(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各読み取りから少なくとも１つの概略厚さ値（ＲＴＷ）を得て、結果的に複数の概略厚さ値（ＲＴＷ）を得るために、光学干渉法により物体の厚さ（Ｔ）の複数回の読み取りを行う工程と、
前記複数の概略厚さ値（ＲＴＷ）を分析することにより、前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の実際値を決定する工程と、
を備えた、物体（２）の厚さ（Ｔ）を干渉法により光学的に計測する方法であって、
前記概略厚さ値（ＲＴＷ）の所定のばらつき区間における前記概略厚さ値（ＲＴＷ）の度数を求める工程と、
互いに対して近接した値である複数の概略厚さ値（ＲＴＷ）の限定されたセットであって、その度数の積分又は合計が絶対最大値を表すという限定されたセットを特定する工程と、
前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の前記実際値を、前記限定されたセットの値に属する複数の概略厚さ値（ＲＴＷ）を平均化して決定する工程と、
を備え、
前記ばらつき区間の前記概略厚さ値（ＲＴＷ）の度数を求める工程は、
前記概略厚さ値（ＲＴＷ）の度数密度を示す連続関数（Ｆ（ＲＴＷ））を求める工程を含んでおり、
前記互いに対して近接した値である複数の概略厚さ値（ＲＴＷ）の限定されたセットは、限定された区間を規定しており、
前記度数の積分又は合計は、前記限定された区間における前記連続関数（Ｆ（ＲＴＷ））の積分として規定されている
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
各読み取りから少なくとも１つの概略厚さ値（ＲＴＷ）を得て、結果的に複数の概略厚さ値（ＲＴＷ）を得るために、光学干渉法により物体の厚さ（Ｔ）の複数回の読み取りを行う工程と、
前記複数の概略厚さ値（ＲＴＷ）を分析することにより、前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の実際値を決定する工程と、
を備えた、物体（２）の厚さ（Ｔ）を干渉法により光学的に計測する方法であって、
前記概略厚さ値（ＲＴＷ）の所定のばらつき区間における前記概略厚さ値（ＲＴＷ）の度数を求める工程と、
互いに対して近接した値である複数の概略厚さ値（ＲＴＷ）の限定されたセットであって、その度数の積分又は合計が絶対最大値を表すという限定されたセットを特定する工程と、
前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の前記実際値を、前記限定されたセットの値に属する複数の概略厚さ値（ＲＴＷ）を平均化して決定する工程と、
を備え、
前記ばらつき区間における前記概略厚さ値（ＲＴＷ）の複数の厚さ階級（Ｃ）を決定する工程を更に含んでおり、
前記ばらつき区間の前記概略厚さ値（ＲＴＷ）の度数を求める工程は、各厚さ階級（Ｃ）毎にどのくらいの頻度で概略厚さ値（ＲＴＷ）が当該厚さ階級（Ｃ）に該当するかを示す対応度数（Ｆ）を決定するように、前記概略厚さ値（ＲＴＷ）を分類する工程を含んでおり、
前記方法は、１又はそれ以上の近接する厚さ階級（Ｃ）からなる厚さ階級（Ｃ）のグループであって、当該グループにおける前記対応度数（Ｆ）の和が絶対最大値を表す前記度数の積分又は合計を規定するという優勢グループ（Ｇｍａｘ）を決定する工程を更に備え、
前記互いに対して近接した値である複数の概略厚さ値（ＲＴＷ）の限定されたセットは、前記厚さ階級（Ｃ）の優勢グループ（Ｇｍａｘ）により規定される
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
前記厚さ階級（Ｃｍａｘ）の優勢グループ（Ｇｍａｘ）において、最大度数（Ｆｍａｘ）を有する厚さ階級（Ｃ）を決定する工程と、
前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の前記実際値を、前記最大度数（Ｆｍａｘ）を有する前記厚さ階級（Ｃｍａｘ）に属する前記概略厚さ値（ＲＴＷ）の平均値として決定する工程と、
を更に備えたことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の前記実際値を、前記互いに対して近接した値である複数の概略厚さ値（ＲＴＷ）の限定されたセットに属する全ての概略厚さ値（ＲＴＷ）を平均することにより決定する工程
を更に備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の前記実際値の最小値（Ｔｍｉｎ）及び最大値（Ｔｍａｘ）を決定する工程、すなわち、前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の前記実際値の変動域の振幅（ΔＴ）を、前記互いに対して近接した値である複数の概略厚さ値（ＲＴＷ）の限定されたセットに属する概略厚さ値（ＲＴＷ）の最小値及び最大値の関数、すなわちΔＴ＝Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎとして決定する工程
を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の連続的な計測を行う工程と、
前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の前記実際値の最小値（Ｔｍｉｎ）及び最大値（Ｔｍａｘ）を決定する工程、すなわち、前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の前記実際値の変動域の振幅（ΔＴ）を、前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の連続的な計測によって決定された当該物体（２）の厚さ（Ｔ）の前記実際値の最小値及び最大値の関数、すなわちΔＴ＝Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎとして決定する工程と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の前記連続的な計測を行う間、前記物体を回転軸（６）の周りに回転させる工程と、
前記回転軸（６）の周りの前記物体（２）の完全な一回転の間中ずっと前記連続的な計測が行われるというように、前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の前記連続的な計測を行う工程と、
を更に備えたことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の前記実際値を含む検索区間を特定する最小リジェクト閾値（Ｒｍｉｎ）及び最大リジェクト閾値（Ｒｍａｘ）を設定する工程と、
前記最小リジェクト閾値（Ｒｍｉｎ）よりも小さいか或いは前記最大リジェクト閾値（Ｒｍａｘ）よりも大きい全ての概略厚さ値（ＲＴＷ）を除去する工程と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
公知の加工処理によって前記物体（２）の厚さ（Ｔ）を漸次的に低減させるように前記物体（２）の表面を加工する工程と、
前記最小リジェクト閾値（Ｒｍｉｎ）及び前記最大リジェクト閾値（Ｒｍａｘ）を、前記物体（２）の前記表面加工の進行状態の関数として下記の式により随時更新する工程と、
を更に備えたことを特徴とする請求項８に記載の方法。
［１］Ｒｍｉｎ（ｔ）＝ＴＰＣ−ＶＡ×（ｔ−ｔＰＣ）−ＭＳＣ
［２］Ｒｍａｘ（ｔ）＝ＴＰＣ−ＶＡ×（ｔ−ｔＰＣ）＋ＭＳＣ
ここで、Ｒｍｉｎ（ｔ）は時点ｔにおける最小リジェクト閾値、Ｒｍａｘ（ｔ）は時点ｔにおける最大リジェクト閾値、ＴＰＣは制御時点ｔＰＣにおける半導体材料のスライス２の厚さＴの値、ｔＰＣは制御時点、ＶＡは材料除去速度、ＭＳＣは材料の理論的除去値と材料の実際除去値との間の最大偏差（通常実験により予め設定されている）、を表す。
【請求項１０】
前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の計測を連続して行う工程と、
前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の最新の計測に使用される前記最小リジェクト閾値（Ｒｍｉｎ）及び前記最大リジェクト閾値（Ｒｍａｘ）を、前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の前回の計測の最後に決定された当該物体（２）の厚さ（Ｔ）の前記実際値の関数として下記の式により更新する工程と、
