(57)【要約】【課題】  測定用電極と被測定体との間隔の平行度が悪い場合でも、被測定体の厚みを正確に測定することができる静電容量式厚み測定方法を提供すること。【解決手段】  被測定体の同一の測定部位について、対の静電容量式センサの測定用電極の面積及び／又は該対の静電容量式センサの間隔距離が異なるようにした第１、第２の２つの測定条件において被測定体と対の静電容量式距離検出センサの各々との距離測定を行い、第１の測定条件にて得た距離測定値（Ｙ1，Ｙ2）に基づいて厚み算出値（ｔmA）を求めるとともに、第２の測定条件にて得た距離測定値（Ｙ3，Ｙ4）に基づいて厚み算出値（ｔmB）を求め、しかる後、この２つの厚み算出値（ｔmA，ｔmB）と、前記４つの距離測定値（Ｙ1〜Ｙ4）における被測定体の傾きによる測定距離減少分を決める係数値（α1〜α4）とから、被測定体の前記測定部位の真の厚み（ｔ）を求めること。【選択図】  図１
2005172700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電容量式距離検出センサにより被測定体の厚みを測定する静電容量式厚み測定方法において、
被測定体の測定部位を間に挟んで対向する位置に所定の間隔距離（ＣA）をおいて静電容量式距離検出センサを配置し、該対の静電容量式距離検出センサの各々が検出した静電容量から、被測定体と前記対の静電容量式距離検出センサの各々との距離測定値（Ｙ1，Ｙ2）を得、該距離測定値（Ｙ1，Ｙ2）及び前記所定の間隔距離（ＣA）から、被測定体の前記測定部位の厚み算出値（ｔmA）を得る第１の測定工程と、
前記第１の測定工程の測定条件に対して、対の静電容量式距離検出センサの測定用電極の面積及び／又は該対の静電容量式距離検出センサの間隔距離が異なる測定条件にして、被測定体と該対の静電容量式距離検出センサの各々との距離測定値（Ｙ3，Ｙ4）を得、該距離測定値（Ｙ3，Ｙ4）及び該対の静電容量式距離検出センサの間隔距離から、被測定体の前記測定部位の厚み算出値（ｔmB）を得る第２の測定工程と、
前記２つの測定工程で得た前記厚み算出値（ｔmA，ｔmB）と、前記２つの測定工程での前記４つの距離測定値（Ｙ1〜Ｙ4）における被測定体の傾きによる測定距離減少分を決める係数値（α1〜α4）とから、被測定体の前記測定部位の真の厚み（ｔ）を算出する工程と、を備えたことを特徴とする静電容量式厚み測定方法。
【請求項２】
被測定体の真の厚みｔを算出する際の前記係数値（α1〜α4）を、対の静電容量式センサの測定用電極の面積と、前記距離測定値（Ｙ1〜Ｙ4）とから求めることを特徴とする請求項１記載の静電容量式厚み測定方法。
【請求項３】
測定に先立ち、前記第１の測定工程で使用する対の静電容量式距離検出センサ
と前記第２の測定工程で使用する対の静電容量式距離検出センサとについて、測定用電極面との間隔が平行になるように配置された校正用被測定体の厚みを測定し、その厚み算出値が前記校正用被測定体の厚みと一致するように、校正を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の静電容量式厚み測定方法。
【請求項４】
静電容量式距離検出センサにより被測定体の厚みを測定する静電容量式厚み測定方法において、
被測定体傾き検出手段によって、水平に対する被測定体の測定部位の傾き角度を検出する工程と、
被測定体の前記測定部位を間に挟んで対向する位置に所定の間隔距離（ＣA）をおいて静電容量式距離検出センサを配置し、該対の静電容量式距離検出センサの各々が検出した静電容量から、被測定体と前記対の静電容量式距離検出センサの各々との距離測定値（Ｙ1，Ｙ2）を得る工程と、
