(57)【要約】  光干渉法を用いた計測装置及び光干渉法を用いた計測方法に関し、高アスペクト比の凹部の深さを精度良く計測する。光干渉法により距離を計測するセンサと、光軸が前記センサの光軸と一定の関係にある光学顕微鏡と、測定対象となる試料を載置する試料ステージと、計測時において前記センサのセンサヘッド端と前記試料の表面の距離を一定に保つ手段と、前記試料の表面からのセンサ光の反射光または前記試料の表面と前記センサヘッド端からの前記センサ光の反射光の干渉強度が最も大きくなるように前記試料の表面または前記センサの光軸の一方を傾斜させる傾斜調整手段とを設ける。
2015022851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光干渉法により距離を計測するセンサと、
光軸が前記センサの光軸と一定の関係にある光学顕微鏡と、
測定対象となる試料を載置する試料ステージと、
計測時において前記センサのセンサヘッド端と前記試料の表面の距離を一定に保つ手段と、
前記試料の表面からのセンサ光の反射光または前記試料の表面と前記センサヘッド端からの前記センサ光の反射光の干渉強度が最も大きくなるように前記試料の表面または前記センサの光軸の一方を傾斜させる傾斜調整手段と
を有することを特徴とする光干渉法を用いた計測装置。
【請求項２】
前記センサの光学系の少なくとも一部が前記光学顕微鏡の光学系を共用していることを特徴とする請求項１に記載の光干渉法を用いた計測装置。
【請求項３】
前記センサの光学系は、前記光学顕微鏡の光学系と別個の光学系からなり、前記光学顕微鏡と同一視野を観察するためのオフセット座標を記憶する機構を有することを特徴とする請求項１に記載の光干渉法を用いた計測装置。
【請求項４】
前記センサと前記光学顕微鏡を固定して同時に前記試料との距離を可変に稼働できる共通支持部材を有し、前記光学顕微鏡は光軸のみ独立して傾斜する機構を有し、
前記センサは光軸を独立して傾斜する傾斜調整機構と前記試料との距離を独立して調整できる駆動機構を有することを特徴とする請求項３に記載の光干渉法を用いた計測装置。
【請求項５】
前記センサと前記光学顕微鏡を固定して同時に前記試料との距離を可変に稼働できる共通支持部材を有し、
前記試料ステージは独立して傾斜を調整できる傾斜調整機構を有し、前記センサは光軸を独立して傾斜する傾斜調整機構と前記試料との距離を独立して調整できる駆動機構を有することを特徴とする請求項３に記載の光干渉法を用いた計測装置。
【請求項６】
光学顕微鏡により測定対象となる試料の表面との距離を一定に保った状態で前記試料の表面を観察しながら、前記光学顕微鏡と光軸と一定の関係にある光軸を有するセンサから前記センサのセンサヘッド端と前記試料の表面の距離を一定に保った状態でセンサ光を前記試料に照射する工程と、
前記試料の表面からの前記センサ光の反射光または前記試料の表面と前記センサヘッド端からの前記センサ光の反射光の干渉強度が最も大きくなるように前記試料の表面または前記センサの光軸の一方を傾斜させる工程と、
前記試料の表面からの前記センサ光の反射光または前記試料の表面と前記センサヘッド端からの前記センサ光の反射光の干渉強度が最も大きくなった状態で、前記センサヘッド端からの前記センサ光の反射光の干渉波形を計測して光干渉法により前記試料における計測対象部と前記センサヘッド端との距離を判定する工程と
を有することを特徴とする光干渉法を用いた計測方法。
【請求項７】
前記試料が半導体基板であり、前記計測対象部が前記半導体基板に設けた貫通ヴィア用のヴィア穴であることを特徴とする請求項６に記載の光干渉法を用いた計測方法。
【請求項８】
前記センサ光のプローブ径が、前記ヴィア穴のヴィア径の３／４以下であることを特徴とする請求項７に記載の光干渉法を用いた計測方法。
【請求項９】
前記センサ光を、前記ヴィア穴と、前記ヴィア穴を設けていない前記試料の平坦面に同時に照射することを特徴とする請求項７に記載の光干渉法を用いた計測方法。
【請求項１０】
測定した前記干渉波形をフーリエ変換してパワースペクトルを得る工程と、前記パワースペクトルの強度及び形状を相互比較して解析することにより、前記ヴィア穴の底面の平坦度或いは前記ヴィア穴近傍の試料の表面の表面粗さを算出する工程とを備えていることを特徴とする請求項７に記載の光干渉法を用いた計測方法。
【請求項１１】
測定に先立って、前記計測対象部の平面面積の±１０％の範囲内の平面面積を有する突起または凹部からなる軸調整構造物を有する軸調整専用部材を用いて前記光学顕微鏡及びセンサの光軸調整を調整する工程を有することを特徴とする請求項６に記載の計測方法。
【請求項１２】
前記軸調整専用部材が、複数の異なった平面面積を有する突起を有することを特徴とする請求項１１に記載の形成側方法。
【請求項１３】
前記軸調整専用部材が、アスペクト比が１以下の複数の異なった平面面積を有する凹部を有することを特徴とする請求項１１に記載の形成側方法。
【請求項１４】
前記軸調整専用部材が、同心円筒状の突起をサイズの大きな順に積層した段差状突起を有することを特徴とする請求項１１に記載の計測方法。
【請求項１５】
前記軸調整専用部材が、同心円筒状の凹部をサイズが大きな順に掘り下げた段差状凹部を有することを特徴とする請求項１１に記載の計測方法。
【請求項１６】
前記軸調整専用部材が、同心円筒状の凹部をサイズが大きな順に掘り下げた段差状凹部と、前記段差状凹部の中心に設けた突起を有することを特徴とする請求項１１に記載の計測方法。
【請求項１７】
前記軸調整専用部材の周辺部に、Ｘ型向またはＹ型向のナイフエッジを有することを特徴とする請求項１１に記載の計測方法。
【請求項１８】
前記光軸調整を調整する工程において、
前記軸調整専用構造物が突起であり、
前記突起の側壁が見えない状態或いは前記突起の面積が最大になるように前記試料または前記光学顕微鏡の傾斜を調整する工程と、
前記突起の表面までの距離を規定値にした状態で、干渉ピークが最大になるように前記センサの光軸を調整するとともに前記光学顕微鏡に対するオフセット量を微調整することを特徴とする請求項１１に記載の計測方法。
【請求項１９】
前記光軸調整を調整する工程において、
前記軸調整専用構造物が凹部であり、
前記凹部の側壁が見えない状態或いは前記凹部の面積が最大になるように前記試料または前記光学顕微鏡の傾斜を調整する工程と、
前記凹部の表面までの距離を規定値にした状態で、干渉ピークが最大になるように前記センサの光軸を調整するとともに前記光学顕微鏡の光軸に対するオフセット量を微調整することを特徴とする請求項１１に記載の計測方法。
