(57)【要約】  【課題】被測定対象であるウエハなどの平板の表面と背面との形状差である厚みムラの凹凸判定を干渉縞を用いて測定することは複雑であった。  【解決手段】ウエハ５を光源１の照明光によりコリメータレンズ４を通して照明し、ウエハ５から反射した該照明光の反射光を干渉縞として撮像手段３により撮像し、該干渉縞からウエハの厚みムラ測定する際、撮像手段３により撮像して得られた画像に対し、所定サイズに区分けした複数の検査領域を対応させ、該検査領域内に存在する干渉縞の間隔が所定数を越えていると、当該被測定体の厚みムラが予め設定した許容値を越えていると判定し、また光源１と撮像手段３とが光軸中心線Ｌ０に対する角度を等しく変化させると干渉縞の生成に変化が生じ、この変化によりウエハの凹凸を判定する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板形状に形成された被測定体を照明光源から照明光によりコリメータレンズを介して照明し、該被測定体の表面および背面からそれぞれ反射した反射光を該コリメータレンズを介し干渉縞として撮像手段により撮像し、該干渉縞から該被測定体の厚みムラを測定する平板の厚みムラ測定方法であって、
前記撮像手段で得られた画像に対し、所定サイズに区分けした複数の検査領域を対応させ、該検査領域内に存在する干渉縞の間隔が所定数を越えていると、当該被測定体の厚みムラが予め設定した許容値を越えていると判定することを特徴とする平板の厚みムラ測定方法。
【請求項２】
平板形状に形成された被測定体を照明光源から照明光によりコリメータレンズを介して照明し、該被測定体の表面および背面からそれぞれ反射した反射光を該コリメータレンズを介し干渉縞として撮像手段により撮像し、該干渉縞から該被測定体の厚みムラを測定する平板の厚みムラ測定方法であって、
前記被測定体の主面に対して直交する光軸中心線に対し、前記照明光の光軸中心と、前記撮像手段に入射する反射光の入射光軸中心とを角度を有して軸対称に配置し、前記照明光の光軸中心と前記入射光軸中心とが前記光軸中心線に対してなす角度を共に等しく変化させ、該角度変化の前後における前記干渉縞の変化に基づいて前記被測定体の厚みムラの凹凸を判定することを特徴とする平板の厚みムラ測定方法。
【請求項３】
前記照明光の光軸中心線と、前記撮像手段に入射する入射光の光軸中心と、前記被測定体の主面に対して直交する光軸中心線が該主面上で互いに交差することを特徴とする請求項１または２に記載の平板の厚みムラ測定方法。
【請求項４】
前記被測定体を鉛直線に対して傾け、該被測定体の背面側を試料台に対して微少面積接触で担持させたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の平板の厚みムラ測定方法。
【請求項５】
筒形状に形成され長手方向に光軸中心線を有する筺体と、
前記筺体の長手方向一端部に設けられ、該光軸中心線と直交する平面内に被測定体配置すると共に、該被測定体を鉛直線に対して傾斜状態でその背面側を微少面積接触状態で担持する試料台と、
前記筺体内で前記試料台の被測定体に対して対向配置され、前記光軸中心線上に光軸中心を有するコリメータレンズと、
前記筺体の他端側に配置され、前記コリメータレンズを介して前記試料台の被測定体を照明光源により照明する照明手段と、
前記筺体の他端側に前記照明手段とは前記光軸中心線を挟んで反対側に配置され、前記コリメータレンズを通して前記試料台の前記被測定体から反射した前記照明光の反射光を干渉縞として撮像する撮像手段と、
前記照明光の光軸中心と前記撮像手段に入射する反射像の入射光軸中心とが共に前記試料台の被測定体の主面上で交差するように角度を有して軸対称に配置し、前記照明光の光軸中心と前記入射光軸中心とが前記光軸中心線に対してなす角度を共に等しく変化させる角度可変手段と、
を有することを特徴とする平板の厚みムラ測定装置。
【請求項６】
前記筺体は横向きに前記試料台が傾斜下端側となるように傾斜姿勢に設置されることを特徴とする請求項５に記載の平板の厚みムラ測定装置。
【請求項７】
前記試料台は、前記被測定体をその背面側の複数箇所で微少面積接触により立てかけた
ように担持することを特徴とする請求項６に記載の平板の厚みムラ測定装置。
【請求項８】
前記光軸中心線上において、前記コリメータレンズを通して前記被測定体からの反射光をハーフミラーにより該中心軸線に対して直交方向に折り曲げ、該折り曲げられた反射光の位置から前記被測定体が前記試料台に対して正確に担持されているか否かを判定するアライメントチェック手段を有することを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の平板の厚みムラ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石英ガラス板などの透明な平板の厚みムラを干渉縞を利用して測定する平板の厚みムラ測定方法および装置に係り、特に精密研磨された石英ガラス板の厚みムラを例えばＴＴＶ（Total Thickness Variation）、ＬＴＶ（Local Thickness Variation）により評価するのに適した平板の厚みムラ測定方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