前記検出された傾き角度と、前記距離測定値（Ｙ1，Ｙ2）と、前記距離測定値（Ｙ1，Ｙ2）における被測定体の傾きによる測定距離減少分を決める係数値（α1，α2）とから、被測定体と前記対の静電容量式距離検出センサの各々との真の距離（Ｘ1，Ｘ2）を算出し、該真の距離（Ｘ1，Ｘ2）と前記所定の間隔距離（ＣA）とから、被測定体の前記測定部位の厚み（ｔ）を算出する工程と、を備えたことを特徴とする静電容量式厚み測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量式距離検出センサにより半導体ウエハなどの被測定体の厚みを非接触にて測定する静電容量式厚み測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、静電容量式距離検出センサを用いて、半導体ウエハや金属箔板などの薄肉の被測定体の厚みを非接触にて測定する静電容量式厚み測定方法が知られている（例えば、特公昭６１−５５０４３号公報）。図５は従来の静電容量式厚み測定方法の説明図である。
【０００３】
図５において、５０は平板状の被測定体であり、各々が先端に円板形の測定用電極を有する一対の静電容量式距離検出センサ（以下、単に静電容量式センサともいう）５１，５２を、被測定体５０を間に挟むように相対して配置する。そして、一対の静電容量式センサ５１，５２の各々が検出した静電容量から、該静電容量式センサ５１，５２と被測定体５０との距離ａ，ｂをそれぞれ測定する。これらの距離測定値ａ，ｂと、静電容量式センサ５１，５２の間隔距離ｃ（ｃは予め設定された距離）とから、被測定体５０の厚みｔをｔ＝ｃ−ａ−ｂにより算出して求めるようにしている。被測定体５０あるいは静電容量式センサ５１，５２の移動／走査により、被測定体５０の厚み分布や面内の平坦度が測定される。
【特許文献１】特公昭６１−５５０４３号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
周知のように、静電容量式センサを用いた距離、あるいは変位の測定は、静電容量式センサの測定用電極と被測定体とで形成されるコンデンサの容量を測定することをその測定原理としている。すなわち、被測定体に対して、面積Ｓの測定用電極を被測定体との間隔が距離Ｄにて平行に配置したとき、静電容量Ｃ（Ｆ：ファラッド）は、次の式（１）で与えられる。なお、式（１）において、εは測定用電極と被測定体間の誘電率である。
【０００５】
【数１】
2005172700.tif 000003
【０００６】
式（１）に示されるように、静電容量Ｃは、距離Ｄに依存するため、検出した静電容量から、被測定体と静電容量式センサ（測定用電極）との距離Ｄを測定することができる。具体的には、例えば、周波数ｆ（Ｈｚ）なる交流電流ｉを、前記形成されるコンデンサに流すと、静電容量Ｃのコンデンサの両端間に発生して測定される電圧Ｖは、式（２）となる。この測定電圧Ｖの値から被測定体と静電容量式センサとの距離Ｄを測定することができる。
【０００７】
【数２】
2005172700.tif 000004
【０００８】
ところが、測定用電極と被測定体との間隔が平行よりわずかに傾いている場合、測定電圧Ｖと距離Ｄとの比例関係あるいは１／Ｃと距離Ｄとの比例関係が崩れてしまうことになる。
【０００９】
測定用電極と被測定体との間隔が平行よりわずかに傾いている場合の静電容量は、式（１）の関係式において、図３に示すように、微小の測定用電極（面積ΔＳ）が被測定体との距離が少しずつ変化するように配置されたときの各微小測定用電極による静電容量を並列接続したものと考えられ、各微小測定用電極で構成される平行平板による容量の総和と考えられる。したがって、例えば、測定用電極が半径Ｒの円板形とし、測定用電極中心における被測定体との距離をＤ、測定用電極に対する被測定体の傾き角度をθとすると、この場合の静電容量Ｃは、次の式（３）となる。
【００１０】
【数３】
2005172700.tif 000005
【００１１】
ここで、被測定体の傾き角度θが小さく、θ≪（Ｄ／Ｒ）であるとき、静電容量Ｃは、次の式（４）ように近似される。
