(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板状の被測定体の測定部位を境にして対向する位置に所定の対向距離を置いて一対の静電容量式距離検出センサを配置し、該一対の静電容量式距離検出センサのそれぞれが検出した静電容量による該被測定体と該一対の静電容量式距離検出センサとの距離及び該一対の静電容量式距離検出センサ間の対向距離に基づいて被測定体の複数の測定部位の厚みを多点測定する静電容量式厚み多点測定方法において、上記被測定体の自重撓み変形がもたらす被測定体の測定部位により異なる傾きに応じて上記一対の静電容量式距離検出センサを傾斜配置して多点測定することを特徴とする静電容量式厚み多点測定方法。
【請求項２】
薄板状の被測定体の測定部位を境にして対向する位置に所定の対向距離を置いて一対の静電容量式距離検出センサを配置し、該一対の静電容量式距離検出センサのそれぞれが検出した静電容量による該被測定体と該一対の静電容量式距離検出センサとの距離及び該一対の静電容量式距離検出センサ間の対向距離に基づいて被測定体の複数の測定部位の厚みを多点測定する静電容量式厚み多点測定装置において、上記被測定体の自重撓み変形がもたらす被測定体の測定部位により異なる傾きに応じて上記一対の静電容量式距離検出センサを傾斜配置可能な可変傾斜機構を設けてなることを特徴とする静電容量式厚み多点測定装置。
【請求項３】
上記可変傾斜機構は勾配プレート及び移動ローラの組み合わせ構造からなることを特徴とする請求項２記載の静電容量式厚み多点測定装置。
【請求項４】
上記勾配プレートは交換自在に設けられていることを特徴とする請求項３記載の静電容量式厚み多点測定装置。
【請求項５】
上記一対の静電容量式距離検出センサを上記被測定体の半径方向に走査可能な走査機構を設けてなることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の静電容量式厚み多点測定装置。
【請求項６】
上記被測定体の外周端部を載置保持する被測定体保持部と、該被測定体保持部を回転させる回転ステージとを備えてなることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の静電容量式厚み多点測定装置。
【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ー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多点測定方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の静電容量式厚み多点測定方法として、図５、図６、図７の如く、例えば、半導体ウエハーである被測定体Ｗの測定部位Ｐを境にして対向する位置に所定の対向距離Ｇｓを置いて一対の静電容量式距離検出センサＳ１・Ｓ２を配置し、被測定体Ｗに非接触状態でアース電極Ｑを配置し、一対の静電容量式距離検出センサＳ１・Ｓ２のそれぞれが検出した静電容量Ｃ（＝センサーの電極面積Ａ×電極と被測定体間の誘電率ε／電極と被測定体との距離Ｇ）によるところの被測定体Ｗと一対の静電容量式距離検出センサＳ１・Ｓ２との距離Ｇ１・Ｇ２及び一対の静電容量式距離検出センサＳ１・Ｓ２間の対向距離Ｇｓに基づいて被測定体の複数の測定部位Ｐの厚みｔ（＝Ｇｓ−［Ｇ１＋Ｇ２］）を多点測定する構造のものが知られている。
【特許文献１】特開２００５−１７２７００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、これら従来構造の場合、例えば、半導体ウエハーなどの比較的薄板状の被測定体の多点測定にあっては、図５の如く、外周部分数カ所を保持された被測定体の自重により中心部が外周部よりも下に凸に窪んだ撓み変形が生ずることがあり、例えば、外径３００ｍｍの半導体ウエハーにおいて中央部で９０μｍ程度の撓み現象が生ずることがあり、このため、一対の静電容量式距離検出センサ又は被測定体を移動させて走査することにより測定部位Ｐ１・Ｐ２・・を多点測定するにあたり、被測定体Ｗの各測定部位Ｐにおける傾きθが異なり、この傾きθによって、それぞれの測定部位Ｐ１・Ｐ２・・と一対の静電容量式距離検出センサＳ１・Ｓ２との距離Ｇ１・Ｇ２が異なることになり、各測定部位Ｐにより被測定体Ｗの傾きθが異なることにより測定部位Ｐの厚みｔの測定精度が低下することがあるという不都合を有している。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明はこれらの不都合を解決することを目的とするもので、本発明のうちで、請求項１記載の方法の発明にあっては、薄板状の被測定体の測定部位を境にして対向する位置に所定の対向距離を置いて一対の静電容量式距離検出センサを配置し、該一対の静電容量式距離検出センサのそれぞれが検出した静電容量による該被測定体と該一対の静電容量式距離検出センサとの距離及び該一対の静電容量式距離検出センサ間の対向距離に基づいて被測定体の複数の測定部位の厚みを多点測定する静電容量式厚み多点測定方法において、上記被測定体の自重撓み変形がもたらす被測定体の測定部位により異なる傾きに応じて上記一対の静電容量式距離検出センサを傾斜配置して多点測定することを特徴とする静電容量式厚み多点測定方法にある。