石英ウエハなどの石英ガラス板は、例えば液晶プロジェクタに用いられる液晶モジュールの基板に用いられる場合、一枚の石英ウエハから多数枚の基板を切り出して使用される。その際、前記基板には一定値以下の厚みムラが要求されている。
【０００３】
ところで、厚みムラを測定する方法として、干渉縞を利用した方法が提案されている。
【０００４】
干渉縞を利用した厚みムラの測定方法の一つとして、光の単一波長を測定の基準とし、参照基準平面からの反射光と、該参照基準平面に近い形状を有する試料台に被測定体を吸着させ、該被測定体の試料表面からの反射光との光路差により干渉縞を発生させる。なお、干渉縞を平面的に観察した場合、例えば隣接する暗部（明部）間の広狭にかかわりなく、この隣接する暗部（明部）間における厚みムラは同一であり、これをフリンジ間隔と称している。
【０００５】
また、干渉縞を単に観察しているだけでは試料の全領域における厚みムラの凹凸の判定ができないため、照明光源であるレーザ光の光束の入射角を入射角調整プリズムで変えることで凹凸の判定を可能としている（特許文献１）。
【特許文献１】特許２５５７６５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
干渉縞を利用したこのような従来の厚みムラ測定方法において、試料の背面側を試料吸着板に吸着保持しているため、背面と表面との形状差を示す厚みムラを計測しているのではなく、実質的に試料の表面形状から厚みムラを測定しているに過ぎない。
【０００７】
さらに、厚みムラの凹凸判定の際に、照明光束の入射角を変化させているため、この入射角の変化に応じて得られる干渉縞の画像は全体的にシフトした画像となり、凹凸の判定がわかり難いという問題がある。
【０００８】
また、石英ガラス板を試料吸着板に吸着保持した場合、この石英ガラス板に傷が入ることがあるため、石英ガラス板を吸着保持することができない。
【０００９】
さらに、異物の付着を招き易いといった問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、このような従来の問題に鑑みなされたもので、被測定体であるウエハなどの平板の表面と背面の形状差である厚みムラを当該被測定体に傷を発生させることなく測定でき、また干渉縞から凹凸の判定を簡単に行なえる平板の厚みムラ測定方法を提供しようとするものである。
【００１１】
本発明の他の目的は、このような従来の問題に鑑みなされたもので、被測定体であるウエハなどの平板の表面と背面の形状差である厚みムラの測定を当該被測定体に傷を発生さ
せることなく行なえ、しかも簡単でコンパクトに構成でき、また干渉縞から凹凸の判定を簡単に行なえる平板の厚みムラ測定装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の発明は、請求項１に記載のように、平板形状に形成された被測定体を照明光源から照明光によりコリメータレンズを介して照明し、該被測定体の表面および背面からそれぞれ反射した反射光を該コリメータレンズを介し干渉縞として撮像手段により撮像し、該干渉縞から該被測定体の厚みムラを測定する平板の厚みムラ測定方法であって、前記撮像手段で得られた画像に対し、所定サイズに区分けした複数の検査領域を対応させ、該検査領域内に存在する干渉縞の間隔が所定数を越えていると、当該被測定体の厚みムラが予め設定した許容値を越えていると判定することを特徴とする。
【００１３】
第２の発明は、請求項２に記載のように、平板形状に形成された被測定体を照明光源から照明光によりコリメータレンズを介して照明し、該被測定体の表面および背面からそれぞれ反射した反射光を該コリメータレンズを介し干渉縞として撮像手段により撮像し、該干渉縞から該被測定体の厚みムラを測定する平板の厚みムラ測定方法であって、前記被測定体の主面に対して直交する光軸中心線に対し、前記照明光の光軸中心と、前記撮像手段に入射する反射光の入射光軸中心とを角度を有して軸対称に配置し、前記照明光の光軸中心と前記入射光軸中心とが前記光軸中心線に対してなす角度を共に等しく変化させ、該角度変化の前後における前記干渉縞の変化に基づいて前記被測定体の厚みムラの凹凸を判定することを特徴とする。
【００１４】
第３の発明は、請求項３に記載のように、上記いずれかの発明で、前記照明光の光軸中心線と、前記撮像手段に入射する入射光の光軸中心と、前記被測定体の主面に対して直交する光軸中心線が該主面上で互いに交差することを特徴とする。
【００１５】
第４の発明は、請求項４に記載のように、上記いずれかの発明で、前記被測定体を鉛直線に対して傾け、該被測定体の背面側を試料台に対して微少面積接触で担持させたことを特徴とする。
【００１６】
第５の発明は、請求項５に記載のように、筒形状に形成され長手方向に光軸中心線を有する筺体と、前記筺体の長手方向一端部に設けられ、該光軸中心線と直交する平面内に被測定体配置すると共に、該被測定体を鉛直線に対して傾斜状態でその背面側を微少面積接触状態で担持する試料台と、前記筺体内で前記試料台の被測定体に対して対向配置され、前記光軸中心線上に光軸中心を有するコリメータレンズと、前記筺体の他端側に配置され、前記コリメータレンズを介して前記試料台の被測定体を照明光源により照明する照明手段と、前記筺体の他端側に前記照明手段とは前記光軸中心線を挟んで反対側に配置され、前記コリメータレンズを通して前記試料台の前記被測定体から反射した前記照明光の反射光を干渉縞として撮像する撮像手段と、前記照明光の光軸中心と前記撮像手段に入射する反射像の入射光軸中心とが共に前記試料台の被測定体の主面上で交差するように角度を有して軸対称に配置し、前記照明光の光軸中心と前記入射光軸中心とが前記光軸中心線に対してなす角度を共に等しく変化させる角度可変手段と、を有することを特徴とする平板の厚みムラ測定装置とする。