【００１２】
【数４】
2005172700.tif 000006
【００１３】
式（４）からわかるように、測定用電極と被測定体との間隔が平行の場合の静電容量Ｃ0＝επＲ2／Ｄに対して、測定用電極と被測定体との間隔が平行よりわずかに傾いている場合（測定用電極に対して被測定体がわずかに傾いている場合）、静電容量Ｃは、Ｃ0・θ2Ｒ2／４Ｄ2だけ増加することになる。
【００１４】
前述した定電流（ｉ）駆動による測定電圧（Ｖ）の測定など、静電容量式センサを用いての距離測定値（Ｙ）は、１／Ｃに対する比例関係をもとに算出されるようになっているため、距離測定値Ｙは次のようになる。
【００１５】
【数５】
2005172700.tif 000007
【００１６】
そして、傾き角度θ＝０で距離測定値が校正されているとき、測定用電極と被測定体との間隔が平行よりわずかに傾いている場合の測定用電極と被測定体との距離の距離測定値Ｙは、次のようになる。
【００１７】
【数６】
2005172700.tif 000008
【００１８】
この式（６）により、静電容量式センサ（測定用電極）と被測定体との距離測定値Ｙは、測定用電極と被測定体との間隔がよりわずかに傾いていると、平行な場合の距離測定値Ｙ＝Ｄよりも減少し、その測定距離減少分が式（６）の右辺の第２項で示されるように、θ2Ｒ2／４Ｄであることがわかる。式（６）からわかるように、傾き角度θにより距離測定値Ｙは変化し、例えば、測定用電極半径Ｒ：２．６ｍｍ、距離Ｄ：４００μｍのとき、傾き角度θ＝５ｍｒａｄでは距離測定値Ｙは０．１μｍ減少する。図４は、図５に示す従来方法によるシリコンウエハの厚み測定結果を示すグラフであり、被測定体であるシリコンウエハを測定用電極軸線を中心として傾けた場合の厚み測定値（厚み算出値）を示している。シリコンウエハの傾き角度が大きくなるに従い、一対の静電容量式センサの各々が検出した静電容量が増加することで各距離測定値が減少し、これによって厚み測定値が増加している。傾き角度θ＝５ｍｒａｄで厚み測定値は０．２μｍ増加しており、この増加割合は、（６）式で予想される値と合致している。
【００１９】
なお、厚み測定の場合、被測定体の傾きによる幾何学的な厚みの増加があるが、その増加量Δｔは、被測定体の厚みをｔとすると、次のようになる。
【００２０】
【数７】
2005172700.tif 000009
【００２１】
ここで、前記シリコンウエハ（厚み：≒７７０μｍ）の厚み測定では、傾き角度θ＝５ｍｒａｄでの前記幾何学的な厚み増加量Δｔは０．０１μｍである。したがって、半導体ウエハ等に薄板状の被測定体の厚み測定においては、式（６）で示される傾きによる静電容量の減少が主たる測定誤差要因となっている。
【００２２】
この測定用電極と被測定体との間隔が平行でないことによる厚み測定誤差を減らすためには、該間隔の平行度を正確に調整すればよい。ところが、大面積の被測定体の厚み分布を測定する場合には、被測定体全面にわたって平行度を正確に維持するための複雑な平行度調整機構を必要とし、従来は測定装置が高価になるという欠点があった。
【００２３】
そこで本発明は、静電容量式距離検出センサを用いて被測定体の厚みを測定するに際し、静電容量式距離検出センサの測定用電極と被測定体との間隔の平行度を正確に調整するための平行度調整機構を備えなくてすみ、測定用電極と被測定体との間隔の平行度が悪い場合でも、被測定体の厚みを正確に測定することができる静電容量式厚み測定方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
前記課題を解決する本願発明は、次の技術的手段を講じている。
【００２５】