を更に備えたことを特徴とする請求項８に記載の方法。
［３］Ｒｍｉｎ−ｉ＝Ｔｉ−１−（ΔＴｉ−１／２）×（１＋ＫＳ）
［４］Ｒｍａｘ−ｉ＝Ｔｉ−１＋（ΔＴｉ−１／２）×（１＋ＫＳ）
ここで、Ｒｍｉｎ−ｉは半導体材料のスライス２の厚さＴのｉ回目の計測に使用される最小リジェクト閾値、Ｒｍａｘ−ｉは半導体材料のスライス２の厚さＴのｉ回目の計測に使用される最大リジェクト閾値、Ｔｉ−１は（ｉ−１）回目の計測の最後に決定された半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値、ΔＴｉ−１は（ｉ−１）回目の計測の最後に決定された半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値の変動域の振幅、ＫＳは安全係数を表す。
【請求項１１】
前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の各計測毎に、前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の前記実際値の変動域の振幅（ΔＴ）を決定する工程と、
前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の最新の計測に使用される前記最小リジェクト閾値（Ｒｍｉｎ）及び前記最大リジェクト閾値（Ｒｍａｘ）を、それぞれ、前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の前回の計測の最後に決定された当該物体（２）の厚さ（Ｔ）の前記実際値から、当該物体（２）の厚さ（Ｔ）の前回の計測の最後に決定された当該物体（２）の厚さ（Ｔ）の前記実際値の変動域の前記振幅（ΔＴ）の半分の値を引き、且つ、前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の前回の計測の最後に決定された当該物体（２）の厚さ（Ｔ）の実際値に、当該物体（２）の厚さ（Ｔ）の前回の計測の最後に決定された当該物体（２）の厚さ（Ｔ）の前記実際値の変動域の前記振幅（ΔＴ）の半分の値を加算することにより設定する工程と、
を更に備えたことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
各読み取りから少なくとも１つの概略厚さ値（ＲＴＷ）を得て、結果的に複数の概略厚さ値（ＲＴＷ）を得るために、光学干渉法により物体の厚さ（Ｔ）の複数回の読み取りを行う工程と、
前記複数の概略厚さ値（ＲＴＷ）を平均化することにより、前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の実際値を決定する工程と、
前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の前記実際値を含む検索区間を規定する最小リジェクト閾値（Ｒｍｉｎ）及び最大リジェクト閾値（Ｒｍａｘ）を設定する工程と、
前記最小リジェクト閾値（Ｒｍｉｎ）より小さいか或いは前記最大リジェクト閾値（Ｒｍａｘ）より大きい全ての概略厚さ値（ＲＴＷ）を除去する工程と、
を備えた、物体（２）の厚さ（Ｔ）を漸次的に低減させる物体（２）の表面加工中に、当該物体（２）の厚さ（Ｔ）を干渉法により光学的に計測する方法であって、
前記最小リジェクト閾値（Ｒｍｉｎ）及び前記最大リジェクト閾値（Ｒｍａｘ）を、前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の漸次的な低減の関数として随時更新する工程、
を備え、
前記物体（２）の厚さ（Ｔ）を漸次的に低減させる前記物体（２）の表面加工は、公知の加工方法に従って行われ、
前記方法は、
前記物体（２）の表面加工の進行状態を、加工法則（machining law）の関数として決定する工程と、
前記最小リジェクト閾値（Ｒｍｉｎ）及び前記最大リジェクト閾値（Ｒｍａｘ）を、前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の漸次的な低減の関数としての前記物体（２）の表面加工の進行状態の関数として下記の式により随時更新する工程と、
を更に備えたことを特徴とする方法。
［１］Ｒｍｉｎ（ｔ）＝ＴＰＣ−ＶＡ×（ｔ−ｔＰＣ）−ＭＳＣ
［２］Ｒｍａｘ（ｔ）＝ＴＰＣ−ＶＡ×（ｔ−ｔＰＣ）＋ＭＳＣ
ここで、Ｒｍｉｎ（ｔ）は時点ｔにおける最小リジェクト閾値、Ｒｍａｘ（ｔ）は時点ｔにおける最大リジェクト閾値、ＴＰＣは制御時点ｔＰＣにおける半導体材料のスライス２の厚さＴの値、ｔＰＣは制御時点、ＶＡは材料除去速度、ＭＳＣは材料の理論的除去値と材料の実際除去値との間の最大偏差（通常実験により予め設定されている）、を表す。
【請求項１３】
各読み取りから少なくとも１つの概略厚さ値（ＲＴＷ）を得て、結果的に複数の概略厚さ値（ＲＴＷ）を得るために、光学干渉法により物体の厚さ（Ｔ）の複数回の読み取りを行う工程と、
前記複数の概略厚さ値（ＲＴＷ）を平均化することにより、前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の実際値を決定する工程と、
前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の前記実際値を含む検索区間を規定する最小リジェクト閾値（Ｒｍｉｎ）及び最大リジェクト閾値（Ｒｍａｘ）を設定する工程と、
前記最小リジェクト閾値（Ｒｍｉｎ）より小さいか或いは前記最大リジェクト閾値（Ｒｍａｘ）より大きい全ての概略厚さ値（ＲＴＷ）を除去する工程と、
を備えた、物体（２）の厚さ（Ｔ）を漸次的に低減させる物体（２）の表面加工中に、当該物体（２）の厚さ（Ｔ）を干渉法により光学的に計測する方法であって、
前記最小リジェクト閾値（Ｒｍｉｎ）及び前記最大リジェクト閾値（Ｒｍａｘ）を、前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の漸次的な低減の関数として下記の式により随時更新する工程を備え、
［１］Ｒｍｉｎ（ｔ）＝ＴＰＣ−ＶＡ×（ｔ−ｔＰＣ）−ＭＳＣ
［２］Ｒｍａｘ（ｔ）＝ＴＰＣ−ＶＡ×（ｔ−ｔＰＣ）＋ＭＳＣ
ここで、Ｒｍｉｎ（ｔ）は時点ｔにおける最小リジェクト閾値、Ｒｍａｘ（ｔ）は時点ｔにおける最大リジェクト閾値、ＴＰＣは制御時点ｔＰＣにおける半導体材料のスライス２の厚さＴの値、ｔＰＣは制御時点、ＶＡは材料除去速度、ＭＳＣは材料の理論的除去値と材料の実際除去値との間の最大偏差（通常実験により予め設定されている）、を表す、
前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の連続的な計測を行う工程と、
前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の最新の計測に使用される前記最小リジェクト閾値（Ｒｍｉｎ）及び前記最大リジェクト閾値（Ｒｍａｘ）を、前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の前回の計測の最後に決定された当該物体（２）の厚さ（Ｔ）の前記実際値の関数として下記の式により更新する工程と、
を更に備えたことを特徴とする方法。
［３］Ｒｍｉｎ−ｉ＝Ｔｉ−１−（ΔＴｉ−１／２）×（１＋ＫＳ）
［４］Ｒｍａｘ−ｉ＝Ｔｉ−１＋（ΔＴｉ−１／２）×（１＋ＫＳ）
ここで、Ｒｍｉｎ−ｉは半導体材料のスライス２の厚さＴのｉ回目の計測に使用される最小リジェクト閾値、Ｒｍａｘ−ｉは半導体材料のスライス２の厚さＴのｉ回目の計測に使用される最大リジェクト閾値、Ｔｉ−１は（ｉ−１）回目の計測の最後に決定された半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値、ΔＴｉ−１は（ｉ−１）回目の計測の最後に決定された半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値の変動域の振幅、ＫＳは安全係数を表す。
【請求項１４】
前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の各計測毎に、当該物体（２）の厚さ（Ｔ）の前記実際値の変動域の振幅（ΔＴ）を決定する工程と、