【００１７】
第６の発明は、請求項６に記載のように、上記した第５の発明において、前記筺体は横向きに前記試料台が傾斜下端側となるように傾斜姿勢に設置されることを特徴とする。
【００１８】
第７の発明は、請求項７に記載のように、上記第６の発明において、前記試料台は、前記被測定体をその背面側の複数箇所で微少面積接触により立てかけたように担持することを特徴とする。
【００１９】
第８の発明は、請求項８に記載のように、上記第５から第７の発明において、前記光軸中心線上において、前記コリメータレンズを通して前記被測定体からの反射光をハーフミラーにより該中心軸線に対して直交方向に折り曲げ、該折り曲げられた反射光の位置から前記被測定体が前記試料台に対して正確に担持されているか否かを判定するアライメントチェック手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による平板の厚みムラ測定方法によれば、石英ガラスなどからなるウエハの表面と背面との形状差である厚みムラが検査領域内で予め設定した許容値を越えているか否かを判定することができる。
【００２１】
また、照明光の光軸中心と撮像手段に対する入射光軸中心とが光軸中心線に対してなす角度を共に等しく変化させるだけで被測定体の厚みムラの凹凸を容易に判定することができ、厚みムラの凹凸判定のために得られた干渉縞の画像は全体的にシフトすることがないので判定も容易となる。
【００２２】
さらに、被測定体である石英ガラスのウエハをその背面側の複数箇所で微少面積接触により立てかけたように担持することができるので、測定時に被測定体に無理な外力が加わって変形することがなく、傷の発生もない。
【００２３】
本発明による平板の厚みムラ測定装置によれば、石英ガラスのウエハの表面と背面との形状差である厚みムラを簡単で且つ高精度に測定でき、しかも厚みムラの凹凸の判定は、厚みムラの測定のために試料台に被測定体を担持させた姿勢のままで判定できるため、装置の取り扱いが容易となる。
【００２４】
また厚みムラの凹凸判定のために得られた干渉縞の画像は全体的にシフトすることがないので、判定も容易となる。
【００２５】
さらに、装置の外形状を筒形状とすることができ、装置のコンパクト化が図れ、また廉価に提供できる。
【００２６】
また、被測定体である石英ガラスのウエハをその背面側の複数箇所で微少面積接触により立てかけたように担持することができるので、測定時に被測定体に無理な外力が加わって変形することがなく、傷の発生もなく、また光軸中心線に対して直交平面内への位置決めも容易に行なえる。
【００２７】
さらに、被測定体が光軸中心線に対して直交する平面内に正確に担持されているか否かを簡単な構成のアライメントチェック手段により判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は本発明の平板の厚みムラ測定方法を説明するための概略図である。
【００２９】
照明系を構成する照明用光源１からの光が結像レンズ２を通してコリメータレンズ４に向けて照射される。このコリメータレンズ４を透過して平行光束化された照明光は、表面形状を測定する透明板である例えば石英ガラス板からなる被測定体５に向けて投射される。被測定体５は透明板であることから、投射光は表面で反射すると共に、この被測定体５内を通り被測定体５の背面で反射し、この被測定体５の表面および背面側でそれぞれ反射した反射光がコリメータレンズ４を通ってＣＣＤカメラ３等からなる検出系に読み取られる。なお、照明光の光軸と反射光の光軸とが被測定体５の主面上で交差するようにしてい
る。
【００３０】
被測定体５の表面および背面からの反射光は光路差を有しているため、前記検出系で読み取られる光像には干渉縞が現れる。
【００３１】
前記検出系で読み取られた反射光は、不図示のモニタ、プリンタなどによる表示が可能で、表示された干渉縞から被測定体５の厚みムラの判定が行なえる。この被測定体５から例えば液晶プロジェクタのモジュールの基板（例えばSｍｍ×Sｍｍ）を複数枚得る場合、このSｍｍ×Sｍｍ角が厚みムラの判定基準となる。
【００３２】
なお、この良否判定方法については後述する。また、干渉縞を不図示の画像処理装置により処理することでも被測定体５の厚みムラの良否判定が可能である。
【００３３】
照明光軸線Ｌ１を有する前記照明系と、入射光軸線Ｌ２を有する前記検出系とは、コリメータレンズ４の光軸中心線（被測定体５の主面と直交する）Ｌ０を挟んでその両側に傾斜角α（α＞０°、本実施の形態では１．０°）の最低傾斜角度位置に静止した状態から、傾斜角β（β＞α、本実施の形態では1.６°）の最大傾斜角度位置へと同時に同じ角度変化を保持して移動すると、その角度変化の途中で、前記検出系で観察される干渉縞が厚みムラの状態によって例えば図４に示すように特異な動きをするので、その動きを把握することにより、凹凸の判定が可能となる。