【請求項２０】
前記測定対象部が、孔部であり、
前記軸調整専用部材の平坦部で、前記平坦部と前記センサとの距離を規定値にした状態で、干渉スペクトル強度を測定する工程と、
前記測定対象部の孔部の径のサイズに近い前記軸調整専用部材に設けた突起を利用して干渉スペクトル強度を計測する工程と、
前記試料の平坦部と前記孔部を計測することにより前記孔部の孔径を計測する工程を有することを特徴とする請求項１１に記載の計測方法。
【請求項２１】
前記測定対象部が、孔部であり、
前記軸調整専用部材に設けた突起を利用して前記センサと前記突起との距離を規定値にする工程と、
前記突起からの干渉スペクトル強度を計測する工程と、
前記試料の前記孔部底までの距離を前記規定値にする工程と、
前記孔部からの干渉スペクトル強度を計測する工程と、
前記孔部からの干渉スペクトル強度と前記突起からの干渉スペクトル強度とを比較することで前記孔部の底の平坦部の面積を計測する工程と
を有することを特徴とする請求項１１に記載の計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光干渉法を用いた計測装置及び光干渉法を用いた計測方法に関するものであり、例えば、半導体基板に設けたＴＳＶ（シリコン貫通ヴィア）のヴィア穴の深さを精度よく計測するための光干渉法を用いた計測装置及び光干渉法を用いた計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高集積化・高機能化の流れの中で異種または同種デバイスの３次元集積技術に注目が集まっている。このような半導体デバイスの３次元集積を実現するための手段の一つとしてＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ）の採用が検討されている。【０００３】
ＴＳＶを作成するプロセスでは、シリコン基板に開口した貫通電極用のエッチングホールの深さの測定が重要である。なぜなら、例えば、ヴィアミドルプロセスでは電極材料の銅によるデバイス汚染を防ぐために、裏面から研削薄化する時にＴＳＶの直近数μｍのシリコンを残して薄化を停止することが必要である。【０００４】
ＴＳＶ直近で機械的研削を停止するためには、反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ ： ＲＩＥ）深さの面内分布を高精度に制御することが重要になる。そのためには、ＲＩＥで形成したＴＳＶ深さを正確に計測することが必要になる。【０００５】
現在このようなエッチングホールの深さ計測には、図１８に示すようにシリコン基板の裏面から赤外光を当て、
（ａ）シリコン基板裏面からの反射光、
（ｂ）ＴＳＶ底からの返射光、
（ｃ）シリコン基板表面からの返射光、
の光路差よりなる干渉波形を計測する。【０００６】
計測した干渉波形からフーリエ変換して得られるパワースペクトルより、
ｉ）ＴＳＶ深さ・・・（ｂ）と（ｃ）の光路差、
ｉｉ）シリコン基板の厚さ・・・（ａ）と（ｃ）の光路差
を算出する方法が一般的で、数社から量産対応の装置が市販されている。【０００７】
このような市販されている計測方法では、シリコンの屈折率を一定としてシリコン中の光路差をもとにＴＳＶ深さを算出しているため、シリコン中やその表面に屈折率が異なる層が存在する場合には計測誤差になる。【０００８】
例えば、
（１）高濃度のドーパント注入層が存在
（２）裏面に何らかの層(絶縁膜など)が存在（一般的にＲＩＥによりＴＳＶ孔を開口する際には、ＳｉＯ２やＳｉＮなどをハードマスクとして使用するので、裏面にもこれらの膜が存在する）
（３）ドーパント濃度や酸素濃度が大きく異なる基板を利用
（４）ＳＯＩ構造の基板を利用
する場合には、正しくＴＳＶ深さが測定できない。また、使用できるプローブ光はシリコンを透過する赤外光に限定される。但し、この場合には、厳密に光軸調整をすることが必要ではないという利点はある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８‐０７６３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
これらの問題点を解決するためには、図１９に示すように、試料表面から光を入射し、表面とＴＳＶ底から反射される光の干渉を用いると良い。具体的には、
ａ．ＴＳＶ部と平坦部に同時にプローブを照射して反射光の干渉を利用する。
ｂ．センサ先端部と試料表面平坦部からの反射光の干渉（ｄ）とセンサ先端部とＴＳＶ底からの反射光の干渉（ｅ）を利用する。【００１１】
これらの方法で計測に利用するのは試料表面とＴＳＶ部の空気層の光路差であるため、試料物性には全く依存しないという利点がある。また、利用できる光は、シリコン基板での吸収を考慮する必要がないので、赤外光に限定されないという利点もある。【００１２】
なお、上記のａの方法は、光干渉により表面凹凸を計測する方法として広く用いられているが（例えば、特許文献１参照）、ＴＳＶというアスペクト比の大きな深いホールの計測例は報告されていない。この場合、一般的には、光学顕微鏡と同軸に分光器を設ける構造になっており、センサヘッドに参照面を設けて参照面と試料間の距離を測る方法としては使用されていない。【００１３】
また、この方法では光学顕微鏡とプローブ光軸を一体化することが可能である反面、通常はＴＳＶ部と平坦部の両方にプローブ光を照射しないと干渉波形を得ることができないという問題がある。また、試料表面とセンサ間の距離を正確に決めることができないので光量の絶対値を議論するのが困難であるという問題がある。【００１４】
一方、上記のｂの方法は、図２０に示すように、センサヘッド４４の先端の参照反射面４７からの反射(参照)光と、計測対象物４５の表面からの反射光４６の光路差から、センサヘッド４４と試料の距離を計測するセンサとして市販されている。なお、図における符号４１，４２,４３，４８〜５２は、それぞれ、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）等の光源、センサ光、偏波保持ファイバ、干渉光、分光器、回折格子、ＣＣＤカメラ及び波形解析手段である。この市販されているセンサを流用することで、図１９のように試料表面からの反射光ｄとＴＳＶ底からの反射光ｅを計測することで、ＴＳＶ深さを求めることが可能である。この場合、ＴＳＶ部と試料表面の両方に一度にプローブを照射しても良いし、或いは、独立して照射しても良い。【００１５】