前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の最新の計測に使用される前記最小リジェクト閾値（Ｒｍｉｎ）及び前記最大リジェクト閾値（Ｒｍａｘ）を、それぞれ、前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の前回の計測の最後に決定された当該物体（２）の厚さ（Ｔ）の前記実際値から、当該物体（２）の厚さ（Ｔ）の前回の計測の最後に決定された当該物体（２）の厚さ（Ｔ）の前記実際値の変動域の前記振幅（ΔＴ）の半分の値を引き、且つ、前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の前回の計測の最後に決定された当該物体（２）の厚さ（Ｔ）の前記実際値に、当該物体（２）の厚さ（Ｔ）の前回の計測の最後に決定された当該物体（２）の厚さ（Ｔ）の前記実際値の変動域の前記振幅（ΔＴ）の半分の値を加算することにより、設定する工程と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記複数の概略厚さ値（ＲＴＷ）の複数の厚さ階級（Ｃ）を決定する工程と、
各厚さ階級（Ｃ）毎にどのくらいの頻度で前記概略厚さ値（ＲＴＷ）が当該厚さ階級（Ｃ）に該当するかを示す対応度数（Ｆ）を決定するように、前記概略厚さ値（ＲＴＷ）を分類する工程と、
１又はそれ以上の近接する厚さ階級（Ｃ）からなる厚さ階級（Ｃ）のグループであって、当該グループにおける前記対応度数（Ｆ）の和が絶対最大値を規定するという優勢グループ（Ｇｍａｘ）を決定する工程と、
前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の前記実際値を、厚さ階級（Ｃ）の前記優勢グループ（Ｇｍａｘ）に属する前記概略厚さ値（ＲＴＷ）の関数として決定する工程と、を更に備えたことを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の前記実際値を、厚さ階級（Ｃ）の前記優勢グループ（Ｇｍａｘ）に属する全ての概略厚さ値（ＲＴＷ）を平均することにより決定する工程を更に備えたことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
概略厚さ値（ＲＴＷ）の利用可能な概略厚さ値の総数と比較した少なくとも１つの前記最小リジェクト閾値（Ｒｍｉｎ）及び前記最大リジェクト閾値（Ｒｍａｘ）を用いたリジェクト基準を決定する工程と、
前記リジェクト基準に適合しない全ての概略厚さ値を除去する工程と、
利用可能な概略厚さ値（ＲＴＷ）の総数と比較して前記リジェクト基準に適合する概略厚さ値（ＲＴＷ）の個数を表す受容可能百分率（Ａ％）を決定する工程と、
前記受容可能百分率（Ａ％）が代表閾値（ＲＴ）より大きい場合のみ、前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の前記実際値を決定する工程と、
を更に備えたことを特徴とする請求項８乃至１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記物体（２）の厚さ（Ｔ）の連続的な計測を行う工程であって、各計測は、光学干渉法により行われ計測区間の範囲内である前記物体の厚さ（Ｔ）の所定の一定個数の読取値を使用する工程と、
干渉法により行われた前記物体の厚さ（Ｔ）の多数の読取値が先行する計測の最後の部分と後続する計測の最初の部分との両方に属するというように、連続する２度の計測の間において、時間の経過とともに前記計測区間を当該計測区間それ自身の長さよりも小さい長さだけ移す工程と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記物体（２）は、半導体材料のスライスである、請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
物体（２）の厚さ（Ｔ）を干渉法により光学的に計測する装置であって、
各読み取りから少なくとも１つの概略厚さ値（ＲＴＷ）と結果的に複数の概略厚さ値（ＲＴＷ）とを得るために、複数回の前記物体の厚さ（Ｔ）の読み取りを行う、干渉法により厚さ計測を行う計測装置（１１）と、
請求項１乃至１９のいずれか一項に記載された計測方法を実施する処理ユニット（１３）と、
を備えたことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の厚さを干渉法により光学的に計測する方法及び装置に関する。
【０００２】
本発明は、本明細書において一般性を欠くことなく明示的に言及される、半導体材料（典型的には、シリコン）からなるスライス又はウエハの厚さを干渉法により光学的に計測するために有利に適用され得る。
【背景技術】
【０００３】
例えば半導体材料からなる集積回路や他の電子部品を得るために、半導体材料のスライスが加工される。特に、半導体材料のスライスが非常に薄い場合、この半導体材料のスライスは、より優れた機械的頑強性、したがって扱い易さを提供する役目を果たす（典型的には、プラスチック材料又はガラスで作られた）支持層に載置される。
【０００４】
一般に、均一且つ所望の値に等しい厚さにするために、半導体材料のスライスを研削及び研磨することにより機械的に加工することが必要である。このような半導体材料のスライスを機械的に加工する局面において、所望の値が正確に得られたことを保証するために、厚さが計測されなくてはならない。
【０００５】
半導体材料のスライスの厚さを計測するために、加工中の半導体材料のスライスの上面に接触する機械的な感触器を有する計量ヘッドを使用することが知られている。
【０００６】
このような計測技術は、機械的な感触器との機械的接触を原因として、計測中に半導体材料のスライスに損傷を与えることがあり得るうえに、非常に薄い厚さ（典型的には、１００ミクロン未満）を計測することができない。
【０００７】
半導体材料のスライスの厚さを計測するために、容量プローブ、誘導プローブ（渦電流プローブまたは他のタイプのプローブ）、又は超音波プローブ、を使用することが知られている。これらの計測技術は非接触式であり、このため、計測中に半導体材料のスライスを損傷させることがなく、支持層がある時であっても半導体材料の厚さを計測し得る。しかしながら、これらの技術は、計測可能な寸法及び実現可能な最高分解能の両者において限界がある。
【０００８】  前述された計測技術の限界を克服するために、光学プローブや干渉法による計測が用いられている。例えば、国際公開第ＷＯ２００９０１３２３１Ａ１号で公開された国際特許出願、米国特許番号ＵＳ６４３７８６８Ａ１号、ＪＰ０８２１６０１６Ａ号で公開された日本国特許出願は、半導体材料のスライスの厚さを光学的に計測する装置を開示している。【特許文献１】国際公開第２００９／０１３２３１号
【特許文献２】米国特許第６４３７８６８号明細書
【特許文献３】特開平８−２１６０１６号公報
【０００９】
公知の装置のうちのいくつかは、放射光源を備えており、多くの場合、放射光は赤外線である。なぜならば、現在使用されている半導体材料はシリコンをベースとしており、シリコンは赤外線に対して十分に透過性を有しているからである。或いは、放射光は、特に薄い厚さの計測を可能にするより広いスペクトルを有している。放射された放射光は、低い干渉性と特定の帯域内における複数の波長とを特徴とする。そのような装置は、分光計と、光学プローブと、を更に備えている。当該光学プローブは、前記放射光源及び前記分光計に光ファイバを介して接続されており、計測されるべき半導体材料のスライスに対面する。また、当該光学プローブには、計測されるべき半導体材料のスライス上に、放射光源から放射された放射光を集中させ、且つ計測されるべき半導体材料のスライスにより反射された放射光を集光するためのレンズが設けられている。外面により反射された放射光と、計測されるべき半導体材料のスライス内に存在し得る光学的不連続面により反射された放射光と、の干渉に起因する組合せのスペクトル分析は、分光計により行われる。半導体材料のスライスにより反射された放射光の干渉に起因する組合せのこのようなスペクトル分析から、放射光により横断された光学的に均質な材料からなる１以上の層の厚さの寸法を決定することができる。
【００１０】
しかしながら、前述の分析は、組み合わされた反射放射光の進路を決定することができない。換言すれば、これらの組合せは、半導体材料のスライスの外面上及び後者の内部の各光学的不連続面上で発生した複数の反射の最終結果である。
【００１１】