【００３４】
なお、被測定体５の主面に直交する光軸中心線Ｌ０は、水平線に対して前記照明系および検出系を傾斜上方側として傾斜させ、これにより被測定体５を不図示の試料台に対して自重にて立てかけるように担持させ、その際、被測定体５の背面側を微少面積接触で担持させることにより、被測定体５に傷などを発生させることがない。
【００３５】
本実施の形態のように、照明光軸線Ｌ１と入射光軸線Ｌ２を同時に同じ角度変化を保持してαからβへ移動させることにより、ＣＣＤカメラ３で得られた画像は上記した角度αからβへの角度変化の際に、画像が全体的に移動することがなく、画像上において例えば厚みムラの凹部、凸部の中心となる部分の位置はずれない。
【００３６】
図２（ａ）は厚みムラと干渉縞との関係を理解容易に示すもので、厚みムラ線の上方に示す基準線から該厚みムラ線までの長さを厚みムラとしている。なお、図２（ａ）は説明容易のために、干渉縞は中心から同心円に記載しているが、実際には厚みムラに存在する凹凸により、凹部の底および凸部のピークを中心に干渉縞が形成されており、この厚みムラ線の凹部の底を薄い部分と称し、この厚みムラ線の凸部のピークを厚い部分と称す。
【００３７】
厚みムラといっても、被測定体５の全領域における最も高い凸部のピークから最も低い凹部の底との差を評価する場合と、被測定体５の全領域に対して上述のようにSｍｍ×Sｍｍ角の網の目で評価する場合があり、後者のSｍｍ×Sｍｍ角の網の目で評価する場合には、このSｍｍ×Sｍｍ角内における厚みムラが許容できる値であれば良いことになる。
【００３８】
図２において、隣接する暗部（明部）間の間隔の広狭に係らず、その間における厚みムラであるフリンジ間隔（ｄ）は一定である。
【００３９】
その際、図２（ｂ）に示すように、得られた干渉縞の画像を一定の検査領域（ｓｍｍ×ｓｍｍ角）に分割し、各分割領域内における明部又は暗部を基準にフリンジ間隔の数をカウントし、このカウント数Ｎが所定数以上存在する場合には規定する厚みムラをオーバーしていると判定することができる。
【００４０】
すなわち、Ｎ×ｄから求まる厚みムラが、１モジュールの基板に対して許容できる厚みムラＤ未満であれば、この領域での厚みムラが良と判定され、Ｎ×ｄから求まる厚みムラがＤ以上であれば不良と判定される。
【００４１】
本実施の形態では、フリンジ間隔（ｄ）が0.125μｍとし、前記モジュールの基板サイ
ズを25ｍｍ×25ｍｍ、１モジュールの基板に対して許容できる厚みムラを0.3μｍ以下と
した場合、図４を例にすると、Sｍｍ×Sｍｍ角の領域内に、ｍ次の明部から（ｍ＋３）次の明部が存在する場合、その区画のＬＴＶは、ｍ、（ｍ＋１）、（ｍ＋２）、（ｍ＋３）の３フリンジ間隔（３×0.125＝0.375）となるから「良」となる。また、（ｍ＋４）次の明部が存在すると、４フリンジ間隔（４×0.125＝0.5）となるから、「不良」と判定される。なお、フリンジ間隔（ｄ）は、照明光源１を水銀灯とすると、その波長（λ）が365nmであり、照明光軸線Ｌ１の角度αが１°（θ）、被測定体５である石英ガラスの屈折率
（ｎ）は1.4602なので、
d＝λ/（2ncosθ）＝0.125μｍとなり、角度が小さいため、ｄが小さくなり、高精度化し、その変化率も小さい。
【００４２】
具体的には、θ＝1.6°でｄ＝0.12503μｍであり、変化率は0.025％であり、誤差を無
視できる。
このように厚みムラが不良と判定された被測定体５は研磨が不十分であると判定し、再研磨を行なうことになる。
【００４３】
次に、図２の（ｂ）に示す干渉縞からは厚みムラの凹凸におけるピークや底は判別できないが、前記照明系と検出系とを角度αからβへ回動する際に、図４に示すように、厚い部分での干渉縞はそのピークに向かって吸い込まれるように移動し、薄い部分での干渉縞はその底から湧き出すように新たに発生するという特異な現象が生じる。勿論、この現象は角度βからαへ回動する場合には逆の状態を呈する。そして、前述のように本実施の形態で得られた干渉縞は全体的にシフトすることがないので、この干渉縞の湧き出しと吸い込みの現象が明確に把握できることになる。
【００４４】
図３は、傾斜角度α（１°）における干渉縞と厚みムラとの関係を示している。この場合、光源１は水銀灯（波長３６５ｎｍ）を用いており、前述のようにフリンジ間隔は0.125μｍの厚みムラを示している。なお、図３の右側に示す厚みムラ線は、同図左側の干渉
縞の破線で示す中心での厚みムラを示している。なお、上述したフリンジ間隔（ｄ）の式より、光源１の波長を短くするほどフリンジ間隔が小さくなるので測定精度を向上させることができる。
【００４５】
図３において、干渉縞を示す図の中で、符号Ｖ１で示す「薄」部分に着目すると、この部分は明部として現され、符号Ｐ１、Ｐ２で示す「厚」部分に着目すると、この部分は暗部として現される。
【００４６】
図３に示す干渉縞を現わす被測定体５の厚みムラから、薄い部分Ｖ１は厚みムラ線の底に位置し、厚い部分Ｐ１、Ｐ２は厚みムラ線のピークに位置する。
【００４７】
図４は、図３に示す静止状態における角度α（角度1.0°）から、さらに0.1°ずつ角度を増加した時の干渉縞の変化を示している。角度1.0°の時における薄い部分Ｖ１を取り
囲むフリンジをｍ次とし、順にｍ＋１次、ｍ＋２次、ｍ＋４次、ｍ＋５次、ｍ＋６次、ｍ＋７次とする。ここで、ｍ＋７次フリンジは、厚い部分Ｐ１となる。