【０００５】
又、請求項２記載の装置の発明にあっては、薄板状の被測定体の測定部位を境にして対向する位置に所定の対向距離を置いて一対の静電容量式距離検出センサを配置し、該一対の静電容量式距離検出センサのそれぞれが検出した静電容量による該被測定体と該一対の静電容量式距離検出センサとの距離及び該一対の静電容量式距離検出センサ間の対向距離に基づいて被測定体の複数の測定部位の厚みを多点測定する静電容量式厚み多点測定装置において、上記被測定体の自重撓み変形がもたらす被測定体の測定部位により異なる傾きに応じて上記一対の静電容量式距離検出センサを傾斜配置可能な可変傾斜機構を設けてなることを特徴とする静電容量式厚み多点測定装置にある。
【０００６】
又、請求項３記載の発明は、上記可変傾斜機構は勾配プレート及び移動ローラの組み合わせ構造からなることを特徴とするものであり、又、請求項４記載の発明は、上記勾配プレートは交換自在に設けられていることを特徴とするものであり、又、請求項５記載の発明にあっては、上記一対の静電容量式距離検出センサを上記被測定体の半径方向に走査可能な走査機構を設けてなることを特徴とするものであり、又、請求項６記載の発明は、上記被測定体の外周端部を載置保持する被測定体保持部と、該被測定体保持部を回転させる回転ステージとを備えてなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は上述の如く、請求項１又は２記載の発明にあっては、薄板状の被測定体の測定部位を境にして対向する位置に所定の対向距離を置いて一対の静電容量式距離検出センサを配置し、一対の静電容量式距離検出センサのそれぞれが検出した静電容量によるところの被測定体と一対の静電容量式距離検出センサとの距離及び一対の静電容量式距離検出センサ間の対向距離に基づいて被測定体の複数の測定部位の厚みを多点測定することになり、この際、可変傾斜機構により、上記薄板状の被測定体の自重撓み変形がもたらす被測定体の測定部位により異なる傾きに応じて一対の静電容量式距離検出センサを傾斜配置して多点測定するようにしているから、それぞれの測定部位と一対の静電容量式距離検出センサとの距離を被測定体の自重撓み変形がもたらす被測定体の測定部位により異なる傾きに対応することができ、各測定部位により被測定体の傾きが異なることにより生ずる測定部位の厚みの測定精度の低下を防ぐことができ、厚みの測定精度を高めることができる。
【０００８】
又、請求項３記載の発明にあっては、上記可変傾斜機構は勾配プレート及び移動ローラの組み合わせ構造からなるので、構造を簡素化することができると共に確実に傾斜配置することができ、又、請求項４記載の発明にあっては、上記勾配プレートを交換自在に設けることにより、被測定体のサイズや種類に対応することができ、又、請求項５記載の発明にあっては、上記一対の静電容量式距離検出センサを上記被測定体の半径方向に走査可能な走査機構を設けてなるから、被測定体の複数の測定部位を円滑に多点測定することができ、又、請求項６記載の発明にあっては、上記被測定体の外周端部を載置保持する被測定体保持部と、被測定体保持部を回転させる回転ステージとを備えてなるから、被測定体の外周端部への傷付けを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１乃至図４は本発明の実施の形態例を示し、１は回転ステージであって、回転制御用モータ２により割出回転可能に設けられ、この回転ステージ１上に薄板状の被測定体Ｗの外周端部を載置保持する被測定体保持部３が設けられ、一方、回転ステージ１上に可変傾斜機構４が設けられ、可変傾斜機構４を介して上下一対の測定アーム５・５が対向距離調節自在に設けられ、各測定アーム５・５の先端部に被測定体Ｗの測定部位Ｐを境にして対向する位置に所定の対向距離Ｇｓを置いて一対の静電容量式距離検出センサＳ１・Ｓ２が配置され、かつ、回転ステージ１にアース電極９を被測定体Ｗの裏面下方位置に非接触状態で配置し、更に、一対の静電容量式距離検出センサＳ１・Ｓ２を被測定体Ｗの半径方向に走査可能な走査機構６を設けて構成している。
【００１０】
この場合、被測定体保持部３は、上記被測定体Ｗの外周端部Ｗ１を載置保持可能に形成され、この被測定体保持部３を被測定体Ｗの中心方向に押圧可能な位置固定機構７が設けられている。尚、図示省略しているが、勿論、被測定体Ｗを回転方向の原点位置に位置決め固定する機構が設けられている。
【００１１】