しかしながら、公知の装置においては、光学プローブと反射を引き起こす各不連続面との間の距離を直接的又は間接的に計測するために、反射放射光の組合せの中に存在し得る情報を用いることは、不可能である。したがって、半導体材料のスライスにより反射された放射光の組合せについての分析は、光学的不連続面の対の間に置かれた層の厚さの寸法を決定することは可能にするけれども、この厚さの寸法が割り当てられるべき半導体材料のスライスの一部を決定すること（すなわち、厚さの寸法を、２回横断された第一の層に割り当てるべきなのか、ｎ回横断された第一の層に割り当てるべきなのか、第二又は第三の層に割り当てるべきなのか、或いは第二の層に追加された第一の層に割り当てるべきなのか、等を決定すること）は、不可能である。
【００１２】
各測定（reading）において、それは、分析される半導体材料のスライスにより反射された単一の放射光だけでなく、半導体材料のスライスにより反射された複数の放射光のビームも、である。したがって、複数の異なる厚さの寸法が決定されるが、各厚さの寸法を半導体材料のスライスの特定の部分ないし層に割り当てることは、不可能である。しかしながら、各測定値（reading）に対して、例えば特定の光強度と全体の光強度との比率に基づいて、対応質係数を決定することが、可能である。実は、この質係数は、関連する読取値が計測すべき厚さに対応しているということを示唆する手掛かりのひとつである。
【００１３】
半導体材料のスライスの厚さを干渉法により光学的に計測する公知の装置は、各読み取りにおいて、厚さの概略値と関連する質係数とを提供する。この質係数に基づいて厚さの概略値が概ね決められる。本装置により提供される全ての概略厚さ値のうち、どの厚さの概略値が半導体材料のスライスの第一の層（すなわち、半導体材料で作られ、磨き作業の研磨にさらされ、その厚さが計測されるべき、最も外側の層）に対応するかを特定するのに成功するために、公知の装置は、比較的多数の連続する読取値（典型的には、少なくとも数十個の連続読取値）を分析する認定アルゴリズムを使用している。
【００１４】
このような公知の認定アルゴリズムは、各読み取りに対して、最大質係数を有する概略厚さ値のみを考慮する。次に、最小質閾値より小さい質係数を有する全ての概略厚さ値と、最小リジェクト閾値より小さいか又は最大リジェクト閾値より大きい全ての概略厚さ値が拒絶される−リジェクト閾値は、所望の厚さ値が存在しなければならない範囲を規定している−。最後に、所望厚さ値（すなわち、半導体材料で作られた最も外側の層の厚さの寸法）が、残りの概略厚さ値を平均することにより決定され得る。
【００１５】
しかしながら、前述のような公知の認定アルゴリズムのうちのいくつかは、数々の不都合を有している。
【００１６】
第一に、前述の認定アルゴリズムの精度は、最適ではなく時間とともに大きく変化し得る。すなわち、認定アルゴリズムは、所望の厚さ値に類似する無関係な厚さ値がない時には正確であるが、所望の厚さ値に類似する無関係な厚さ値がある時には精度がかなり低くなる。
【００１７】
更に、容認可能な精度を得るために、最小質閾値及び読取値により提供された厚さ値を切り捨てるためのリジェクト閾値の選択をする際に、特別な注意が払われなければならない。換言すれば、全ての状況に当てはまる最小質閾値やリジェクト閾値というものはなく、毎回、最小質閾値とリジェクト閾値とを特定の現行状況に適合させる必要がある。
【００１８】
したがって、最小質閾値及びリジェクト閾値の選択には、毎回、事前の読み取りにより提供される概略厚さ値を分析することができる経験豊かなオペレータの介入を必要とする。
【００１９】
経験豊富なオペレータの介入は通常のことであり、研究室での読み取りにおいては容認されるものであるが、連続製造中の製造ラインにおいて実施される計測においては不可能である。
【発明の概要】
【００２０】
本発明の目的は、前述の不都合を克服し、同時に簡単且つ安価に実現され得る、物体の厚さを干渉法により光学的に計測する方法及び装置を提供することである。
【００２１】
本発明は、添付の特許請求の範囲に記載された請求項の内容による物体の厚さを光学的に計測する方法及び装置を提供する。
【００２２】
本発明を、非制限的な例として示される添付図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】半導体材料のスライスの厚さを干渉法により光学的に計測する装置を含む、半導体材料のスライスを機械的に加工する工作機械の簡略図であって、明確を期すために一部を省いた図。
【図２】厚さの計測が実施されている最中の、図１の半導体材料のスライスの簡略断面図。
【図３】半導体材料のスライスの厚さの計測工程の一部として読み取られた複数の概略厚さ値の分布を示すグラフ図。
【図４Ａ】図３におけるグラフの概略厚さ値の度数の分布を表す曲線。
【図４Ｂ】多数の厚さ階級に分割された図３におけるグラフの概略厚さ値と相対度数とを示すヒストグラムであって、どれほどの頻度で概略厚さ値が当該各厚さ階級に該当するかを大まかに示すヒストグラム。
【図５】図４Ｂにおけるヒストグラムの詳細を尺度を拡大して示す図。
【図６】半導体材料のスライスの厚さの計測中に使用される最小リジェクト閾値と最大リジェクト閾値との経時的変化を示すグラフ。
【図７Ａ】一連の厚さ階級と相対度数とを示すヒストグラムの経時的変化を表示する図。
【図７Ｂ】一連の厚さ階級と相対度数とを示すヒストグラムの経時的変化を表示する図。
【図７Ｃ】一連の厚さ階級と相対度数とを示すヒストグラムの経時的変化を表示する図。
【図７Ｄ】一連の厚さ階級と相対度数とを示すヒストグラムの経時的変化を表示する図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１において、参照符号１は、例えば半導体材料のスライス等の物体２を、半導体材料のスライス２上で当該材料の表面を徐々に除去する研削加工を行うために、機械的に加工する工作機械を全体的に示す。図２に示すように、半導体材料のスライス２は、より高い機械的頑強性、したがって扱い易さを提供する役目を果たす（典型的にはプラスチック材料又はガラスから作られる）支持層３上に載置されている。本明細書には説明されない他の実施の形態において、支持層３は、省略される。
【００２５】
工作機械１は、鉛直回転軸６の周りに回転するように設けられた電動式回転テーブル５を有する支持器４を備えている。半導体材料のスライス２は、回転テーブル５の上に配置され、例えば吸引力により回転テーブル５に接触している。さらに、工作機械１は、操作器８を有する加工ヘッド７を備えている。操作器８は、研削工具９を鉛直回転軸１０の周りに回転させ、且つ研削工具９を回転軸１０に沿って鉛直方向に移動させるように、研削工具９を支持している。
【００２６】
工作機械１は、半導体材料のスライスの厚さＴ（図２に示す）を干渉法により光学的に計測する計測装置１１を備えている。計測装置１１は、例えば、国際公開第ＷＯ２００９０１３２３１Ａ１号で公開された国際特許出願において記載されたタイプの計測装置である。計測装置１１の更に詳細な説明のために、当該文献が参照される。計測装置１１は、放射光源と、分光計と、光学プローブと、を有している。光学プローブは、光ファイバによって、放射光源及び分光計に接続されており、検査されるべき半導体材料のスライス２に対面する。また、光学プローブには、回転テーブル５上に載置された検査されるべき半導体材料のスライス２上に、放射光の光線１２を集中させ、且つ検査されるべき半導体材料のスライス２により反射された放射光を集光するためのレンズを有している。分光計により、半導体材料のスライス２により反射された放射光間の干渉に起因する組合せのスペクトルが、分析される。このようなスペクトル分析から、反射された放射光により横断された材料の厚さの寸法を決定することができる。
【００２７】
放射光源から放射される放射光は、多くの場合赤外線である。なぜなら、現在使用されている半導体材料はシリコンをベースとしており、シリコンは赤外線に対して十分に透過性を有しているからである。或いは、放射光は、特に薄い厚さを計測するために、より広いスペクトルを有している。放射された放射光の光線は、低い干渉性と所定の帯域の範囲内における複数の波長とを特徴とする。
【００２８】
半導体材料のスライス２の厚さＴの読取値を計測装置１１から受け取って計測装置１１によって提供された半導体材料のスライスの厚さＴとして読み取られたこれらの値を利用するために、工作機械１は、計測装置１１に接続された処理装置１３を備え、以下に述べる方法に従って半導体材料のスライスの厚さＴの実際値を決定する。したがって、計測装置１１と処理装置１３とは、半導体材料のスライス２の厚さを干渉法により光学的に計測する装置を構成する。
【００２９】