【００４８】
変更角度が1.1°の場合には干渉縞の生成状態に殆ど変化は生じないが、変更角度が1.2°になると、薄い部分Ｖ１として示した明部中に暗部の発生が見られる。これをｍ−１次
フリンジとする。すなわち明部Ｖ１の中に暗部が湧き出したようになる。
【００４９】
さらに、変更角度を1.3°にすると、ｍ−１次フリンジが濃くなり、逆にｍ＋７次フリ
ンジが消え始め、変更角度を1.4°にすると、ｍ＋７次フリンジが吸い込まれるように消
失し、ｍ＋７次の存在していた部分が明部となり、その周りにはｍ＋６次フリンジが移動する一方、ｍ−１次フリンジが広がり、その中に明部が湧き出すように生成される。
【００５０】
変更角度をさらに大きくし、変更角度を1.5°にすると、リング状のｍ＋６次フリンジ
が吸い込まれるように小さくなり始まる一方、一塊の暗部として現れていたｍ−１次フリンジがリング状に広がり始める。さらに変更角度を1.6°にすると、リング状のｍ−１次
フリンジの中にｍ−２次フリンジが湧き出すように生成される一方、ｍ＋６次フリンジが吸い込まれるように小さくなり一塊の暗部として現される。
【００５１】
このようにフリンジが湧き出るようにして新たに生成される現象は厚みムラ線の底の部分を中心として発生し、フリンジが吸い込まれるようにして消滅する現象は厚みムラ線のピークの部分を中心として発生することが理解される。
【００５２】
したがって、角度αからβへ回動する際の干渉縞の様子を観察することで、被計測体５の厚みムラの凹凸状態が判断でき、例えば図３の右側に示す厚みムラ線において、厚い部分Ｐ１を中心にその周囲に引かれている上下それぞれ２本の破線で示される部分をSｍｍ
×Sｍｍ角の領域として観察する場合、単純にフリンジ間隔をカウントすると３フリンジ
間隔となるが、厚い部分Ｐ１の底に近い上下２本の破線は実は同次数のフリンジであるから、実際には２フリンジ間隔とカウントとしなければならない。そうすると、このSｍｍ
×Sｍｍ角の領域内では実際は２本のフリンジしか存在しないとし、２（本）×0.125＝0.25μｍの厚みムラしかないことが判る。もしもこの厚みムラの凹凸判定ができなければ、実際には許容範囲内の厚みムラにも係らず、誤って厚みムラが不良と判定することにもなるが、この厚みムラの凹凸判定ができることにより、このような誤判定が避けられる。
【００５３】
なお、角度αからβへの角度変化に対する画像変化を記録し、これを解析者の目視によらず、解析ソフトを用いて自動的に判定することも可能である。本実施の形態のように、角度αからβへの角度変化に対する画像変化は干渉縞が全体的に移動することがなく、フリンジ間隔（ｄ）の角度依存性が無視できるため、干渉縞解析ソフト（オリンパス株式会社製：ＦＳ2000、フジノン社製：Ａ１）を用いて得られた干渉縞の画像を処理することにより、より精度良く解析を行なうこともできる。
【００５４】
また、被計測体５の表裏面における研磨状態が例えば中央部が膨らんだ凸形状、あるいは中央部が窪んだ凹形状であるかの認識ができ、再度の研磨作業の指針とすることもできる。
【００５５】
図５および図６は本発明による平板の厚みムラ測定装置の実施の形態を示す。
【００５６】
図５は本実施の形態による平板の厚みムラ測定装置の外観を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図である。図６は図５に示す平板の厚みムラ測定装置の内部構成を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は試料台の詳細図である。
【００５７】
本実施の形態による平板の厚みムラ測定装置は、角筒形状の筺体１０を横向きに傾斜姿勢で固定台１１に固定している。
【００５８】
筺体１０の傾斜下端側の開口端には、試料台１２が開閉可能に取り付けられている。また、筺体１０内の傾斜上端部には、水銀灯（波長365nm）１３ａと結像レンズ１３ｂとか
ら構成される照明系１３と、ＣＣＤカメラ１４ａにより構成される検出系１４とが配置されている。さらに、筺体１０の傾斜下端側には、試料台１２の前方にコリメータレンズ１５が取り付けられている。このコリメータレンズ１５の光軸中心は筺体１０の軸方向に延びる光軸中心線Ｌ０に一致する。また例えばウエハである円板状の被測定体５が試料台１２に保持された状態でこの被測定体５の光軸中心も光軸中心線Ｌ０に一致する。
【００５９】
コリメータレンズ１５の光軸中心を通過する光軸中心線Ｌ０に対して直交する、試料台１２に担持されている被測定体５の主面に対する垂線Ｌ３と同心上に配置された支点ピン１６を回動支点とする帯状の第１の回動板１７と第２の回動板１８とが筺体１０の傾斜下端部から傾斜上端部まで延びている。この支点ピン１６は、前記垂線Ｌ３上に配置され、第１の回動板１７と第２の回動板１８とは光軸中心線Ｌ０と平行に延びている。この第１の回動板１７と第２の回動板１８とは、光軸中心線Ｌ０を挟んで左右に配置されている。なお、第１の回動板１７と第２の回動板１８とは上下に重なるように配置されている。
【００６０】
第１の回動板１７の傾斜上端部である先端部には、照明系１３が配置され、第２の回動板１８の傾斜上端部である先端部には検出系１４が配置されている。そして、照明系１３の照明光軸線Ｌ１は、その中心軸線が上下方向において光軸中心線Ｌ０と一致し、前記垂線Ｌ３に交差する。また、検出系１４の入射光軸線Ｌ２は、その中心軸線が上下方向において光軸中心線Ｌ０と一致し、前記垂線Ｌ３に交差する。