この方法では、センサヘッドとワークの距離を測っているのでＴＳＶ部及び平坦部の一方または両方にプローブを当てて計測しても良い反面、光学顕微鏡とのオフセット及び軸調整が必須となる。【００１６】
図２１は、市販のセンサ用いて実際にφ２０μｍ、深さ２００μｍのＴＳＶ領域を計測して得られた干渉スペクトルであり、プローブ径はおよそφ４０μｍで、各ピークは順に以下のものに相当している。
Ｐ１：表面からの反射とＴＳＶ底からの反射の干渉スペクトル
Ｐ２：センサ端と表面からの反射の干渉スペクトル
Ｐ３：センサ端とＴＳＶ底からの反射の干渉スペクトル
になる。即ち、（Ｐ３−Ｐ２）或いはＰ１の値がＴＳＶ深さに相当している。【００１７】
しかし、この方法の場合、センサからの光が、ＴＳＶ底に到達し、反射してくる最適位置(試料法線方向)に、センサを配する必要があり、そのアライメント技術が重要になるので、この事情を図２２及び図２３を参照して説明する。図２２は、センサヘッドと試料の配置関係の説明図であり、図２２（ａ）はセンサの光軸が試料の法線方向になる場合の説明図であり、図２２（ｂ）はセンサの光軸が試料の法線方向に対して傾いている場合の説明図である。【００１８】
図２２（ａ）と図２２（ｂ）の対比から明らかなように、ＴＳＶの深さが深くなると試料法線方向にセンサヘッドがないとＴＳＶ底にプローブが届かない場合や、ＴＳＶ底で反射した光がセンサに届かない事態になるため計測が困難になる。【００１９】
図２３は、試料の平坦面にセンサ光を照射する場合のセンサヘッドと試料の配置関係の説明図である。図２３（ａ）はセンサの光軸が試料の法線方向になる場合の説明図であり、図２３（ｂ）はセンサの光軸が試料の法線方向に対して傾いている場合の説明図である。【００２０】
図２３（ａ）と図２３（ｂ）の対比から明らかなように、試料法線方向にセンサヘッドがないと試料からの反射光の強度が弱くなるため、試料とセンサの距離を所望の値に保ちながら計測をしても試料の傾斜により計測した反射光強度が異なることになる。その結果、反射光の絶対値やピーク形状の議論ができず、定量的に試料表面状態の比較ができないという問題がある。【００２１】
したがって、光干渉法を用いた計測装置及び光干渉法を用いた計測方法において、高アスペクト比の凹部の深さを精度良く計測することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
開示する一観点からは、光干渉法により距離を計測するセンサと、光軸が前記センサの光軸と一定の関係にある光学顕微鏡と、測定対象となる試料を載置する試料ステージと、計測時において前記センサのセンサヘッド端と前記試料の表面の距離を一定に保つ手段と、前記試料の表面からのセンサ光の反射光または前記試料の表面と前記センサヘッド端からの前記センサ光の反射光の干渉強度が最も大きくなるように前記試料の表面または前記センサの光軸の一方を傾斜させる傾斜調整手段とを有することを特徴とする光干渉法を用いた計測装置が提供される。【００２３】
また、開示する別の観点からは、光学顕微鏡により測定対象となる試料の表面との距離を一定に保った状態で前記試料の表面を観察しながら、前記光学顕微鏡と光軸と一定の関係にある光軸を有するセンサから前記センサのセンサヘッド端と前記試料の表面の距離を一定に保った状態でセンサ光を前記試料に照射する工程と、前記試料の表面からの前記センサ光の反射光または前記試料の表面と前記センサヘッド端からの前記センサ光の反射光の干渉強度が最も大きくなるように前記試料の表面または前記センサの光軸の一方を傾斜させる工程と、前記試料の表面からの前記センサ光の反射光または前記試料の表面と前記センサヘッド端からの前記センサ光の反射光の干渉強度が最も大きくなった状態で、前記センサヘッド端からの前記センサ光の反射光の干渉波形を計測して光干渉法により前記試料における計測対象部と前記センサヘッド端との距離を判定する工程とを有することを特徴とする光干渉法を用いた計測方法が提供される。
【発明の効果】
【００２４】
開示の光干渉法を用いた計測装置及び光干渉法を用いた計測方法によれば、高アスペクト比の凹部の深さを精度良く計測することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態の光干渉法を用いた計測装置の概念的構成図である。
【図２】本発明の実施例１の光干渉法を用いた計測装置の概念的構成図である。
【図３】計測に使用する光源の波長分布図である。
【図４】センサヘッドと試料表面からの反射光の干渉波形の説明図である。
【図５】本発明の実施例２の光干渉法を用いた計測装置の概念的構成図である。
【図６】試料ステージの傾斜機構の説明図である。
【図７】本発明の実施例３の光干渉法を用いた計測装置の概念的構成図である。
【図８】本発明の実施例４の光干渉法を用いた計測方法に用いる第１の軸調整用チップの説明図である。
【図９】第１の軸調整用チップの製造工程の説明図である。
【図１０】本発明の実施例４の光干渉法を用いた計測方法に用いる第２の軸調整用チップの説明図である。
【図１１】本発明の実施例４の光干渉法を用いた計測方法に用いる第３の軸調整用チップの説明図である。
【図１２】第３の軸調整用チップの製造工程の途中までの説明図である。
【図１３】第３の軸調整用チップの製造工程の図１２以降の説明図である。
【図１４】本発明の実施例４の光干渉法を用いた計測方法に用いる第４の軸調整用チップの説明図である。
【図１５】本発明の実施例４の光干渉法を用いた計測方法に用いる第５の軸調整用チップの説明図である。
【図１６】本発明の実施例４の光干渉法を用いた計測方法の説明図である。
【図１７】本発明の実施例５の光干渉法を用いた計測方法の説明図である。
【図１８】エッチングホールの深さの計測方法の説明図である。
【図１９】表面から計測を行う場合の説明図である。
【図２０】市販のセンサの一例の構成説明図である。
【図２１】ＴＳＶ領域を計測して得られた干渉スペクトルの説明図である。
【図２２】センサヘッドと試料の配置関係の説明図である。
【図２３】試料の平坦面にセンサ光を照射する場合のセンサヘッドと試料の配置関係の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
ここで、図１を参照して、本発明の実施の形態の光干渉法を用いた計測装置及び計測方法を説明する。図１は、本発明の実施の形態の光干渉法を用いた計測装置の概念的構成図である。光干渉法により距離を計測するセンサ１と、光軸がセンサ１の光軸と一定の関係にある光学顕微鏡２と、測定対象となる試料５を載置する試料ステージ４とを備えている。また、計測時においてセンサ１のセンサヘッド端と試料５の表面の距離を一定に保つ手段と、試料５の表面からの反射光の干渉強度が最も大きくなるように試料５の表面またはセンサ１の光軸の一方を傾斜させる傾斜調整手段を備えている。