また、工作機械１は、制御装置１４を備えている。制御装置１４は、半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値を処理装置１３から受け取って、支持器４と加工ヘッド７とを制御することにより、回転テーブル５の回転速度と研削工具９の回転速度と研削工具９の鉛直方向の位置とを調節することにより、半導体材料のスライス２の研削加工を制御する。
【００３０】
特に、制御装置１４は、予め規定されたそれ自体公知の加工処理に従って、半導体材料のスライス２の研削加工を制御する。一般に、この加工処理によれば、材料の除去速度（単位時間における除去された材料の厚さ）は、半導体材料のスライス２の厚さＴが所望の値に近づくのに伴って次第に低下される。研削加工による半導体材料のスライス２の厚さＴの経時的変化の仕方の一例を、図６に示す。図６は、どのように半導体材料のスライス２の厚さＴが加工当初は迅速に減少し、研削加工の終了頃にはこれよりずっと緩慢に減少していくか、を示している。
【００３１】
半導体材料のスライス２の厚さＴの各読み取りにおいて、半導体材料のスライス２の外面により反射された放射光と、半導体材料のスライス２の内部に存在し得る光学的不連続面により反射された放射光と、の干渉に起因する組合せのスペクトルが、分光計を用いて分析される。このようなスペクトル分析から、放射光が横断した光学的に均質の材料からなる１以上の層の厚さの寸法を決定することができる。特に、反射された放射光間の干渉に起因する組合せのスペクトルのこのような分析から始まって、計測装置１１は、一般に互いに異なる複数の概略的な厚さ値ＲＴＷを決定する。
【００３２】
実際には、半導体材料のスライス２により反射された放射光間の干渉に起因する組合せの分析から始まって、計測装置１１は、反射された放射光が横断した材料の厚さの寸法を決定することができるが、計測装置１１は、反射された放射光が実際に辿った道筋を決定することはできない。
【００３３】
換言すれば、前述された組合せは、半導体材料のスライス２の外面上で、及び各光学的不連続面において半導体材料のスライス２の内部で発生した複数の反射の最終結果である放射光により生み出されるが、公知の装置においては、反射された放射光の組合せの中に存在し得る情報を用いて、直接的又は間接的に、光学プローブと反射を引き起こした各不連続面との間の距離を計測することはできない。したがって、半導体材料のスライス２により反射された放射光の組合せの分析は、光学的不連続面の対の間に配置された層の厚さの寸法を決定することはできるけれども、この厚さの寸法が割り当てられるべき半導体材料のスライス２の層又はその一部を決定すること（すなわち、厚さの寸法が、２回横断された第一の層に割り当てられるべきか、ｎ回横断された第一の層に割り当てられるべきか、第二又は第三の層に割り当てられるべきか、或いは第二の層に追加された第一の層に割り当てられるべきか等を決定すること）はできない。
【００３４】
好適な実施の形態によれば、計測装置１１は、各概略厚さ値ＲＴＷについて、例えば特定の光強度と全体の光強度との間の比率に基づいて、対応質係数ＭＦを定めることができる。実は、この質係数は、関連する読取値が計測されるべき厚さに対応しているということを示唆する手掛かりのひとつなのである。各読み取りの最後に、計測装置１１は、決定された全ての概略厚さ値ＲＴＷを、利用可能な対応質係数ＭＦの関数として整理し、処理装置１３に、最大質係数を有する概略厚さ値ＲＴＷを３つだけ提供する。
【００３５】
半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値を決定するために、処理装置１３は、計測装置１１により読み取られた複数の連続する読取値（典型的には、半導体材料のスライス２の完全な一回転に対応する読取値の数）を使用し、したがって、複数の連続する概略厚さ値ＲＴＷを考慮する（例えば、前述のように、計測装置１１により行われる各読み取りにより、３つの概略厚さ値ＲＴＷに、関連する質係数ＭＦが定められ得る）。例として、図３は、計測装置１１により実行された複数の連続する読み取りにより定められた複数の概略厚さ値ＲＴＷの分布を示すグラフである（図３において、縦軸は、ミクロン単位の厚さ値を表しており、横軸は、ミリ秒単位の時間を表している）。
【００３６】
更なる例示として、スライス２が約３００ＲＰＭの速度で回転し、計測装置が４ＫＨｚのデータ捕捉周波数を有する適用例において、処理された読取値の数は、８００個であり、これは、−３つの値ＲＴＷが各読取値に対して提供される前述の場合において−２４００個の概略厚さ値ＲＴＷに対応する。
【００３７】
処理装置１３は、半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値を、計測装置１１により行われた複数の連続する読み取りにより提供された複数の概略厚さ値ＲＴＷを分析することにより決定することができる。
【００３８】
処理装置１３は、概略厚さ値ＲＴＷの度数（発生数）と、そのような度数の分布と、を求める。第一の実施手順によれば、初めに、概略厚さ値ＲＴＷのばらつき区間が、そのような複数の値ＲＷＴの有意な部分集合を含むのに十分広いように、決定される。次に、処理装置１３は、前述のばらつき区間内の度数密度を表す連続関数Ｆ（ＲＴＷ）を定めて処理し、次いで相対度数密度関数を計算する。図４Ａは、例えば図３におけるグラフの概略厚さ値ＲＴＷのそのような関数Ｆ（ＲＴＷ）に関する曲線を示している。
【００３９】
以下の説明の大部分のために参照される他の好適な実施手順によれば、初期の段階において、処理装置１３は、概略厚さ値ＲＴＷの前述のばらつき区間を、複数の概略厚さ値ＲＴＷの有意な部分集合を含むのに十分大きな複数の厚さ階級Ｃを決定することにより規定する。厚さ階級Ｃの分解度（すなわち、各厚さ階級Ｃの幅）は、好適にはミクロンの大きさオーダーである。
【００４０】
続いて、処理装置１３は、概略厚さ値ＲＴＷが前記厚さ階級Ｃに該当することとなる対応度数Ｆを決定するように、すなわち、どのくらいの頻度で概略厚さ値（ＲＴＷ）が当該厚さ階級（Ｃ）に該当するかを決定するように、各厚さ階級Ｃについて、概略厚さ値ＲＴＷの分類によって度数を求める。換言すれば、各厚さ階級Ｃにつき、処理装置１３は、当該厚さ階級Ｃに含まれる概略厚さ値ＲＴＷが何度発生するかを決定する。すなわち、当該厚さ階級Ｃに含まれる概略厚さ値ＲＴＷの発生回数は、概略厚さ値ＲＴＷが当該厚さ階級Ｃに該当する度数Ｆを表す。例として、図４Ｂは、図３におけるグラフの概略厚さ値ＲＴＷが１ミクロンの分解度を有する一連の厚さ階級Ｃにいくつ該当するかを示すヒストグラムである（図４Ｂにおいて、縦軸は、度数Ｆを表しており、横軸は、厚さ階級Ｃを表している）。絶対度数Ｆ（発生回数）に代えて、絶対度数Ｆを厚さ階級Ｃの幅で分割することにより得られる特定の度数又は密度（すなわち、単位長さ辺りの１つの度数）を使用することができる。
【００４１】
好適な実施の形態によれば、処理装置１３は、計測装置１１により提供された各概略厚さ値ＲＴＷに割り当てられる重みが単純発生（simple occurrence）に対応する重みより大きくなるように、且つ質係数ＭＦが増大するに連れて増大するように質係数ＭＦを考慮することにより、概略厚さ値ＲＴＷが厚さ階級Ｃに該当することとなる度数Ｆを決定する。換言すれば、高い質係数ＭＦを有する概略厚さ値ＲＴＷは、低い質係数ＭＦを有する概略厚さ値ＲＴＷよりも、対応する厚さ階級Ｃの度数Ｆの計算にあたってより重みを付けられている。このように、より高い重要度が、より高い質係数ＭＦを有する概略厚さ値ＲＴＷに対して与えられ、したがって計測されるべき厚さをより多く参照する概略厚さ値ＲＴＷに対して与えられる。
【００４２】
相対質係数ＭＦを有する値ＲＴＷの度数の類似の重み付け方法が、図４Ａを参照して説明された連続関数を用いた場合において実施され得る。
【００４３】
前記第一の実施手順によれば、次の工程は、−図４Ａの横軸上の−関数Ｆ（ＲＴＷ）の異なる限定された区間のうち、すなわち互いに対して近接した値である複数の概略厚さ値ＲＴＷの限定されたセット中において、度数の積分又は合計、特には関数Ｆ（ＲＴＷ）の積分が絶対最大値を表す限定された区間を決定することと、半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値を前記隣接値の限定されたセットの値ＲＴＷの関数として決定することと、からなる。
【００４４】