【００６１】
第１の回動板１７と第２の回動板１８とは、連動回動機構１９に連結されて図１に示すように、光軸中心線Ｌ０を挟んで角度αの第１の位置と角度β（α＜β）の第２の位置との間を滑らかに同じ角度で移動できるようになっている。
【００６２】
この連動回動機構１９は、筺体１０の傾斜上端部側に配置され、以下のように構成されている。なお、光軸中心線Ｌ０をＸ軸、この光軸中心線Ｌ０と直交する水平方向の軸をＹ軸、この光軸中心線Ｌ０と直交する上下方向の軸をＺ軸とする。
【００６３】
筺体１０の底部には、Ｘ軸上に沿って延びる第１のガイドバー２０が両端部に取り付けられたストッパーを兼ねる支持部材２１を介して支持固定されており、この第１のガイドバー２０には第１のスリーブ２２がＸ軸方向に沿って滑動自在に装着されている。
【００６４】
また、筺体１０の底部にＹ軸方向に延びるブラケット２３には、Ｘ軸を挟んでＹ軸方向に沿って延びる第２のガイドバー２４が両端部に取り付けられた支持部材２５を介して支持固定されており、この第２のガイドバー２４には、第２のスリーブ２６と第３のスリーブ２７がＹ軸方向に沿って滑動自在に装着されている。
【００６５】
さらに、第１の回動板１７の背面側には、照明光軸線Ｌ１と平行に延びる第３のガイドバー２８が両端部に取り付けられた支持部材２９を介して支持固定されており、この第３のガイドバー２８には第４のスリーブ３０が照明光軸線Ｌ１に沿って滑動自在に装着されている。この第４のスリーブ３０は第２のスリーブ２６とＺ軸方向で重なり、Ｚ軸方向に延びる連結ピン３１を介して互いに回動自在に連結されている。
【００６６】
同様に、第２の回動板１８の背面側には、入射光軸線Ｌ２と平行に延びる第４のガイドバー３２が両端部に取り付けられた支持部材３３を介して支持固定されており、この第４のガイドバー３２には第５のスリーブ３４が入射光軸線Ｌ２に沿って滑動自在に装着されている。この第５のスリーブ３４は第３のスリーブ２７とＺ軸方向で重なり、Ｚ軸方向に延びる連結ピン３５を介して互いに回動自在に連結されている。
【００６７】
また、第１のスリーブ２２には、Ｘ軸上に取り付けたＺ軸方向に延びる連結ピン３６に
第１のリンク３７と第２のリンク３８とが回動自在に連結され、第１のリンク３７の先端部は連結ピン３１に第２のスリーブ２６と第４のスリーブ３０との間で回動自在に連結され、第２のリンク３８の先端部は連結ピン３５に第３のスリーブ２７と第５のスリーブ３４との間で回動自在に連結されている。
【００６８】
なお、第２のガイドバー２８と第３のガイドバー３０とはＸ軸に対して対称に設けられ、第１のリンク３７を連結する連結ピン３６と連結ピン３１との距離と、第２のリンク３８を連結する連結ピン３６と連結ピン３５との距離を等距離としている。また、第１の回動板１７と第２の回動板１８とが共に角度αの第１の位置に位置している状態で、第１のリンク３７と第２のリンク３８とを連結している連結ピン３５は、第２のガイドバー２４よりも傾斜下端側に位置し、この状態で第２のスリーブ２６と第３のスリーブ２７とがＹ軸方向において最も接近している。
【００６９】
したがって、第１のスリーブ２２を傾斜下端側から傾斜上端側に向けて第１のガイドバー２０に沿って移動させると、第１のリンク３７と第２のリンク３８とはＸ軸に対して対称に角度が大きくなるように回動し、第２のガイドバー２４上を第２のスリーブ２６と第３のスリーブ２７とがＹ軸方向に沿ってＸ軸から離れる方向に移動する。
【００７０】
第２のスリーブ２６には連結ピン３１を介して第４のスリーブ３０が連結され、この第４のスリーブ３０は第１の回動板１７に固定されている第３のガイドバー２８上を移動するので、第２のスリーブ２６がＹ軸方向に沿ってＸ軸から離れる方向に移動するのに従って、第１の回動板１７を支軸１６を支点として角度αから角度βに向けて回動させることができる。
【００７１】
また、第３のスリーブ２７には連結ピン３５を介して第５のスリーブ３４が連結され、この第５のスリーブ３４は第２の回動板１８に固定されている第４のガイドバー３２上を移動するので、第３のスリーブ２７がＹ軸方向に沿ってＸ軸から離れる方向に移動するのに従って、第２の回動板１８を支軸１６を支点として角度αから角度βに向けて第１の回動板１７と同じ開き角度で開きながら回動させることができる。
【００７２】
第１の回動板１７と第２の回動板１８とが角度βの第２の位置に達すると、例えば第１のガイドバー２０を支持する傾斜上端側の支持部材２１に第１のスリーブ２２が当接することで第２の位置の位置決めがなされる。また、例えば第１のガイドバー２０を支持する傾斜下端側の支持部材２１に第１のスリーブ２２が当接することで第１の位置の位置決めがなされる。
【００７３】
第１のスリーブ２２をＸ軸方向に沿って移動させることにより、Ｘ軸に対して照明光軸Ｌ１および入射光軸Ｌ２がなす角度（開角と称す）をαとβとの間で同じ角度を保持して変化させることができるが、この第１のスリーブ２２をＸ軸方向に沿って移動させる操作は、操作機構３９の操作レバー４０により手動操作により行なわれる。
【００７４】