【００２７】
センサ１の光学系の少なくとも一部を光学顕微鏡２の光学系を共用するようにしても良いし、或いは、センサ１の光学系を、光学顕微鏡２の光学系と別個の光学系としても良い。光学顕微鏡２の光学系と別個の光学系にする場合には光学顕微鏡２と同一視野を観察するためのオフセット座標を記憶する機構を設ける。
【００２８】
また、センサ１の光学系を、光学顕微鏡２の光学系と別個の光学系とする場合には、センサ１と光学顕微鏡２を固定して同時に試料５との距離を可変に稼働できる共通支持部材３を設けるようにしても良い。この場合、光学顕微鏡２には光軸のみ独立して傾斜する機構を設け、センサ１は光軸を独立して傾斜する傾斜調整機構と試料５との距離を独立して調整できる駆動機構を設ける。
【００２９】
或いは、センサ１と光学顕微鏡２を固定して同時に試料との距離を可変に稼働できる 共通支持部材３を設けた場合、試料ステージ５に独立して傾斜を調整できる傾斜調整機構を設けても良い。この場合、センサ１側にのみ光軸を独立して傾斜する傾斜調整機構と試料５との距離を独立して調整できる駆動機構を設ければ良い。
【００３０】
このような計測装置を用いて計測する場合には、
Σ１：光学顕微鏡２により測定対象となる試料５の表面との距離を一定に保った状態で試料５の表面を観察しながら、センサ１のセンサヘッド端と試料５の表面の距離を一定に保った状態でセンサ光を試料５に照射する。
Σ２：次いで、試料５の表面からのセンサ光の反射光または試料５の表面とセンサヘッド端からの反射光の干渉強度が最も大きくなるように試料５の表面またはセンサ１の光軸の一方を傾斜させる。
Σ３：次いで、試料の表面からの反射光または試料５の表面とセンサヘッド端からの反射光の干渉強度が最も大きくなった状態で、センサヘッド端からの反射光の干渉波形を計測して光干渉法により計測対象部とセンサヘッド端との距離を判定する。
【００３１】
この場合の試料としてはシリコンウェーハ等の半導体基板が典型的なものであり、計測対象部としては、半導体基板に設けた貫通ヴィア用のヴィア穴が典型的なものである。
【００３２】
この時、貫通ヴィア用のヴィア穴の底面の荒れを評価するためには、センサ光のプローブ径をヴィア穴のヴィア径の３／４以下にすれば良い。或いは、試料５のヴィア底の荒れを評価する場合には、センサ光を、ヴィア穴と、ヴィア穴を設けていない試料５の平坦面に照射し比較すれば良い。
【００３３】
この時、測定した干渉波形をフーリエ変換してパワースペクトルを得て、パワースペクトルの強度及び形状を相互比較して解析することにより、ヴィア穴の底面の平坦度及びヴィア穴近傍の試料の表面の表面粗さを算出することが可能になる。
【００３４】
本発明の実施の形態においては、センサのアライメント法及び機構を工夫することにより、市販のセンサを用いて、アスペクト比が１０以上の深いヴィア穴等の深さの測定が可能になる。また、センサとワークの距離を精密に一定にして測定を行っているため、干渉波形の強度の絶対値の比較が可能になり、ヴィア径の評価、ヴィア底の平坦面の面積評価、試料表面やヴィア底の荒れの評価が可能になる。
【００３５】
但し、上述の方法では、ウェーハエッジを除き、実際に形成された高アスペクト比の孔を用いるため、孔径が小さくなるにつれ、センサの傾斜軸のずれや孔底の平坦性のせいで孔底からの信号が得られなくなり、調整が困難になる虞がある。
【００３６】
そこで、このような問題を解消するために、軸調整工程において、計測対象部の平面面積の±１０％の範囲内の平面面積を有する突起または凹部からなる軸調整構造物を有する軸調整専用部材を用いる。
【００３７】
例えば、軸調整専用部材として、複数の異なった平面面積を有する突起を有する軸調整専用部材を用いれば良い。具体的には、同じ高さで異なった平面面積の突起を例えば、１００μｍ以上のピッチで配列すれば良い。
【００３８】
或いは、軸調整専用部材として、複数の異なった平面面積を有し、アスペクト比が１以下の凹部を有する軸調整専用部材を用いれば良い。具体的には、同じ深さで異なった平面面積の凹部を１００μｍ以上のピッチで配列すれば良い。
【００３９】
或いは、軸調整専用部材として、同心円筒状の突起をサイズの大きな順に積層した段差状突起を有する軸調整専用部材、或いは、同心円筒状の凹部をサイズが大きな順に掘り下げた段差状凹部を有する軸調整専用部材を用いても良い。さらには、同心円筒状の凹部をサイズが大きな順に掘り下げた段差状凹部と、段差状凹部の中心に設けた突起を有する軸調整専用部材を用いても良い。
【００４０】
但し、突起の表面は原子レベルで平坦であるので、突起を設けた軸調整専用部材の方が望ましい。なお、この軸調整専用部材の周辺部に、Ｘ型向またはＹ型向のナイフエッジを設けておくことが望ましい。
【００４１】
この様な軸調整専用部材を用いて光学顕微鏡及びセンサの光軸を調整する場合には、
ａ．突起または凹部の側壁が見えない状態或いは突起の面積または凹部の面積が最大になるように試料または前記光学顕微鏡の傾斜を調整する。
ｂ．次いで、突起の表面或いは凹部の底面までの距離を規定値にした状態で、干渉ピークが最大になるように前記センサの光軸を調整するとともに光学顕微鏡に対するオフセット量を微調整する。
【実施例１】
【００４２】
次に、図２乃至図４を参照して、本発明の実施例１の光干渉法を用いた計測装置及び計測方法を説明する。図２は、本発明の実施例１の光干渉法を用いた計測装置の概念的構成図であり、光干渉法により距離を計測するセンサ１１と光学顕微鏡１２と両者を固定する共通支持ブロック１３と、試料を載置する試料ステージ１４とを備えている。センサ１１としては、ＳＩ−Ｆ１０（キーエンス社製商品型番）にｚ軸方向に独立に移動可能で、ｘ軸方向及びｙ軸方向に光軸を傾斜可能な機構を付けて用いる。光学顕微鏡１２は独立してｘ軸方向及びｙ軸方向に傾斜可能であり、ｚ軸方向の移動は共通支持ブロック１３により行う。試料ステージ１４は真空チャック機構を備えており、半導体ウェーハ等の試料１５を載置・固定する。但し、この場合、試料ステージは傾斜機構を備える必要はない。【００４３】
図３は、計測に使用する光源の波長分布図であり、ここでは、８２０ｎｍの近赤外領域に波長ピークを有する赤外ＳＬＤを光源として用いる。但し、従来のように、シリコン基板内を透過させるものではないので、赤外光に限られるものではない。【００４４】