同様に、図４Ｂが示す好適な実施手順においては、一旦概略厚さ値が分類されると、処理装置１３は、対応度数Ｆの合計が絶対最大値を表す１又はそれ以上の近接する厚さ階級Ｃからなる厚さ階級Ｃの優勢グループＧＭＡＸを決定する（図４Ｂのヒストグラム図参照）。実質的には、前記好適な実施手順によれば、厚さ階級Ｃの優勢グループＧＭＡＸは、積分又は合計が絶対最大値を表すという互いに対して近接した値である複数の概略厚さ値ＲＴＷの限定されたセットを含んでこれを規定する。したがって、処理装置１３は、半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値を、厚さ階級Ｃの優勢グループＧＭＡＸの関数として決定する。換言すれば、（ヒストグラム中の度数である）全ての度数Ｆのうち、処理装置１３は、存在する全てのグループＧ（相対度数Ｆが有意にゼロでないという近接する厚さ階級Ｃの全てのセット）を決定し、そして全ての存在するグループＧを比較することにより厚さ階級Ｃの優勢グループＧＭＡＸを認定する。厚さ階級Ｃの優勢グループＧＭＡＸを認定するために、処理ユニット１３は、全グループＧの度数Ｆの和を計算し、最も大きい度数Ｆの和（度数の積分又は合計の絶対最大値）を調べる。
【００４５】
一般的に、厚さ階級Ｃの優勢グループＧＭＡＸは、複数の近接する厚さ階級Ｃを含んでいるが、単一の厚さ階級Ｃしか含まない場合もあり得る。
【００４６】
図５に示すように、厚さ階級ＣのグループＧを決定する（したがって厚さ階級Ｃの優勢グループＧＭＡＸをも決定する）ために、処理ユニット１３は、最初に、ある局所的な領域において最も高い度数ＦＭＡＸを有する（すなわち、厚さ階級Ｃの比較的高い区間における相対最大値を局所的に表す）厚さ階級ＣＭＡＸを決定し、そのような厚さ階級ＣＭＡＸに、比較的高い度数Ｆを有する近接する厚さ階級Ｃ（これらは「左方」及び「右方」の厚さ階級Ｃである）を合併させる。例えば、厚さ階級ＣのグループＧは、最大度数ＦＭＡＸを有する厚さ階級ＣＭＡＸに、厚さ階級ＣＭＡＸの度数ＦＭＡＸの少なくとも１０％（或いは、例えば１２．５％又は６．２５％等の他の所定の百分率）に等しい度数Ｆを有する近接する全ての厚さ階級Ｃを合併することにより形成される。以上の説明は、例として、図４Ｂのヒストグラムの詳細を拡大した尺度で表す図５に示されている。図５は、最大度数ＦＭＡＸを有する厚さ階級ＣＭＡＸを示しており、水平の破線は、例えば厚さ階級ＣＭＡＸの度数ＦＭＡＸの１０％に等しい度数限界を示している。厚さ階級ＣＭＡＸに近接するとともに厚さ階級ＣＭＡＸの度数ＦＭＡＸの１０％より大きい度数Ｆを有する厚さ階級Ｃ（灰色で示されている）が、厚さ階級ＣＭＡＸに合併される一方、厚さ階級ＣＭＡＸに近接するとともに厚さ階級ＣＭＡＸの度数ＦＭＡＸの１０％より小さい度数Ｆを有する厚さ階級Ｃは、厚さ階級ＣＭＡＸに合併されない。
【００４７】
前述の第一の実施手順（図４Ａ）によれば、関数Ｆ（ＲＴＷ）の限定された区間、または互いに対して近接した値である複数の概略厚さ値ＲＴＷの限定されたセットは、同様の方法で決定され得る。すなわち最大度数ＦＭＡＸ（ＲＴＷ）を検出し、度数が相対最大度数ＦＭＡＸ（ＲＴＷ）の（例えば）１０％に等しいという概略厚さ値ＲＴＷにより画定される区間、すなわち「窓（window）」ΔＲＴＷ（図４Ａ）を規定することにより決定できることが注目される。
【００４８】
図４Ｂが示す好適な実施手順のヒストグラムにおいて、（一連の「相対最大値」である）最大度数ＦＭＡＸを局所的に有するさらなる厚さ階級ＣＭＡＸを特定することができる。この場合、処理装置１３は、局所的に最大度数ＦＭＡＸを有する各厚さ階級ＣＭＡＸについて、厚さ階級Ｃの対応グループＧを決定し、厚さ階級Ｃの各グループＧについて、度数の積分又は合計、更に具体的には対応度数Ｆの和（すなわち、厚さ階級ＣのグループＧに属する全ての厚さ階級Ｃの度数Ｆの和）を計算し、最終的に、対応度数Ｆの最大の和を有する厚さ階級Ｃの優勢グループＧＭＡＸを特定する。
【００４９】
好適な実施の形態によれば、処理装置１３は、厚さ階級Ｃの優勢グループＧＭＡＸの厚さ階級Ｃに属する概略厚さ値ＲＴＷを平均することにより、半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値を決定する。
【００５０】
他の実施の形態によれば、処理装置１３は、厚さ階級Ｃの優勢グループＧＭＡＸにおいて、最大度数ＦＭＡＸを有する厚さ階級ＣＭＡＸを決定し、半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値が最大度数ＦＭＡＸを有する厚さ階級ＣＭＡＸに属する全ての概略厚さ値ＲＴＷの平均値に等しいことを規定する。
【００５１】
半導体材料のスライス２は、回転軸６の周りを回転テーブル５が回転していることから、計測装置１１の読み取りの間は継続的に動作していることに注意しなければならない。したがって、計測装置１１に読み取られて処理アルゴリズムにおいて考慮される概略厚さ値ＲＴＷは、半導体材料のスライス２の同一箇所を表すものではなく、円周弧（circumference arc）（この円周弧（circumference arc）の角度は、周角の１０分の１に対応する少なくとも３６°の大きさを一般的に有するが、周角である３６０°にまで達し得る）に沿って位置する半導体材料のスライス２の一連の箇所を表すものである。前記円周弧（circumference arc）の範囲内において、半導体材料のスライス２の厚さＴは、例えば想定される材料の不均一性のために、通常、一定ではない。したがって、円周弧（circumference arc）に沿った概略厚さ値ＲＴＷの読み取りは、当該円周弧（circumference arc）に沿った厚さＴの平均値を表す厚さＴの実際値を決定することができるだけでなく、当該円周弧（circumference arc）に沿った半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値の最小値Ｔｍｉｎ及び最大値Ｔｍａｘであって当該環状弧に沿ってどのように厚さＴの実際値が変化するかを表す最小値Ｔｍｉｎ及び最大値Ｔｍａｘをも決定することができる。
【００５２】
一般に、処理装置１３は、半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値の最小値Ｔｍｉｎ及び最大値Ｔｍａｘを決定する。すなわち、処理装置１３は、半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値の変動域の振幅ΔＴを決定する。なぜならば、そのようなデータは、研削工具９により実施される加工を正確に制御するのに有用であり得るからである。半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値の最小値Ｔｍｉｎ及び最大値Ｔｍａｘは、振幅ΔＴ（ΔＴ＝Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎ）を有する半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値の変動域を定める２つの極限値を表している。
【００５３】
第一の実施の形態によれば、処理装置１３は、半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値の最小値Ｔｍｉｎ及び最大値Ｔｍａｘを決定する。すなわち、処理装置１３は、半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値の変動域の振幅ΔＴを、厚さ階級Ｃの優勢グループＧＭＡＸに属する概略厚さ値ＲＴＷの最小値及び最大値の関数として決定する。前記最小値及び最大値は、例えば、そのような概略厚さ値ＲＴＷの分布における標準偏差についての処理に基づいて評価され得る。換言すれば、厚さ階級Ｃの優勢グループＧＭＡＸに属する概略厚さ値ＲＴＷのうち最も小さい値であると評価される概略厚さ値は、半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値の最小値Ｔｍｉｎを表している一方、厚さ階級Ｃの優勢グループＧＭＡＸに属する概略厚さ値ＲＴＷのうち最も大きい値であると評価される概略厚さ値は、半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値の最大値Ｔｍａｘを表している。そのような方法は、典型的に、半導体材料のスライス２の厚さＴの一回の計測に用いられる概略厚さ値ＲＴＷが長い円周弧（circumference arc）（長さが周角に近いか又は等しい円周弧（circumference arc））に沿って読み取られる時、適用される。
【００５４】