この操作機構３９は、Ｘ軸上を傾斜下端側に向けて延びる直進移動板４１の一端部が第１のスリーブ２２に取り付けられた連結ピン３６に連結され、直進移動板４１の他端部にはＺ軸方向に延びる連結ピン４２が連結されている。筺体１０の底板１０ａには、Ｘ軸線上に沿って連結ピン４２を案内するガイド孔（不図示）が形成され、連結ピン４２はこのガイド孔にガタなく挿入されている。
【００７５】
一方、底板１０ａの外面側には、Ｘ軸線を横切るように回動レバー４３が配置されており、この回動レバー４３は一端部側に連結された支軸４４を支点として回動可能とすると共に、連結ピン４３がこの回動レバー４３の長手方向に沿って形成された不図示の長孔内
に連結されている。また、回動レバー４３の回動先端部にＺ軸方向に延びる操作レバー４０が取り付けられている。
【００７６】
このように構成された操作機構３９は、操作レバー４０を筺体１０の傾斜上端側に向けて移動させると、回動レバー４３が支軸４４を支点として時計周り方向に回動する。その際、連結ピン４３は底板１０ａにＸ軸方向に沿って形成されたガイド孔と、回動レバー４３に形成された前記長孔に嵌合しているので、連結ピン４３は前記ガイド孔内を傾斜上端側に向かって移動し、直進移動板４１が傾斜上端側に向けて直進移動し、第１のスリーブ２２をＸ軸方向に沿って傾斜上端側に向けて移動させることができ、Ｘ軸線に対する照明系１３と検出系１４のそれぞれの開角がαからβに向けて広がるように変更される。また、操作レバー４０を筺体１０の傾斜下端側に向けて移動させると、上述の場合とは逆の動作が行なわれ、第１のスリーブ２２が傾斜下端側に向けて移動し、Ｘ軸線に対する照明系１３と検出系１４のそれぞれの開角がβからαに向けて狭まるように変更される。
【００７７】
操作機構３９の操作により第１の回動板１７と第２の回動板１８とが回動しても、照明光軸Ｌ１と入射光軸Ｌ２とが交差する位置は変化しない。コリメータレンズ１５を通して照明光により被測定体５を照明し、被測定体５の表面および背面からの反射光がコリメータレンズ１５を通してＣＣＤカメラ１４ａに入射する。
【００７８】
本実施の形態において筺体１０を傾斜（角度γ）させているのは、筺体１０の傾斜下端側の先端に被測定体５を保持する試料台１２を設け、傾斜している試料台１２に被測定体５をその重量のみで支持できるようにしたものである。
【００７９】
また、被測定体５は光軸中心線Ｌ０に対して直交平面内に保持するために、試料台１２は、台板１２ａを支持アーム４５により筺体１０に固定しており、台板１２ａには光軸中心線Ｌ０に一致して第１の位置調整ねじ１２ｂが背面側からねじ込まれ、第１の位置調整ねじ１２ｂの先端は台板１２ａの表面から突出し、台板１２ａに立てかけられように支持されている被測定体５の背面に当接する。この台板１２ａの上部に、第１の位置調整ねじ１２ｂと同様に第２の位置調整ねじ１２ｃがねじ込まれている。
【００８０】
台板１２ａには、Ｚ軸の軸線上で、第１の位置調整ねじ１２ｂの上方と下方、及びＹ軸線上の中心軸線を挟んだ一方の計３箇所に図６（ｃ）に示す担持部４６が設けられている。この担持部４６は、台板１２ａの外周端部の表面側に設けられた先端が細くなった（被測定体５の背面を傷つけないように先端は細いが丸みを帯びている）支持突起４６ａと、この支持突起４６ａに支持される被測定体５の外周部を係合するための係合部４６ｂとにより構成されている。
【００８１】
試料台１２に円板状のウエハなどの光透過性を有する被測定体５をたてかけるように担持させ、第１の位置調整ねじ１２ｂを調整することにより、Ｙ軸とＺ軸に対して被測定体５を位置合わせすることができ、第２の位置調整ねじ１２ｃを調整することによりＹ軸周りに対して被測定体５を位置調整することができる。これにより、被測定体５をＺ軸と直交する平面内に微少面積で担持した状態で位置させることができる。その際、被測定体５を押し付けたりせずに、被測定体５が台板１２ａに立てかけられるように自重のみで担持されているので、被測定体５に無理な荷重が加わらず高精度でしかも簡単な構成により被測定体５を保持できる。
【００８２】
また、本実施の形態において、被測定体５が試料台１２に正確に載置されているか否かのチェックを試料アライメントチェック機構４７により行なえるようにしている。
【００８３】
試料アライメントチェック機構４７は、光軸中心線Ｌ０上にハーフミラー４７ａを位置
させ（この位置をアライメントチェック位置と称す）、照明光をこのハーフミラー４７ａをコリメータレンズ１５に向けて通過させるが、コリメータレンズ１５を通過した被測定体５からの反射光をＹ軸方向に反射させる。被測定体５がＸ軸に直交する平面と同一平面内となるように試料台１２に担持されていると、ハーフミラー４７ａで反射した反射光が筺体１０の側板１０ｂに取り付けた覗き窓４７ｂの中心位置を照射するが、被測定体５がＸ軸に直交する平面と同一平面内とずれを有して試料台１２に担持されていると、ハーフミラー４７ａで反射した反射光は覗き窓４７ｂの中心位置からずれて照射されるか、全く照射されない。これにより被測定体５がＸ軸に直交する平面と同一平面内となるように試料台１２に担持されているか否かのアライメントをチェックを行なうことができる。
【００８４】