請求項１の発明は、静電容量式距離検出センサにより被測定体の厚みを測定する静電容量式厚み測定方法において、（１）被測定体の測定部位を間に挟んで対向する位置に所定の間隔距離（ＣA）をおいて静電容量式距離検出センサを配置し、該対の静電容量式距離検出センサの各々が検出した静電容量から、被測定体と前記対の静電容量式距離検出センサの各々との距離測定値（Ｙ1，Ｙ2）を得、該距離測定値（Ｙ1，Ｙ2）及び前記所定の間隔距離（ＣA）から、被測定体の前記測定部位の厚み算出値（ｔmA）を得る第１の測定工程と、（２）前記第１の測定工程の測定条件に対して、対の静電容量式距離検出センサの測定用電極の面積及び／又は該対の静電容量式距離検出センサの間隔距離が異なる測定条件にして、被測定体と該対の静電容量式距離検出センサの各々との距離測定値（Ｙ3，Ｙ4）を得、該距離測定値（Ｙ3，Ｙ4）及び該対の静電容量式距離検出センサの間隔距離から、被測定体の前記測定部位の厚み算出値（ｔmB）を得る第２の測定工程と、（３）前記２つの測定工程で得た前記厚み算出値（ｔmA，ｔmB）と、前記２つの測定工程での前記４つの距離測定値（Ｙ1〜Ｙ4）における被測定体の傾きによる測定距離減少分を決める係数値（α1〜α4）とから、被測定体の前記測定部位の真の厚み（ｔ）を算出する工程と、を備えたことを特徴とするものである。
【００２６】
請求項２の発明は、請求項１記載の静電容量式厚み測定方法において、被測定体の真の厚みｔを算出する際の前記係数値（α1〜α4）を、対の静電容量式センサの測定用電極の面積と、前記距離測定値（Ｙ1〜Ｙ4）とから求めることを特徴とするものである。
【００２７】
請求項３の発明は、請求項１又は２記載の静電容量式厚み測定方法において、測定に先立ち、前記第１の測定工程で使用する対の静電容量式距離検出センサ
と前記第２の測定工程で使用する対の静電容量式距離検出センサとについて、測定用電極面との間隔が平行になるように配置された校正用被測定体の厚みを測定し、その厚み算出値が前記校正用被測定体の厚みと一致するように、校正を行うことを特徴とするものである。
【００２８】
請求項４の発明は、静電容量式距離検出センサにより被測定体の厚みを測定する静電容量式厚み測定方法において、（１）被測定体傾き検出手段によって、水平に対する被測定体の測定部位の傾き角度を検出する工程と、（２）被測定体の前記測定部位を間に挟んで対向する位置に所定の間隔距離（ＣA）をおいて静電容量式距離検出センサを配置し、該対の静電容量式距離検出センサの各々が検出した静電容量から、被測定体と前記対の静電容量式距離検出センサの各々との距離測定値（Ｙ1，Ｙ2）を得る工程と、（３）前記検出された傾き角度と、前記距離測定値（Ｙ1，Ｙ2）と、前記距離測定値（Ｙ1，Ｙ2）における被測定体の傾きによる測定距離減少分を決める係数値（α1，α2）とから、被測定体と前記対の静電容量式距離検出センサの各々との真の距離（Ｘ1，Ｘ2）を算出し、該真の距離（Ｘ1，Ｘ2）と前記所定の間隔距離（ＣA）とから、被測定体の前記測定部位の厚み（ｔ）を算出する工程と、を備えたことを特徴とするものである。
【００２９】
本発明者らは、静電容量式センサを用いて被測定体の厚みを測定するに際し、測定用電極と被測定体との間隔が平行よりわずかに傾いている場合、前述した静電容量の理論解析及び実験による検証から、静電容量式センサ（測定用電極）と被測定体との距離測定値Ｙは、平行である場合の距離測定値Ｙ（Ｙ＝Ｄ）よりも減少し、その測定距離減少分が前記の式（６）に示すように、（Ｒ2／４Ｄ）・θ2であることを見出した（θ：測定用電極面に対する被測定体の傾き角度、Ｒ：測定用電極の半径である）。すなわち、測定用電極と被測定体との間隔が平行よりわずかに傾いている場合、得られた距離測定値Ｙは被測定体の傾き角度θに依存しており、その傾き角度θによる測定距離減少分がＲ2／４Ｄ［測定用電極の面積／距離］という係数値αにより決まることを見出した。本願請求項１、２又は３記載の静電容量式厚み測定方法は、このような知見に基づいてなされたものである。
【発明の効果】
【００３０】