次に、計測方法を説明する。
Ｓ１：まず、光学顕微鏡１２のカメラで軸合わせ用のパターン(例えば、φ２０μｍのＴＳＶ)を見ながら垂直入射になるよう共通支持ブロック１３を動かし、フォーカス合わせ、チルト軸調整を行う。この時、光学顕微鏡１２が試料法線方向になるよう調整するものであり、ヴィア底が見えるようになるか、または、ヴィア径が最大になるように調整すれば良い。
Ｓ２：次いで、センサ１１と光学顕微鏡１２の座標オフセットを求める。例えば、アライメント用の試料として、表面にＬ字溝パターン或いは十字溝パターンを形成しているものを準備し、このＬ字溝パターン或いは十字溝パターンを利用してｘ軸、ｙ軸の調整を行う。
Ｓ３：次いで、センサ１１と光学顕微鏡１２がパターンの無い平坦領域に対応するように試料ステージ１４を移動する。
Ｓ４：次いで、センサ端と試料１５の表面からの反射光の干渉によるピークの示す距離が所定の値になるようにセンサ１１の独立しているｚ軸を調整する。例えば、１１．０ｍｍの距離に設定する。なお、センサ１１と試料１５との間の距離が所望値の時、光学顕微鏡１２の焦点が合っている状態に調整する。
Ｓ５：次いで、センサ端と試料１５の表面からの反射光の干渉によるピークが最大になるようにセンサ１１の傾斜を微調整する。なお、このような微調整は多くの場合０．５°未満である。或いは、センサ端とＴＳＶの底面からの反射光の干渉によるピークが最大になるようにしても良い。
Ｓ６：以降は、Ｓ２〜Ｓ５の工程を繰り返し、センサ１１と試料１５との間の距離が所望値で、最もピーク強度が取れる位置にセンサの傾斜軸とオフセット（ｘ，ｙ）を調整する。【００４５】
以上の調整により、光学顕微鏡１２の焦点位置でセンサ１１の光軸と試料１５の鉛直方向が同じになるので、次に、実際の測定を開始する。
Ｓ７：被測定用の試料１５を試料ステージ１４上に載置・固定した状態で、共通支持ブロック１３を動かし、光学顕微鏡１２の焦点合わせを行う。
Ｓ８：センサ１１を試料１５に形成したＴＳＶの位置に移動させて、センサ１１と試料１５の表面との距離が所定値になるよう共通支持ブロック１４をｚ方向に動かし微調整を行ったのち、ＴＳＶの深さを計測する。【００４６】
この時、センサ先端部に参照面を有している場合は、プローブ径は、計測するヴィア径と平坦部を含む大きさ、例えば、直径４０μｍでも良いし、ヴィア径より十分小さく、例えば、ヴィア径より小さくても良い。【００４７】
プローブ径を、計測するヴィア径と平坦部を含む大きさにした場合には、
（１）ピーク強度からヴィア径を推定することが可能になった。また、
（２）干渉ピークの波形の広がりから表面の荒れを推定することが可能になった。【００４８】
一方、プローブ径をヴィア径より小さくした場合には、
（３）ピーク強度からヴィア底の平坦面の面積評価が可能になった。また、
（４）干渉ピークの波形の広がりからヴィア底の荒れを推定することが可能になった。【００４９】
図４は、センサヘッドと試料表面からの反射光の干渉波形の説明図であり、図４（ａ）は表面が平坦な試料の干渉波形であり、図４（ｂ）は表面が荒れた試料の干渉波形である。図４（ａ）に示すように、表面が平坦な試料で、干渉波形はシャープな波形となりそのピークにおける強度が高くなる。一方、図４（ｂ）に示すように表面が荒れた試料の干渉波形はピークの半値幅が拡がるとともに、ピークの強度が低下する。このような平坦面から得られる干渉波形の形状を予め計測しておくことで、試料の表面の荒れやビア底の荒れを評価することが可能になる。【００５０】
このように、本発明の実施例１においては、センサのアライメント法及び共通支持ブロック等の機構を工夫することにより、市販のセンサ、例えば、センサＳＩ−Ｆ１０（キーエンス社製商品型番）を用いてアスペクト比の高いヴィア穴の測定が可能になった。因みに、ヴィア径φ３．２μｍで深さ３４μｍのヴィアの計測が可能になった。また、ヴィア径５μｍで深さが５４μｍ、ヴィア径が１０μｍで深さが１６２μｍのヴィア穴等のアスペクト比が１０以上のヴィア穴の測定もでき、市販のセンサを用いた従来計測技術では予想しえない成果が得られた。
【実施例２】
【００５１】
次に、図５及び図６を参照して、本発明の実施例２の光干渉法を用いた計測装置及び計測方法を説明する。図５は、本発明の実施例２の光干渉法を用いた計測装置の概念的構成図であり、光干渉法により距離を計測するセンサ２１と光学顕微鏡２２と両者を固定する共通支持ブロック２３と、試料を載置する試料ステージ２４とを備えている。センサ２１としては、ＳＩ−Ｆ１０（キーエンス社製商品型番）にｚ軸方向に独立に移動可能で、ｘ軸方向及びｙ軸方向に光軸を傾斜可能な機構を付けて用いる。光学顕微鏡２２は共通支持ブロック２３によりｚ軸方向の調整を行い、ｘ軸方向及びｙ軸方向の傾斜調整機構は備えていない。試料ステージ２４は真空チャック機構及び傾斜機構を備えており、半導体ウェーハ等の試料２５を載置・固定するとともに、試料２５の法線方向の傾きを調整する。なお、実施例２においても、上記の図２に示したスペクトル特性を有する光源を用いる。【００５２】
図６は、試料ステージの傾斜機構の説明図であり、図６（ａ）は下面図であり、図６（ｂ）は側面図である。図に示すように、試料ステージ２４の下部に３本のピン２６１〜２６３を備えており、この３本のピン２６１〜２６３を上下に動かすことにより容易にあらゆる方向に試料ステージ２４を安定して傾斜させることができる。【００５３】
次に、計測方法を説明する。
ｓ１：まず、光学顕微鏡２２のカメラで軸合わせ用のパターン(例えば、φ２０μｍのＴＳＶ)を見ながら垂直入射になるよう共通支持ブロック２３を動かし、フォーカス合わせを行うとともに、試料ステージ２４の傾斜軸を調整して垂直入射になるようにする。この時、光学顕微鏡１２が試料法線方向になるよう調整するものであり、ヴィア底が見えるようになるか、または、ヴィア径が最大になるように調整すれば良い。
ｓ２：次いで、センサ２１と光学顕微鏡２２の座標オフセットを求める。例えば、実施例１と同様に、アライメント用標準試料として表面にＬ字溝パターン或いは十字溝パターンを形成したものを準備しておき、このＬ字溝パターン或いは十字溝パターンを利用してｘ軸、ｙ軸の調整を行う。
ｓ３：次いで、センサ２１と光学顕微鏡２２がパターンの無い平坦領域に対応するように試料ステージ２４を移動する。
ｓ４：次いで、センサ端と試料２５の表面からの反射光の干渉によるピークの示す距離が所定の値になるようにセンサ２１の独立しているｚ軸を調整する。例えば、１１．０ｍｍの距離に設定する。なお、この場合も、センサ２１と試料２５との間の距離が所望値の時、光学顕微鏡２２の焦点が合っている状態に調整する。