又、この場合、上記可変傾斜機構４及び上記走査機構６は、上記機台８に角度調整用アクチュエータ４ｃとしての制御用モータを取付けると共に制御用モータにより被測定体Ｗの半径方向に移動可能な移動ローラ４ｂを設け、一方、機台８に勾配プレート４ａの先端部を支点軸４ｄにより角度回動自在に設け、このプレート４ａの勾配面４ｅに移動ローラ４ｂを摺動自在に当接し、勾配プレート４ａ上に摺動ガイド６ａを設け、摺動ガイド６ａに制御用モータ６ｂにより進退走査動作可能に進退部材６ｃを設け、進退部材６ｃに上記上下一対の測定アーム５・５を対向距離調節自在に設け、この各測定アーム５・５の先端部に被測定体Ｗの測定部位Ｐを境にして対向する位置に所定の対向距離Ｇｓを置いて一対の静電容量式距離検出センサＳ１・Ｓ２を配置して構成している。
【００１２】
この勾配プレート４ａの勾配面４ｅの角度αは被測定体Ｗの各測定部位Ｐにおける傾きθに基づいて定められることになる。尚、この勾配面４ｅの角度αが異なる勾配プレート４ａを複数個用意し、交換自在に設けることにより、被測定体Ｗのサイズや種類に対応することができ、測定の融通性を図ることができる。
【００１３】
しかして、可変傾斜機構４の制御用モータにより移動ローラ４ｂを進退動作させ、移動ローラ４ｂと勾配プレート４ａの勾配面４ｅとの摺動により一対の静電容量式距離検出センサＳ１・Ｓ２を勾配面４ｅの水平面に対する勾配角度及び支点軸４ｄから双方の当接位置までの距離の関係により角度調節自在に設け、かつ、上記走査機構６の制御用モータ６ｂにより進退部材６ｃを進退動作させ、被測定体Ｗの半径方向の複数の測定部位Ｐ１・Ｐ２・・を一対の静電容量式距離検出センサＳ１・Ｓ２により走査可能に設けて構成している。
【００１４】
この実施の形態例は上記構成であるから、薄板状の被測定体Ｗの測定部位Ｐを境にして対向する位置に所定の対向距離を置いて一対の静電容量式距離検出センサＳ１・Ｓ２を配置し、一対の静電容量式距離検出センサＳ１・Ｓ２のそれぞれが検出した静電容量によるところの被測定体Ｗと一対の静電容量式距離検出センサＳ１・Ｓ２との距離Ｇ１・Ｇ２及び一対の静電容量式距離検出センサＳ１・Ｓ２間の対向距離Ｇｓに基づいて被測定体の複数の測定部位Ｐ１・Ｐ２・・・・の厚みｔ（＝Ｇｓ−［Ｇ１＋Ｇ２］）を多点測定することになり、この際、可変傾斜機構４により、上記被測定体Ｗの自重撓み変形がもたらす被測定体Ｗの測定部位Ｐ１・Ｐ２・・により異なる傾きθに応じて一対の静電容量式距離検出センサＳ１・Ｓ２を傾斜配置して多点測定するようにしているから、それぞれの測定部位Ｐ１・Ｐ２・・と一対の静電容量式距離検出センサＳ１・Ｓ２との距離Ｇ１・Ｇ２を被測定体Ｗの自重撓み変形がもたらす被測定体Ｗの測定部位Ｐ１・Ｐ２・・により異なる傾きθに対応することができ、各測定部位Ｐにより被測定体Ｗの傾きθが異なることにより生ずる測定部位Ｐの厚みｔの測定精度の低下を防ぐことができ、厚みｔの測定精度を高めることができる。
【００１５】
又、この場合、上記可変傾斜機構４は勾配プレート４ａ及び移動ローラ４ｂの組み合わせ構造からなるので、構造を簡素化することができると共に確実に傾斜配置することができ、又、この場合、上記勾配プレート４ａを交換自在に設けることにより、被測定体Ｗのサイズや種類に対応することができ、測定の融通性を図ることができ、又、この場合、上記一対の静電容量式距離検出センサＳ１・Ｓ２を上記被測定体Ｗの半径方向に走査可能な走査機構６を設けてなるから、被測定体Ｗの複数の測定部位Ｐを円滑に多点測定することができ、又、この場合、上記被測定体Ｗの外周端部Ｗ１を載置保持する被測定体保持部３と、被測定体保持部３を回転させる回転ステージ１とを備えてなるから、被測定体Ｗの外周端部Ｗ１への傷付けを防ぐことができる。
【００１６】
尚、本発明は上記実施の形態例に限られるものではなく、例えば、勾配角度αは直線面であるが、曲面にすることもあり、又、可変傾斜機構４の構造等は適宜変更して設計されるものである。
【００１７】
以上、所期の目的を充分達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態例の全体側面図である。
【図２】本発明の実施の形態例の全体平面図である。
【図３】本発明の実施の形態例の分解斜視図である。
【図４】本発明の実施の部分側断面図である。
【図５】被測定体の部分拡大断面図である。
【図６】測定原理説明図である。
【図７】多点測定説明平面図である。
【符号の説明】
【００１９】
Ｗ    被測定体
Ｐ    測定部位
ＧＳ    対向距離
Ｓ１    静電容量式距離検出センサ
Ｓ２    静電容量式距離検出センサ
１    回転ステージ
３    被測定体保持部
４    可変傾斜機構
４ａ    勾配プレート
４ｂ    移動ローラ
６    走査機構
【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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【図７】
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