請求項１、２又は３の静電容量式厚み測定方法は、静電容量式センサを用いて被測定体の厚みを測定するに際し、被測定体の同一の測定部位について、対の静電容量式センサの測定用電極の面積及び／又は該対の静電容量式センサの間隔距離が異なるようにした第１、第２の２つの測定条件において被測定体と対の静電容量式距離検出センサの各々との距離測定を行い、第１の測定条件にて得た距離測定値（Ｙ1，Ｙ2）に基づいて厚み算出値（ｔmA）を求めるとともに、第２の測定条件にて得た距離測定値（Ｙ3，Ｙ4）に基づいて厚み算出値（ｔmB）を求め、しかる後、この２つの厚み算出値（ｔmA，ｔmB）と、前記４つの距離測定値（Ｙ1〜Ｙ4）における被測定体の傾きによる測定距離減少分を決める係数値（α1〜α4）とから、被測定体の前記測定部位の真の厚み（ｔ）を求めるように構成されている。
【００３１】
これにより、静電容量式センサの測定用電極と被測定体との間隔の平行度が悪い場合でも、被測定体の厚みを正確に測定することができるので、測定用電極と被測定体との間隔の平行度を正確に調整するための複雑な平行度調整機構を必要とせず、高価な厚み測定装置を使用しなくてすむ。
【００３２】
請求項４の静電容量式厚み測定方法は、静電容量式センサを用いて被測定体の厚みを測定するに際し、被測定体の測定部位について、被測定体と対の静電容量式センサの各々との距離測定値（Ｙ1，Ｙ2）を得るとともに、被測定体傾き検出手段により、対の静電容量式センサの各測定用電極面に対する被測定体の傾き角度をそれぞれ検出し、この検出された傾き角度と、前記距離測定値（Ｙ1，Ｙ2）と、この距離測定値（Ｙ1，Ｙ2）における被測定体の傾きによる測定距離減少分を決める係数値（α1，α2）とから、被測定体と対の静電容量式距離検出センサの各々との真の距離（Ｘ1，Ｘ2）を算出し、該真の距離（Ｘ1，Ｘ2）に基づいて被測定体の厚み（ｔ）を算出するように構成されている。
【００３３】
これにより、静電容量式センサの測定用電極と被測定体との間隔の平行度が悪い場合でも、被測定体の厚みを正確に測定することができるので、被測定体傾き検出手段を必要とするものの、測定用電極と被測定体との間隔の平行度を正確に調整するための複雑な平行度調整機構を必要とせず、高価な厚み測定装置を使用しなくてすむ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態による静電容量式厚み測定方法の実施に用いられる厚み測定装置の概略構成図である。
【００３５】
この厚み測定装置は本発明を被測定体としてのシリコンウエハの厚み測定に適用した場合のものであり、図１に示すように、固定基台３上に図１における左右方向に水平移動可能な移動ステージ４が取り付けられている。そして、移動ステージ４のウエハ支持コラム４ａ〜４ｃ上に載置されたシリコンウエハ１０を間に挟んで上下に対向する状態で、間隔距離ＣAをおいて一対の第１の静電容量式センサ１ａ，１ｂが配置されるとともに、この第１の静電容量式センサ１ａ，１ｂに近接して、同様にシリコンウエハ１０を間に挟んで上下に対向する状態で、間隔距離ＣBをおいて一対の第２の静電容量式センサ２ａ，２ｂが配置されている。ここで、前記間隔距離ＣAと前記間隔距離ＣBとは異なる距離に設定されている。また、第１の静電容量式センサ１ａ，１ｂの各々は、先端に円板形をなし半径ＲAの測定用電極を有し、第２の静電容量式センサ２ａ，２ｂの各々は、先端に円板形をなし前記半径ＲAとは異なる寸法の半径ＲBの測定用電極を有している。この実施形態では、図１における距離Ｌ：３００μｍ、第１の静電容量式センサ１ａ，１ｂの測定用電極の半径ＲA：２．６ｍｍ、第２の静電容量式センサ２ａ，２ｂの測定用電極の半径ＲB：２．２ｍｍである。
【００３６】