他の実施の形態によれば、半導体材料のスライス２の厚さＴの一回の計測に用いられる概略厚さ値ＲＴＷが短い円周弧（circumference arc）（角度の大きさが例えば周角の１／１０、すなわち３６°に等しい円周弧（circumference arc））に沿って読み取られる時、半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値の最小値Ｔｍｉｎ及び最大値Ｔｍａｘを決定するために、すなわち半導体材料のスライスの厚さＴの実際値の変動域の振幅ΔＴを決定するために、半導体材料のスライス２の厚さＴの更に多くの連続的な計測値が、考慮される。この場合、半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値の最小値Ｔｍｉｎ及び最大値Ｔｍａｘ、すなわち半導体材料のスライスの厚さＴの実際値の変動域の振幅ΔＴは、半導体材料のスライス２の厚さＴの一連の計測値により決定される半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値の最小値及び最大値の関数として決定される（すなわち、半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値の最小値Ｔｍｉｎ及び最大値Ｔｍａｘは、それぞれ、半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値の最小値Ｔｍｉｎ及び最大値Ｔｍａｘに等しい）。完璧に信頼し得る結果を得るために、半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値の最小値Ｔｍｉｎ及び最大値Ｔｍａｘを決定するために考慮される半導体材料のスライス２の厚さＴの一連の計測値は、半導体材料のスライス２の完全な一回転に一致している必要がある。
【００５５】
好適な実施の形態によれば、処理装置１３のメモリに格納された最小質閾値ＭＴｍｉｎが、決められている。概略厚さ値ＲＴＷを分類する前に、処理装置１３は、質係数ＭＦが最小質閾値ＭＴｍｉｎより小さい全ての概略厚さ値ＲＴＷを除外する（拒絶する）。このようにして、小さすぎる（したがって顕著な計測エラーによって影響される可能性がある）質係数ＭＦを有する概略厚さ値ＲＴＷは、半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値を決定する際に考慮されない。例えば、質係数ＭＦの範囲が０から１００に亘っている場合、３０乃至２０より小さい質係数ＭＦを有する概略厚さ値ＲＴＷが、拒絶され得る。
【００５６】
好適な実施の形態によれば、処理装置１３は、半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値を含む検索区間を定める最小リジェクト閾値Ｒｍｉｎ及び最大リジェクト閾値Ｒｍａｘを設定し、最小リジェクト閾値Ｒｍｉｎより小さく最大リジェクト閾値Ｒｍａｘより大きい概略厚さ値ＲＴＷの全てを除外する（拒絶する）。換言すれば、最小リジェクト閾値Ｒｍｉｎ及び最大リジェクト閾値Ｒｍａｘにより定められる検索区間は、検索領域を縮小するべく、半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値が検索されるべき場所を定めている。
【００５７】
半導体材料のスライス２の厚さＴの漸次的な低減を起こす半導体材料のスライス２の表面加工中、処理装置１３は、半導体材料のスライス２の厚さＴの漸次的低減に「追随」するために、最小リジェクト閾値Ｒｍｉｎ及び最大リジェクト閾値Ｒｍａｘを、半導体材料のスライス２の表面加工の進行状態の関数として、随時更新する。前述されたことは、表面加工中の半導体材料のスライス２の厚さＴの経時的変化、したがって最小リジェクト閾値Ｒｍｉｎ及び最大リジェクト閾値Ｒｍａｘの経時的変化を示す図６に図示されている。
【００５８】
第一の実施の形態によれば、処理装置１３は、半導体材料のスライス２の表面加工の進行状態を、加工処理の関数（前述のように、それは表面加工の進行状態を制御する）として決定し、これにより、最小リジェクト閾値Ｒｍｉｎ及び最大リジェクト閾値Ｒｍａｘを表面加工の進行状態の関数として随時更新する。具体的には、加工処理は、材料除去速度ＶＡ（すなわち、単位時間当たりに除去される材料厚さ）を定める。したがって、半導体材料のスライス２の厚さＴが制御時点ｔＰＣ（この制御時点ｔＰＣは典型的には材料除去速度ＶＡにおける最終変化に対応する）において値ＴＰＣを取るとわかっていれば、以下の式を用いることによりリジェクト閾値Ｒｍｉｎ及びＲｍａｘを随時更新することがより容易となる。
［１］Ｒｍｉｎ（ｔ）＝ＴＰＣ−ＶＡ×（ｔ−ｔＰＣ）−ＭＳＣ
［２］Ｒｍａｘ（ｔ）＝ＴＰＣ−ＶＡ×（ｔ−ｔＰＣ）＋ＭＳＣ
ここで、Ｒｍｉｎ（ｔ）は時点ｔにおける最小リジェクト閾値、Ｒｍａｘ（ｔ）は時点ｔにおける最大リジェクト閾値、ＴＰＣは制御時点ｔＰＣにおける半導体材料のスライス２の厚さＴの値、ｔＰＣは制御時点、ＶＡは材料除去速度、ＭＳＣは材料の理論的除去値と材料の実際除去値との間の最大偏差（通常実験により予め設定されている）、を表す。
【００５９】
第二の実施の形態によれば、半導体材料のスライス２の厚さＴの計測は、連続して行われ、処理装置１３は、厚さＴの最新の計測に使用される最小リジェクト閾値Ｒｍｉｎ及び最大リジェクト閾値Ｒｍａｘを、厚さＴの前回の計測の最後に決定された厚さＴの実際値の関数として更新する。好適には、前述の方法によれば、処理装置１３は、半導体材料のスライス２の厚さＴの各計測毎に、半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値の変動域の振幅ΔＴも決定する。そして、処理装置１３は、前回の計測の最後に決定された厚さＴの実際値から前回の計測の最後に決定された厚さＴの実際値のそのような変動域の振幅ΔＴの半分の値を差し引き、且つ前回の計測の最後に決定された厚さＴの実際値に前回の計測の最後に決定された厚さＴの実際値のそのような変動域の振幅ΔＴの半分の値を加算することにより、半導体材料のスライス２の厚さＴの最新の計測に使用される最小リジェクト閾値Ｒｍｉｎ及び最大リジェクト閾値Ｒｍａｘを設定する。変動域の振幅ΔＴの半分の値には、（１０−３０％の範囲の）安全係数ＫＳが、加算され得る、或いはされ得ない。換言すれば、リジェクト閾値Ｒｍｉｎ及びＲｍａｘは、以下の式を用いることにより更新され得る。
［３］Ｒｍｉｎ−ｉ＝Ｔｉ−１−（ΔＴｉ−１／２）×（１＋ＫＳ）
［４］Ｒｍａｘ−ｉ＝Ｔｉ−１＋（ΔＴｉ−１／２）×（１＋ＫＳ）
ここで、Ｒｍｉｎ−ｉは半導体材料のスライス２の厚さＴのｉ回目の計測に使用される最小リジェクト閾値、Ｒｍａｘ−ｉは半導体材料のスライス２の厚さＴのｉ回目の計測に使用される最大リジェクト閾値、Ｔｉ−１は（ｉ−１）回目の計測の最後に決定された半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値、ΔＴｉ−１は（ｉ−１）回目の計測の最後に決定された半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値の変動域の振幅、ＫＳは安全係数を表す。
【００６０】
他の実施の形態によれば、リジェクト閾値Ｒｍｉｎと、上述の変動域の振幅ΔＴよりも大きい又は小さいリジェクト閾値Ｒｍａｘと、の間の距離を選択することができる。
【００６１】
リジェクト閾値Ｒｍｉｎ及びＲｍａｘは静的（すなわち常に一定）ではなく動的（すなわちそれらは半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値の経時的変化に追随して継続的に変動するもの）であるから、リジェクト閾値Ｒｍｉｎ及びＲｍａｘは、厚さＴを計算するために処理から除かれた概略厚さ値の除去に、したがって前記処理の効率と厚さＴの実際値の決定における精度の向上に、特に有効である。そのような効果が実現できるのは、リジェクト閾値Ｒｍｉｎ及びＲｍａｘが動的なものであるため、これらが非常に狭い受容可能区間を定め得るからである。
【００６２】