ｓ５：次いで、センサ端と試料２５の表面からの反射光の干渉によるピークが最大になるようにセンサ２１の傾斜を微調整する。なお、このような微調整は多くの場合０．５°未満である。或いは、センサ端とＴＳＶの底面からの反射光の干渉によるピークが最大になるようにしても良い。
ｓ６：以降は、ｓ２〜ｓ５の工程を繰り返し、センサ２１と試料２５との間の距離が所望値で、最もピーク強度が取れる位置にセンサの傾斜軸とオフセット（ｘ，ｙ）を調整する。【００５４】
以上の調整により、光学顕微鏡２２の焦点位置でセンサ２１の光軸と試料２５の鉛直方向が同じになるので、次に、実際の測定を開始する。
ｓ７：被測定用の試料２５を試料ステージ２４上に載置・固定した状態で、共通支持ブロック２３を動かし、光学顕微鏡２２の焦点合わせを行う。
ｓ８：センサ２１を試料２５に形成したＴＳＶの位置に移動させて、センサ２１と試料２５の表面との距離が所定値になるよう共通支持ブロック２４をｚ方向に動かし微調整を行ったのち、ＴＳＶの深さを計測する。【００５５】
この時、センサ先端部に参照面を有している場合は、上記の実施例１と同様に、プローブ径は、計測するヴィア径と平坦部を含む大きさ、例えば、直径４０μｍでも良いし、ヴィア径より十分小さく、例えば、ヴィア径の３／４以下でも良い。【００５６】
上記の実施例１と同様に、プローブ径を、計測するヴィア径と平坦部を含む大きさにした場合には、
（１）ピーク強度からヴィア径を推定することが可能になった。また、
（２）干渉ピークの波形の広がりから表面の荒れを推定することが可能になった。【００５７】
一方、プローブ径をヴィア径より小さくした場合には、
（３）ピーク強度からヴィア底の平坦面の面積評価が可能になった。また、
（４）干渉ピークの波形の広がりからヴィア底の荒れを推定可能になった。
【実施例３】
【００５８】
次に、図７を参照して、本発明の実施例３の光干渉法を用いた計測装置及び計測方法を説明する。図７は本発明の実施例３の光干渉法を用いた計測装置の概念的構成図であり、光軸内に光学ミラー３３が挿入された光学顕微鏡３２と、光学ミラー３３を共用して光学顕微鏡に挿入されたセンサヘッド３１とを備えている。また、実施例２と同様に真空チャック機構及び傾斜機構を備えた試料ステージ３４を備えている。センサヘッド３１は、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸が独立稼動するとともに、光学顕微鏡３２は試料法線方向に独立稼働する。なお、図における符号３６１〜３６３ピンである。【００５９】
次に、計測方法を説明すると、
σ１：まず、光学顕微鏡３２のカメラで軸合わせ用のパターン(例えば、φ２０μｍのＴＳＶ)を見ながら垂直入射になるよう試料ステージ３４を傾斜させ、フォーカス合わせを行う。この時、光学顕微鏡１２が試料法線方向になるよう調整するものであり、ヴィア底が見えるようになるか、または、ヴィア径が最大になるように調整すれば良い。
σ２：次いで、センサのｘ軸及びｙ軸の調整により、光学顕微鏡３２と同一視野になるように調整する。例えば、アライメント用標準試料として表面にＬ字溝パターン或いは十字溝パターンを形成したものを準備しておき、このＬ字溝パターン或いは十字溝パターンを利用してｘ軸、ｙ軸の調整を行う。σ３：次いで、光学顕微鏡３２がパターンの無い平坦領域に対応するように試料ステージ３４を移動する。
σ４：次いで、センサ端と試料３５の表面からの反射光の干渉によるピークの示す距離が所定の値になるようにセンサヘッド３１の独立しているｚ軸を調整する。例えば、８０ｍｍの距離に設定する。なお、この場合も、センサヘッド３１と試料３５との間の距離が所望値の時、光学顕微鏡３２の焦点が合っている状態に調整する。
σ５：σ２〜σ４の工程を繰り返し、センサヘッド３１と試料３５との間の距離が所望値で、光学顕微鏡３２の光軸とセンサの光軸が同じになるように調整する。【００６０】
以上の調整により、光学顕微鏡３２の焦点位置でセンサヘッド３１の光軸と試料３５の鉛直方向が同じになるので、次に、実際の測定を開始する。
σ６：被測定用の試料３５を試料ステージ３４上に載置・固定した状態で、図示しない光学顕微鏡３２を支持する支持ブロックを動かし、光学顕微鏡３２の焦点合わせを行う。
σ７：光学顕微鏡３２を試料３５に形成したＴＳＶの位置に移動させて、センサヘッド３１と試料３５の表面との距離が所定値になるよう光学顕微鏡のｚ軸移動機構を動かし微調整した後、ＴＳＶ深さを計測する。【００６１】
この時、センサ先端部に参照面を有している場合は、プローブ径は、計測するヴィア径と平坦部を含む大きさ、例えば、直径４０μｍにする。なお、実施例３においては参照光の波長と光学顕微鏡の波長が異なるので、プローブ径を小さくすることは困難である。この実施例３においては、
（１）ピーク強度からヴィア径を推定することが可能になった。また、
（２）干渉ピークの波形の広がりから表面の荒れを推定可能になった。【００６２】
この実施例３においては、光学ミラーを共用することによって、センサの光軸と光学顕微鏡の光軸が一致しているので、センサの光軸と光学顕微鏡の光軸とのオフセット量の計測工程が不要になる。
【実施例４】
【００６３】
次に、図８乃至図１６を参照して、本発明の実施例４の光干渉法を用いた計測方法を説明するが、計測装置自体は上記の実施例１或いは実施例２の計測装置を用いる。本発明の実施例４においては、実際に形成された高アスペクト比の孔ではなく、軸調整専用のチップを用いるので、まず、図８乃至図１５を参照して、軸調整用チップを説明する。【００６４】
図８は、本発明の実施例４の光干渉法を用いた計測方法に用いる第１の軸調整用チップの説明図であり、図８（ａ）は平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）におけるＡ−Ａ′を結ぶ一点鎖線の水平部を結ぶ断面図である。この第１の軸調整用チップ６０は単結晶Ｓｉ基板を加工して、高さがそれぞれ３μｍで、直径が２０μｍ、１０μｍ、５μｍ及び３μｍの突起を５０μｍのピッチで設けたものである。なお、チップの周囲にはＸ方向及びＹ方向のナイフエッヂを設けている。【００６５】
次に、図９を参照して、第１の軸調整用チップの製造工程を説明する。まず、図９（ａ）に示すように、表面が原子レベルに平坦化された単結晶Ｓｉ基板６１を用意する。次いで、図９（ｂ）に示すように、フォトレジストを塗布し、露光・現像することにより、図８に示した円形パターンの開口部６３を有するレジストマスク６２を形成する。次いで、図９（ｃ）に示すように、レジストマスク６２をマスクとして、フロロカーボン系のエッチングガス６４を用いて単結晶Ｓｉ基板６１の露出面を３μｍだけ掘り下げる。次いで、図９（ｄ）に示すように、レジストマスク６２を剥離することで、図８（ｂ）に示した突起６５を有する断面形状の第１の軸調整用チップ６０が得られる。【００６６】