図２は、図１における第１の静電容量式センサと第２の静電容量式センサとについて、被測定体の傾きの影響による被測定体の厚み測定値の変化を調べた結果を示すグラフである。図２から、第１の静電容量式センサ１ａ，１ｂ及び第２の静電容量式センサ２ａ，２ｂともに、その厚み測定値が被測定体の傾きに対して前記式（６）で予想される変化を示すことが確認された。
【００３７】
さて、図１に示すように、この実施形態では２つの静電容量式センサ１ａ，１ｂ及び２ａ，２ｂは、近接して配置されていることから、実質的にシリコンウエハ１０の同一測定部位の測定を行うことになる。また、図１に示すように、シリコンウエハ１０は水平よりわずかに傾いており、つまり、２つの静電容量式センサ１ａ，１ｂ及び２ａ，２ｂの各測定用電極とシリコンウエハ１０との間隔が平行よりわずかに傾いている。そして、移動ステージ４を移動させて、シリコンウエハ１０の径方向に沿って厚み測定が行われる。５は静電容量／距離変換器、６は計算機である。静電容量／距離変換器５は、第１の静電容量式センサ１ａ，１ｂの各々が検出した静電容量から、シリコンウエハ１０の測定部位と第１の静電容量式センサ１ａ，１ｂの各々の測定用電極との距離測定値Ｙ1，Ｙ2を出力して計算機６に与えるものである。また、この静電容量／距離変換器５は、第２の静電容量式センサ２ａ，２ｂの各々が検出した静電容量から、シリコンウエハ１０の前記測定部位と第２の静電容量式センサ２ａ，２ｂの各々の測定用電極との距離測定値Ｙ3，Ｙ4を出力して計算機６に与えるものである。
【００３８】
これらの距離測定値Ｙ1〜Ｙ4は、次の式（８）で表される。ここで、α1〜α4は、シリコンウエハ１０の傾き角度θによる測定距離減少分を決める係数値である。また、Ｘ1，Ｘ2は、シリコンウエハ１０の測定部位と第１の静電容量式センサ１ａ，１ｂの各々の測定用電極との真の距離であり、Ｘ3，Ｘ4は、シリコンウエハ１０の前記測定部位と第２の静電容量式センサ２ａ，２ｂの各々の測定用電極との真の距離である。
【００３９】
【数８】
2005172700.tif 000010
【００４０】
シリコンウエハ１０の前記測定部位の真の厚みｔは、ｔ＝ＣA−Ｘ1−Ｘ2、あるいは、ｔ＝ＣB−Ｘ3−Ｘ4で与えられるので、次の関係がある。
【００４１】
【数９】
2005172700.tif 000011
【００４２】
ここで次の式（１０）のように、ｔmAは距離測定値Ｙ1，Ｙ2及び間隔距離ＣAから算出される厚み算出値、ｔmBは距離測定値Ｙ3，Ｙ4及び間隔距離ＣBから算出される厚み算出値である。
【００４３】
【数１０】
2005172700.tif 000012
【００４４】
したがって、第１の静電容量式センサ１ａ，１ｂによる厚み算出値ｔmAと第２の静電容量式センサ２ａ，２ｂによる厚み算出値ｔmBとの差Δｔｍ＝(ｔmA−ｔmB)は、次のようになる。
【００４５】
【数１１】
2005172700.tif 000013
【００４６】
真の厚みｔは、式（１１）により求めたθ2を式（９）の例えばｔmAを表す式に代入すること、あるいは、式（９）からθ2の項を消去することにより、厚み算出値ｔmA，ｔmBと係数値α1〜α4とから求めることができる。この場合、係数値α1〜α4の求め方について説明すると、係数値α1は、式（６）で示されるように、α1＝（ＲA2／４Ｄ）＝（ＲA2／４Ｘ1）である。ここでＸ1はシリコンウエハ１０の測定部位と第１の静電容量式センサ１ａの測定用電極との真の距離であるが、傾き角度θが小さいとき、α1＝ＲA2／４Ｙ1としても問題はない。同様に、α2＝ＲA2／４Ｙ2、α3＝ＲB2／４Ｙ3、α4＝ＲB2／４Ｙ4として、これらの値を算出することができる。このようにして、厚み算出値ｔmA，ｔmBとこれらの係数値α1〜α4とから、シリコンウエハ１０の測定部位の真の厚みｔを求めることができる。そして、計算機６により厚み算出値ｔmA，ｔmB、係数値α1〜α4及び真の厚みｔの算出が行われるようになっている。
【００４７】
このようにして、静電容量式センサ１ａ，１ｂ及び２ａ，２ｂとシリコンウエハ１０との間隔の平行度が悪い場合でも、シリコンウエハ１０の厚みを正確に測定することができる。