半導体材料のスライス２の厚さＴの第一回目の計測が実施される時、最小リジェクト閾値Ｒｍｉｎ及び最大リジェクト閾値Ｒｍａｘを決定するために参照され得る先行の計測結果が、存在しない。したがって、半導体材料のスライス２の厚さＴの第一回目の計測が実施される時には、最小リジェクト閾値Ｒｍｉｎ及び最大リジェクト閾値Ｒｍａｘの採用値は、半導体材料のスライス２の公称特性（nominal features）及び当該公称特性（nominal features）の許容差の関数として予め定められ計算される。典型的には、公称特性（nominal features）の関数として計算されたリジェクト閾値Ｒｍｉｎ及びＲｍａｘの当初所定値は、広い区間を含むものであるが、この区間は、半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値のより多くの計測値が利用できるようになるにつれて次第に縮小される。実行可能な特定の解決法によれば、最初は、リジェクト閾値Ｒｍｉｎとリジェクト閾値Ｒｍａｘとの間に含まれる当初の広い範囲は、当初計測値の所定の持続性が検出されるまで有効であり続ける。例えば、アルゴリズムにより生成された１回目の計測値は、それが限定された所定の範囲（例えば３ミクロン）を超えない小さい変動で少なくともＮ回連続して（例えばＮ＝１００）持続した時に得られる。そして、この局面において、リジェクト閾値Ｒｍｉｎ及びＲｍａｘは、当初の理論的厚さとその許容差とに基づいて引き続き決定される。この特定の解決法は、その後の自動的限定が決定される基礎となる当初の値に、より高い信頼性を与える役割を果たす。
【００６３】
好適な実施の形態によれば、２つのリジェクト基準に適合しない概略厚さ値ＲＴＷ（すなわち、最小リジェクト閾値Ｒｍｉｎより小さい概略厚さ値ＲＴＷか、最大リジェクト閾値Ｒｍａｘより大きい概略厚さ値ＲＴＷか、或いは最小質閾値ＭＴｍｉｎより小さい質係数ＭＦを有する概略厚さ値ＲＴＷ）を拒絶した後、処理装置１３は、利用可能な概略厚さ値ＲＴＷの総数と比較したリジェクト基準に適合する概略厚さ値ＲＴＷ（リジェクト基準に基づく拒絶後に残っている概略厚さ値）の数を表す受容可能百分率Ａ％を決定する。さらに、受容可能百分率Ａ％が代表閾値ＲＴより大きい場合のみ、処理装置１３は、半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値を決定する。そのような条件は、有意な数の概略厚さ値ＲＴＷを利用可能な場合にのみ、半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値が決定されることを保証する。実際に、利用する概略厚さ値ＲＴＷの数が少なすぎると、半導体材料のスライス２の厚さＴの決定において無視できないミスを招く危険がある。
【００６４】
受容可能百分率Ａ％が代表閾値ＲＴより大きくないため半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値が決定され得ない時、処理装置１３は、好適には受容可能百分率Ａ％を増加させるために、概略厚さ値ＲＴＷの少なくとも一方のリジェクト基準を変更する。典型的には、少なくとも一方のリジェクト基準が変更された後においても受容可能百分率Ａ％が代表閾値ＲＴより小さい場合、処理装置１３は、半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値を決定せず、失敗した計測値（missed measurement）を送る。
【００６５】
考えられ得る実施の形態によれば、処理装置１３は、半導体材料のスライス２の厚さＴの一連の連続計測値を分析することにより、概ね常に一定であり続ける少なくとも１つの見込み寄生厚さ値と、当該寄生厚さ値に対応する厚さ階級Ｃに属する寄生厚さ値の概略厚さ値ＲＴＷの相対平均個数と、を決定する。したがって、寄生厚さ値を決定した後、処理装置１３は、寄生値に対応する厚さ階級Ｃから、寄生厚さ値の概略厚さ値ＲＴＷの平均個数を除去する。このようにして、半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値が減少する際に寄生値と交わるとき、マイナス効果を有し得る寄生値の影響を取り除くことができる。
【００６６】
前述されたことは、図７ａ乃至図７ｄに例示されている。図７ａ、図７ｂ、図７ｃ及び図７ｄの４つの図を比較すると、厚さ階級Ｃの優勢グループＧＭＡＸと、厚さ階級Ｃの２つの少数グループＧＰ１及びＧＰ２と、が存在することが理解される。厚さ階級Ｃの優勢グループＧＭＡＸは、研削工具９による表面加工により時間の経過とともに次第に小さい値の方へ移動する。これに対し厚さ階級Ｃの２つの少数グループＧＰ１及びＧＰ２は、時間を経ても常に概ね一定であり続ける。処理装置１３は、厚さ階級Ｃの２つの少数グループＧＰ１及びＧＰ２が時間を経ても常に概ね一定であること、したがって少数グループＧＰ１及びＧＰ２は、研削工具９により実施される表面加工により時間の経過とともに減少すべき半導体材料のスライス２の厚さＴを表し得ないことを認識する。厚さ階級Ｃの優勢グループＧＭＡＸが厚さ階級Ｃの少数グループＧＰ２を横切る（すなわち重なる）時、優勢グループＧＭＡＸは、（図７ｂに示されるように）少数グループＧＰ２によって「変形」される。そのような「変形」を避けるため、処理装置１３は、少数グループＧＰ２が優勢グループＧＭＡＸを横切る時、（図７ｃに示すように）優勢グループＧＭＡＸに重なる少数グループＧＰ２を削除する。
【００６７】
前述のように、半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値を決定するために、処理装置１３は、計測装置１１により行われた複数の連続読み取りを利用し、これにより複数の概略厚さ値ＲＴＷを考慮する（計測装置１１による読み取りは、例えば１つの概略厚さ値ＲＴＷ、或いは、前述の実施の形態によれば、３つの概略厚さ値ＲＴＷを提供する）。好適な実施の形態によれば、半導体材料のスライス２の厚さＴの各計測は、計測時間区間の範囲において厚さＴの所定の一定数の読取値を利用する。連続する２度の計測の間に、処理装置は、時間の経過とともに計測時間区間を、厚さＴの多数の読取値が先行する計測の最後の部分と後続する計測の最初の部分との両方に属するように、計測時間区間それ自身の長さよりも小さい長さだけ移す。
【００６８】
半導体材料のスライス２の厚さＴを干渉法により光学的に計測する前述の方法は、半導体材料のスライス２の厚さＴに対応する概略厚さ値ＲＴＷが他の全ての値よりも非常に高い頻度で発生するか、及び／又は他の全ての値よりも平均して高い質係数ＭＦを有しているという仮説に基づいている。多くの実験が、そのような仮説が正しいものであると証明しており、したがって前述の方法は信頼し得るものである。
【００６９】
本発明による他の方法においては、厚さＴは、これまで説明してきた方法とは異なる方法で、例えば、公知の方法による質係数ＭＦに基づいて、或いは検出された他の値よりも理論的な予め設定された厚さ値に近い概略厚さ値ＲＴＷを考慮することにより、最初に決定され得る。しかしながら、本発明によるそのような別の方法において、最小リジェクト閾値Ｒｍｉｎ及び最大リジェクト閾値Ｒｍａｘは、例えばこれまで説明してきた方法のうちの１つを用いることにより、動的な態様で定められる。
【００７０】
半導体材料のスライス２の厚さＴ、又は使用される放射光に対して少なくとも部分的に透過性を有する他の材料で作られた物体の厚さＴを干渉法により光学的に計測する前述の方法は、多くの利点を提供する。
【００７１】
第一に、前述の方法は、半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値を迅速且つ正確に決定することができる。実際に、多くの実験が、前述の方法が半導体材料のスライス２の厚さＴの実際値をわずかなエラーのみで決定できることを実証してきた。
【００７２】
さらに、前述の方法は、操作パラメータを調整するための外的介入を全く必要としない。それどころか、そのような方法は、各状況において最大の精度を提供するために、最新の計測の特性に対する外的介入なしに自律的に適応可能である。したがって、前述の方法は、連続生産中の生産ラインにおける使用に特に適している。
【００７３】
最後に、前述の方法は、大きい処理パワーを必要とせず、大きな収納スペースもとらない。したがって、前述の方法は、制御装置１４に一体化することも可能な既存の（すなわち簡単に更新し得る）処理装置１３において簡単且つ安価に実施できる。
【図１】
0005960125.tif 000002
【図２】
0005960125.tif 000003
【図３】
0005960125.tif 000004
【図４Ａ】
0005960125.tif 000005
【図４Ｂ】
0005960125.tif 000006
【図５】
0005960125.tif 000007
【図６】
0005960125.tif 000008
【図７ａ】
0005960125.tif 000009
【図７ｂ】
0005960125.tif 000010
【図７ｃ】
0005960125.tif 000011
【図７ｄ】
0005960125.tif 000012