この第１の軸調整用チップは、センサ光の照射面を突起６５の表面としており、このヒ表面は原子レベルでの平坦性を有しているので、精度の高い計測が可能になる。【００６７】
次に、図１０を参照して第２の軸調整用チップを説明する。図１０は、本発明の実施例４の光干渉法を用いた計測方法に用いる第２の軸調整用チップの説明図であり、図１０（ａ）は平面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）におけるＡ−Ａ′を結ぶ一点鎖線の水平部を結ぶ断面図である。この第２の軸調整用チップは単結晶Ｓｉ基板を加工して、深さがそれぞれ３μｍで、直径が２０μｍ、１０μｍ、５μｍ及び３μｍの凹部を５０μｍのピッチで設けたものである。なお、チップの周囲にはＸ方向及びＹ方向のナイフエッヂを設けている。また、製造工程は、凹凸の関係が逆なだけで、上記の第１の軸調整用チップの製造工程を同様である。【００６８】
この第２の軸調整用チップにおいては、最小径の凹部のアスペクト比を１にして、それ以外の凹部のアスペクト比を1より小さくしているので、軸調整工程において、センサの傾斜軸のずれや凹部の底面の平坦性の影響を受けることがない。【００６９】
次に、図１１を参照して第３の軸調整用チップを説明する。図１１は、本発明の実施例４の光干渉法を用いた計測方法に用いる第３の軸調整用チップの説明図であり、図１１（ａ）は平面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）におけるＡ−Ａ′を結ぶ一点鎖線の水平部を結ぶ断面図である。この第３の軸調整用チップは単結晶Ｓｉ基板を加工して、直径が２０μｍ、１０μｍ、５μｍ及び３μｍの突起を順に同心円筒状に５μｍの厚さで重ねたものである。なお、チップの周囲にはＸ方向及びＹ方向のナイフエッヂを設けている。【００７０】
次に、図１２及び図１３を参照して、第３の軸調整用チップの製造工程を説明する。まず、図１２（ａ）に示すように、表面が原子レベルに平坦化された単結晶Ｓｉ基板７１上にフォトレジストを塗布し、露光・現像することにより、直径が２０μｍのパターンを有するレジストマスク７２を形成する。次いで、図１２（ｂ）に示すように、レジストマスク７２をマスクとして、フロロカーボン系のエッチングガス７３を用いて単結晶Ｓｉ基板７１の露出面を５μｍだけ掘り下げる。次いで、図１２（ｃ）に示すように、レジストマスク７２を剥離することで、直径が２０μｍの第１段突起７４が形成される。【００７１】
次いで、図１２（ｄ）に示すように、フォトレジストを塗布し、露光・現像することにより、第１段突起７４に対して同心円状になる直径が１０μｍのパターンを有するレジストマスク７５を形成する。レジストマスク７５をマスクとして、フロロカーボン系のエッチングガス７６を用いて単結晶Ｓｉ基板７１の露出面を５μｍだけ掘り下げる。次いで、図１２（ｅ）に示すように、レジストマスク７５を剥離することで、直径が１０μｍの第２段突起７７が形成される。【００７２】
次いで、図１３（ｆ）に示すように、フォトレジストを塗布し、露光・現像することにより、第１段突起７４に対して同心円状になる直径が５μｍのパターンを有するレジストマスク７８を形成する。次いで、このレジストマスク７８をマスクとして、フロロカーボン系のエッチングガス７９を用いて単結晶Ｓｉ基板７１の露出面を５μｍだけ掘り下げる。次いで、図１３（ｇ）に示すように、レジストマスク７８を剥離することで、直径が５μｍの第３段突起８０が形成される。【００７３】
次いで、図１３（ｈ）に示すように、フォトレジストを塗布し、露光・現像することにより、第１段突起７４に対して同心円状になる直径が３μｍのパターンを有するレジストマスク８１を形成する。次いで、このレジストマスク８１をマスクとして、フロロカーボン系のエッチングガス８２を用いて単結晶Ｓｉ基板７１の露出面を掘り下げる。次いで、図１３（ｉ）に示すように、単結晶Ｓｉ基板７１の露出面を５μｍだけ掘り下げた時点でエッチングを停止する。次いで、図１３（ｊ）に示すように、レジストマスク８１を剥離することで、直径が２０μｍの第１段突起７４、直径が１０μの第２段突起７７、５μｍの第３段突起８０及び直径が３μｍの第４段突起８３が順に積層した突起構造が得られる。【００７４】
この第３の軸調整用チップの場合には、一か所で面積の異なる突起からの反射光を得ることができるので、検量線を作成する場合に、一度の位置合わせで良いので、その作成工程が簡素化される。【００７５】
次に、図１４を参照して第４の軸調整用チップを説明する。図１４は、本発明の実施例４の光干渉法を用いた計測方法に用いる第４の軸調整用チップの説明図であり、図１４（ａ）は平面図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）におけるＡ−Ａ′を結ぶ一点鎖線の水平部を結ぶ断面図である。この第４の軸調整用チップは単結晶Ｓｉ基板を加工して、直径が２０μｍ、１０μｍ及び５μｍを順に５μｍの深さで同心円筒状に掘り下げ、中心部に高さが９μｍで直径が３μｍの円筒状の突起を設けたものである。なお、チップの周囲にはＸ方向及びＹ方向のナイフエッヂを設けている。製造工程としては、第３の軸調整用チップと凹凸を逆にするとともに、中央部に常に直径が３μｍのレジストパターンを設けてエッチングを行えば良い。【００７６】
この第４の軸調整用チップの場合にも、一か所で面積の異なる凹部の底面及び中央の突起の表面からの反射光を得ることができるので、検量線を作成する場合に、一度の位置合わせで良いので、その作成工程が簡素化される。また、中央部の突起の表面は原子レベルの平坦性を有しているので、この突起部においては精度の良い計測が可能になる。【００７７】
次に、図１５を参照して第５の軸調整用チップを説明する。図１５は、本発明の実施例４の光干渉法を用いた計測方法に用いる第５の軸調整用チップの説明図であり、図１５（ａ）は平面図であり、図１５（ｂ）は図１５（ａ）におけるＡ−Ａ′を結ぶ一点鎖線の水平部を結ぶ断面図である。この第５の軸調整用チップは単結晶Ｓｉ基板を加工して、直径が２０μｍ、１０μｍ、５μｍ及び３μｍの凹部を順に３μｍの深さで同心円筒状に掘り下げたものである。なお、チップの周囲にはＸ方向及びＹ方向のナイフエッヂを設けている。製造工程としては、第３の軸調整用チップと凹凸を逆にしてエッチングを行えば良い。【００７８】