【００４８】
そしてこの場合、前記２つの厚み算出値ｔmA，ｔmBの差Δｔｍからシリコンウエハ１０の傾きを評価するため、静電容量式センサ１ａ，１ｂ及び２ａ，２ｂについて適切な校正処理を行うことが大切である。これは、基準となる厚みの校正用被測定体７について静電容量式センサ１ａ，１ｂ及び２ａ，２ｂで厚み測定することで校正を行うことができる。本実施形態では、図１に示すように、静電容量式センサ１ａ，１ｂ及び２ａ，２ｂについて、図１に示すように、各測定用電極面との間隔が平行になるよう配設された校正用被測定体７を備え、この校正用被測定体７の厚みを測定し、その厚み算出値が校正用被測定体７の厚みと一致するように、静電容量／距離変換器５のオフセット量を調整している。
【００４９】
次に、被測定体傾き検出手段を備えて被測定体の厚み測定を行う実施形態について説明する。表面が鏡面とされた被測定体の場合、被測定体傾き検出手段としての例えばレーザ光式傾き検出装置により、被測定体の傾き角度を検出できる。このレーザ光式傾き検出装置は、例えば、レーザ光照射器からレーザ光を被測定体の測定部位表面に照射し、受光器で捉えたその反射光の位置から被測定体の傾き角度θを検出するものである。
【００５０】
例えばまず、前記レーザ光式傾き検出装置により、水平に対する被測定体の測定部位傾き角度θを検出しておく。次に、被測定体の測定部位を間に挟んで対向する位置に所定の間隔距離ＣAをおいて静電容量式センサ１ａ，１ｂを配置し、この静電容量式センサ１ａ，１ｂの各々が検出した静電容量から、被測定体の測定部位と静電容量式センサ１ａ，１ｂの各々の測定用電極との距離測定値Ｙ1，Ｙ2を得る。なお、前記一対の静電容量式センサ１ａ，１ｂの各々は、先端に円板形をなし半径ＲAの測定用電極を有している。
【００５１】
そして、前記検出された傾き角度θと、前記距離測定値Ｙ1，Ｙ2（Ｙ1＝Ｘ1−α1θ2、Ｙ2＝Ｘ2−α2θ2）と、被測定体の傾きによる測定距離減少分を決める係数値α1，α2とから、被測定体と静電容量式センサ１ａ，１ｂの各々の測定用電極との真の距離Ｘ1，Ｘ2（Ｘ1＝Ｙ1＋α1θ2、Ｘ2＝Ｙ2＋α2θ2）を算出する。ここで、α1とα2の値は、α1＝ＲA2／４Ｙ1、α2＝ＲA2／４Ｙ2である。
【００５２】
このように求めた真の距離Ｘ1，Ｘ2と前記間隔距離ＣAとから、被測定体の測定部位の厚みｔ（ｔ＝ＣA−Ｘ1−Ｘ2）を算出することにより、静電容量式センサ１ａ，１ｂと被測定体との間隔の平行度が悪い場合でも、被測定体の厚みを正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態による静電容量式厚み測定方法の実施に用いられる厚み測定装置の概略構成図である。
【図２】図１における第１の静電容量式センサと第２の静電容量式センサとについて、被測定体の傾きの影響による被測定体の厚み測定値の変化を調べた結果を示すグラフである。
【図３】測定用電極と被測定体との間隔が平行よりわずかに傾いている場合の静電容量の求め方を説明するための図である。
【図４】図５に示す従来方法によるシリコンウエハの厚み測定結果を示すグラフである。
【図５】従来の静電容量式厚み測定方法の説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ａ，１ｂ…第１の静電容量式距離検出センサ
２ａ，２ｂ…第２の静電容量式距離検出センサ
３…固定基台
４…移動ステージ
４ａ〜４ｃ…ウエハ支持コラム
５…静電容量／距離変換器
６…計算機
７…校正用被測定体
１０…シリコンウエハ
【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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