキが存在して
いる。このため、照射光ビームに直線偏光を用い
た場合には、四方に飛散する回折光の各次数への
光量分配比に、大きなバラツキが生じることが、
実験により確認された。

本考案においては、レーザーダイオード２から
照射された直線偏光したレーザー光７を、照射光
軸上に配設した４分の１波長板６に入射させるこ
とにより、円偏光となるようにしており、これに
より、被測定試料１表面からの反射光量は、IC
パターン等の凹凸表面上にコーテイングした
SiO₂や金属薄膜等の変化にかかわらず、検知手
段３の受光面においては、ほぼ一定のものとする
ことができる。

上述の説明から明らかなように、本考案の位置
測定装置は、ICチツプ等の板状体の凹凸表面上
のコーテイング材質の変化に基づく被測定面での
反射光の偏光条件の変化にかかわりなく、反射光
軸上に配置された検知手段の受光面では、常に安
定した入射光量を得ることができ、従来装置にお
けるが如き被測定面での偏光状態の変化によつ
て、検知手段における受光光量の変動をきたすと
いう問題を解消することができる。

従つて、被測定試料の位置測定は、極めて精度
よく行うことができ、しかも、検知手段の受光面
への入射光量は、円偏光させることにより、一定
の範囲とすることができるため、位置検出不能と
いつた事態にも解消できる。

また、光源としてレーザーダイオードを使用す
ることができるとともに、円偏光を得るには、光
源と被測定試料との間に４分の１波長板を介在せ
しめるのみであるから、装置自体をコンパクト化
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案に係る位置検出装置の構成原
理を示す原理図である。第２図は、被測定面での
偏光状態の変化による入射光量の変化を比較して
示すグラフ図である。 １……被測定試料、２……光源、３……検知手
段、６……４分の１波長板。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 被測定面上に直線偏光した光ビームを照射する
   光源と、被測定面からの反射ビームの光軸上にあ
   つて、被測定面と基準面とのなす傾斜角、又は被
   測定面と基準面との間の離間距離を検知する検知
   手段と、前記光源と被測定面との間の光軸上に配
   置された４分の１波長板とからなり、前記光源か
   ら照射された光ビームを、前記４分の１波長板に
   よつて円偏光ビームとし、該円偏光ビームの被測
   定面からの反射光を、前記検知手段で受光するこ
   とにより、被測定面の位置を測定するようにした
   ことを特徴とする被測定面の位置測定装置。