この第５の軸調整用チップの場合にも、一か所で面積の異なる凹部の底面及び中央の突起の表面からの反射光を得ることができるので、検量線を作成する場合に、一度の位置合わせで良いので、その作成工程が簡素化される。また、第４の軸調整用チップは、中央部の３μｍの突起がレジスト塗布工程等において損傷しやすいが、第５の軸調整用チップの場合には、突起を形成しないので、製造工程に精度が要求されない。【００７９】
次に、図１６を参照して、本発明の実施例４の光干渉法を用いた計測方法を説明するが、ここでは、軸調整用に上述の第１の軸調整用チップを用いて説明する。まず、軸調整工程を説明する。
ｎｓ1：光学顕微鏡で、突起パターンの表面の法線上に光学顕微鏡が来るように試料傾斜を調整する。そのためには、光学顕微鏡により観察により、突起の側壁が見えない、又は突起上部面積が最大になるように調整する。
ｎｓ２：従来方法同様に、突起パターンを用いて光学顕微鏡の光軸とセンサの光軸のオフセットを調整する。そのためには、突起パターンからの反射光による干渉光の強度が最大になるようにする。
ｎｓ３：突起パターンとセンサの距離を所望の値、例えば、１１．８ｍｍの規定値になるように調整する。
ｎｓ４：突起パターンからの反射光による干渉光ピーク強度が最大になるようにセンサの傾斜を微調整する。
ｎｓ５：ｎｓ２〜ｎｓ４を繰り返してセンサからの距離が一定でもっとも干渉ピークが強い条件に絞り込む。なお、この時のプローブの径は、測定する孔径よりも大きいことが望ましい。【００８０】
以上の工程で軸調整を行ったのち、ＴＳＶ用孔の深さとホール径の計測を同時に行う。まず、
ＮＳ１：図１６（ａ）に示すように、第１の軸調整用チップ６０を用い、突起６５と同じ高さの平坦部で、干渉ピーク強度を測定する（ｒｅｆ.１）。
ＮＳ２：次いで、図１６（ｂ）に示すように、測定対象となるＴＳＶ用孔に近いサイズの突起６５で干渉ピークの強度を測定する （ｒｅｆ.２）。
ＮＳ３：ｒｅｆ.１に対するｒｅｆ.２の強度比を算出しておく。なお、様々なサイズの突起をあらかじめ測定しておき、これにより検量線を作成しておいても良い。
ＮＳ４：次いで、図１６（ｃ）に示すように、測定対象となるＴＳＶ用孔９１を設けたＳｉウェーハ９０のＴＳＶ用孔９１の近傍の平坦部で、センサからの距離が規定値になるように調整したのち、干渉ピーク強度を計測する（ｒｅｆ.３）。
ＮＳ５：次いで、図１６（ｄ）に示すように、センサヘッド６６を測定するＴＳＶ用孔９１に移動し、平坦部とセンサの距離が規定値になるように調整後、平坦部からの干渉ピーク強度を計測する（ｒｅｆ.４）。
ＮＳ６：ｒｅｆ.３の強度とｒｅｆ.４の強度の差を求め、ＮＳ３の結果と比較することで、ホール径が求まる。
ＮＳ７：同時にＴＳＶ用孔９１の底からの干渉ピークが計測されるので、ＳＶ用孔９１の深さを知ることができる。【００８１】
このように、本発明の実施例４においては、軸調整用チップを用いているので、軸調整が容易になるとともに、ＴＳＶ用孔の深さとホール径の計測を同時に精度良く行うことが可能になる。
【実施例５】
【００８２】
次に、図１７を参照して、本発明の実施例５の光干渉法を用いた計測方法を説明するが、ここでは、ＴＳＶ用孔の深さとともに、ＴＳＶ用孔の底の平坦部分の径の計測を行う。ここでも、軸調整用に上記の第１の軸調整用チップを用いて、上記の実施例４と同じ手順で軸調整を行う。【００８３】
ｎＳ１：まず、図１７（ａ）に示すように、測定対象となるＴＳＶ用孔に近いサイズの突起６５で干渉ピークの強度を測定する （Ｒｅｆ.１）。なお、様々なサイズの突起をあらかじめ測定しておき、これにより検量線を作成しておいても良い。
ｎＳ２：次いで、図１７（ｂ）に示すように、センサヘッド６６を測定するＴＳＶ用孔９１に移動し、センサからＴＳＶ用孔９１の底までの距離が規定値になるように調整したのち、干渉ピーク強度を計測する（Ｒｅｆ.２）。
ｎＳ３：Ｒｅｆ.２がＲｅｆ.１に比べて何％小さいかを求めることで、ＴＳＶ用孔９１の径が求まる。即ち、通常は、表面の孔径より底部の平坦部の径が小さいので、強度比によりＴＳＶ用孔９１の径を求めることができる。【００８４】
このように、本発明の実施例５においては、軸調整用チップを用いているので、軸調整が容易になるとともに、ＴＳＶ用孔の深さとともに、ＴＳＶ用孔の底の平坦部分の径の計測を同時に精度良く行うことが可能になる。
【符号の説明】
【００８５】
１，１１，２１  センサ
２，１２，２２  光学顕微鏡
３  共通支持部材
４，１４，２４  試料ステージ
５，１５，２５  試料
１３，２３  共通支持ブロック
２６１〜２６３  ピン
３１  センサヘッド
３２  光学顕微鏡
３３  光学ミラー
３４  試料ステージ
３５  試料
３６１〜３６３  ピン
４１  光源
４２  センサ光
４３  偏波保持ファイバ
４４  センサヘッド
４５  計測対象物
４６  反射光
４７  参照反射面
４８  干渉光
４９  分光器
５０  回折格子
５１  ＣＣＤカメラ
５２  波形解析手段
６０  第１の軸調整用チップ
６１  単結晶Ｓｉ基板
６２  レジストマスク
６３  開口部
６４  エッチングガス
６５  突起
６６  センサヘッド
７１  単結晶Ｓｉ基板
７２，７５，７８，８１  レジストマスク
７３，７６，７９，８２  エッチングガス
７４  第１段突起
７７  第２段突起
８０  第３段突起
８３  第４段突起
９０  Ｓｉウェーハ
９１  ＴＳＶ用孔
【図１】
2015022851.tif 000003
【図２】
2015022851.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015022851.tif 000009
【図８】
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【図９】
2015022851.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2015022851.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2015022851.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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