このアライメントのチェックの際にのみハーフミラー４７ａを光軸中心線Ｌ０上に移動させるが、それ以外では照明光束および反射光束の領域外の退避位置にハーフミラー４７ａを退避させるために、ハンドル４７ｃを回動すると、ハンドル４７ｃに固定された回転軸４７ｅがＹ軸回りに回転し、この回転軸４７ｅに固定された回動レバー４７ｄが回動する。この回動レバー４７ｄにはハーフミラー４７ａが取り付けられているので、ハンドル４７ｃを大きく回動することにより、ハーフミラー４７ａを前記退避位置と前記アライメントチェック位置との間で移動できる。
【００８５】
このようなアライメントチェックにより被測定体５が正確に試料台１２に担持されていることが確認されたら、操作レバー４０を傾斜下端側で停止する位置に移動させると、上記開角がαとなる。この位置で照明系１３をオンすると、検出系１４のＣＣＤカメラ１４ａでは図３に示すような干渉縞が観察できる。この検出画像を例えばプリンタにより出力させ、図２（ｂ）に示す方形の検査領域により検査員が目視検査する。
【００８６】
その後、操作レバー４０を傾斜上端側に向けてゆっくりと回動させて、開度を角度αからβへ大きくする。開度を連続的に大きくすると、ＣＣＤカメラ１４ａで撮像した図４に示す1°から1.6°の画像が動画として得られるので、図４の説明で述べた湧き出しと吸い込みが生じている箇所が明瞭に把握でき、凹凸の判定が可能となる。なお、図４に示すように、各開角とＣＣＤカメラ１４ａで撮像した画像との関係を明瞭にする場合には、例えば第１の回動板１７又は第２の回動板１８に角度センサを設け、光軸中心線Ｌ０に対する角度を検出し、この検出した角度データを画像処理装置に入力すれば良い。
【００８７】
本実施の形態の平板の厚みムラ測定装置は、全体の構成を筒形状に形成することができ、装置全体のコンパクト化を図ることができる。
【００８８】
また、平板の厚みムラ測定装置は、筺体１０と、第１の回動板１７および第２の回動板１８と、リンクで構成される連動回動機構１９と、操作レバー４０および回動レバー４３などで構成される操作機構３９と、試料台１２と、試料アライメントチェック機構４７を主要な要素として構成されており、これらの要素はいずれも簡単な構成であるため、装置を廉価に提供することができる。
【００８９】
ウエハなどの被測定体５の厚みムラの良否判定後、操作レバー４０を回動させるだけでこの被測定体５の凹凸の判定ができるので、被測定体５の凹凸判定のために被測定体５を試料台１２から取り外したりする必要もなく、迅速に被測定体５の凹凸判定が可能となる。
【００９０】
また、筺体１０を傾斜配置することで被測定体５を試料台１２に立てかけるようにして自重で担持できるようにしているので、試料台１２に担持されている被測定体５には外力が加わらず、被測定体５が変形する虞がない。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明による平板の厚みムラ測定方法を説明するための概略図。
【図２】（ａ）は図１の方法により得られた干渉縞と厚みムラとの関係を示す図、（ｂ）は図１の方法により得られた干渉縞より厚みムラの判定を行なう方法を示す図。
【図３】実際に得られた干渉縞と厚みムラとの関係を示す図。
【図４】照明系の照明光軸線と検出系の入射光軸線がそれぞれ中心光軸線に対してなす角度を1.0°から1.6°まで0.1°ずつ拡げた時の干渉縞の画像を示す図。
【図５】本発明により平板の厚みムラ測定装置の実施の形態を示す外観図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図。
【図６】図５に示す平板の厚みムラ測定装置の内部構成を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は試料台の詳細図である。
【符号の説明】
【００９２】
Ｌ０  光軸中心線
Ｌ１  照明光軸線
Ｌ２  入射光軸線
１  照明用光源
２  結像レンズ
３  ＣＣＤカメラ
４  コリメータレンズ
５  被測定体
１０  筺体
１１  固定台
１２  試料台
１２ａ  台板    
１２ｂ  第１の位置調整ねじ      
１２ｃ  第２の位置調整ねじ
１３  照明系      
１３ａ  水銀灯      
１３ｂ  結像レンズ
１４  検出系      
１４ａ  ＣＣＤカメラ
１５  コリメータレンズ
１６  支点ピン
１７  第１の回動板
１８  第２の回動板
１９  連動回動機構（角度可変手段）
２０  第１のガイドバー
２１  支持部材
２２  第１のスリーブ
２３  ブラケット
２４  第２のガイドバー
２５  支持部材
２６  第２のスリーブ
２７  第３のスリーブ
２８  第３のガイドバー
２９  支持部材
３０  第４のスリーブ
３１  連結ピン
３２  第４のガイドバー
３３  支持部材
３４  第５のスリーブ
３５  連結ピン
３６  連結ピン
３７  第１のリンク
３８  第２のリンク
３９  操作機構
４０  操作レバー
４１  直進移動板
４２  連結ピン
４３  回動レバー
４４  支軸
４５  支持アーム
４６  担持部
４６ａ  支持突起
４６ｂ  係合部
４７  試料アライメントチェック機構    
４７ａ  ハーフミラー      
４７ｂ  覗き窓      
４７ｃ  ハンドル      
４７ｄ  回動レバー      
４７ｅ  回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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