(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハの主面側に配置される基準平面及び前記ウェハの裏面側に近接して配置される基準平面の２つの基準平面を構成する手段と，
前記主面側の基準平面を介して前記ウェハの主面に略垂直に平行光を照射する主面側発光手段と，
前記主面側発光手段による平行光の前記ウェハの主面及び前記主面側の基準平面それぞれからの反射光で形成される第１の干渉縞画像を取得する主面側干渉縞画像取得手段と，
前記裏面側の基準平面を介して前記ウェハの裏面に斜めに照射する裏面側発光手段と，
前記裏面側発光手段による平行光の前記ウェハの裏面及び前記裏面側の基準平面それぞれからの反射光で形成される第２の干渉縞画像を取得する裏面側干渉縞画像取得手段と，
前記ウェハを前記２つの基準平面の間から除去した状態で，前記主面側発光手段による平行光の前記裏面側の基準平面及び前記主面側の基準平面それぞれからの反射光で形成される第３の干渉縞画像を取得する基準平面干渉縞画像取得手段と，
前記第１乃至３の干渉縞画像に基づいて前記ウェハの厚さ分布を算出する形状算出手段と，
を具備してなることを特徴とする形状測定装置。
【請求項２】
前記形状算出手段は，前記ウェハの厚さ分布Ｔ（ｘ，ｙ）を，
前記第１の干渉縞画像に基づき求められる前記ウェハの主面と前記主面側の基準平面との距離Ｌａ（ｘ，ｙ）と，前記第２の干渉縞画像に基づき求められる前記ウェハの裏面と前記裏面側の基準平面との距離Ｌｂ（ｘ，ｙ）と，前記第３の干渉縞画像により求められる前記２つの基準平面の距離Ｌｔ（ｘ，ｙ）とに基づいて，次式により算出してなる請求項１に記載の形状測定装置。
Ｔ（ｘ，ｙ）＝Ｌｔ（ｘ，ｙ）−Ｌａ（ｘ，ｙ）−Ｌｂ（ｘ，ｙ）
【請求項３】
前記ウェハの少なくとも１箇所の絶対厚さを測定する絶対厚さ測定手段を具備し，
前記形状算出手段が，前記絶対厚さ測定手段による前記絶対厚さに基づいて前記ウェハの絶対厚さ分布を算出してなる請求項１又は２のいずれかに記載の形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，干渉計を用いて半導体ウェハの形状（厚さ分布）を測定する形状測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体シリコン等のウェハの厚さ分布を測定する形状測定装置としては，例えば，特開２００１−２４１９２３号公報（公報１）に提案されているものがある。該公報１に示される形状測定装置は，ウェハの面に垂直に平行光を入射させるフィゾー型干渉計を，ウェハの主面側及びその裏面側に対向して配置し，ウェハの厚さ分布を測定する装置である。前記公報１の技術では，ウェハの主面からの反射光とウェハの主面側の基準平面からの反射光とによって形成される干渉縞に基づいて，ウェハの主面と主面側の基準平面との距離Ｌａ（ｘ，ｙ）を，ウェハの裏面からの反射光とウェハの裏面側の基準平面からの反射光とによって形成される干渉縞に基づいて，ウェハの裏面と裏面側の基準平面との距離Ｌｂ（ｘ，ｙ）を，ウェハを２つの基準平面の間から除去した状態で，前記平行光の一方に対するウェハの主面側及び裏面側それぞれの基準平面からの反射光によって形成される干渉縞に基づいて，２つの基準平面の距離Ｌｔ（ｘ，ｙ）をそれぞれ求め，ウェハの厚さＴ（ｘ，ｙ）を次の（１）式により求めるものである。
Ｔ（ｘ，ｙ）＝Ｌｔ（ｘ，ｙ）−Ｌａ（ｘ，ｙ）−Ｌｂ（ｘ，ｙ）…（１）
これにより，前記２つの基準平面それぞれの各位置（ｘ，ｙ）ごとにその変位（凹凸）分が相殺されるので，求められるウェハの測定精度に対して前記２つの基準平面それぞれの平坦度が十分でない場合であっても，これに依存せず精度の高いウェハの形状測定を行うことが可能となる。
即ち，ウェハ表面に垂直な方向から見た所定の位置（ｘ０，ｙ０）において，主面側及び裏面側それぞれの基準平面が，理想平面に対してそれぞれΔａ，Δｂの誤差（凹凸）を有しているとすると，その位置での各測定距離Ｌａ０（＝Ｌａ（ｘ０，ｙ０）），Ｌｂ０（＝Ｌｂ（ｘ０，ｙ０）），Ｌｔ０（＝Ｌｔ（ｘ０，ｙ０））は，それぞれ以下の式で表される。
Ｌａ０＝Ｌａ０’−Δａ
Ｌｂ０＝Ｌｂ０’−Δｂ                                      …（２）
Ｌｔ０＝Ｌｔ０’−Δａ−Δｂ
ここで，Ｌａ０’，Ｌｂ０’，Ｌｔ０’は，２つの基準平面が理想平面であるときのＬａ０，Ｌｂ０，Ｌｔ０に対応する真の距離である。この（２）式を（１）式に適用すると，各誤差Δａ，Δｂが相殺され，理想平面を基準としたウェハの真の厚みを求められる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，現在利用されている主な半導体ウェハ（以下，単にウェハという）は，主面は鏡面であるが，裏面はエッチング処理やサンドブラスト処理等が施された散乱面（以下，粗面という）である。このような粗面（裏面）に対して前記公報１に示されるフィゾー干渉計を用いると，照射した平行光の反射率が低くなり，測定に十分な干渉縞が得られないという問題点があった。
これに対し，粗面の干渉測定を行う方法として，例えば特開２０００−８１３２１号公報（公報２）に示されるような斜入射干渉計が知られている。該公報２に示される技術は，ウェハに近接して配置されたプリズムの基準平面（参照面）を介してウェハ表面に平行光を斜めに照射し，ウェハの面及び基準平面それぞれからの反射光で形成される干渉縞画像に基づいて，ウェハの面と基準平面との距離を測定するものである。これを用いれば，粗面であっても反射率を高めることができ，測定に十分な干渉縞を得ることが可能となる。
しかしながら，前記公報２に示される技術では，平行光をウェハ表面に対して斜めに照射するため，プリズムの基準平面の平坦度が測定精度に影響することになる。このことについて，図３を用いて説明する。
【０００４】
図３（ａ）は，従来の斜入射干渉計Ｚにより基準平面とウェハとの距離を測定する際の光路を模式的に表した図である。図３（ａ）に示すように，斜入射干渉計をウェハ１の主面１ａ側，及び裏面１ｂ側それぞれに配置した場合を考える。即ち，主面１ａ側及び裏面１ｂ側それぞれにプリズム４１，４２を，その基準平面４１ａ，４２ａが主面１ａ及び裏面１ｂそれぞれに近接するよう配置する。
今，ウェハ１の裏面１ｂに斜めに照射される平行光Ｂが，プリズム４２の基準平面４２ａにおける所定の出射位置Ｌを通過してウェハ１の裏面１ｂに向かうとする。この光は，ウェハ１の面に垂直な方向から見て（図３（ａ）においては上側又は下側から見て），前記出射位置Ｌとずれた位置Ｍでウェハ１の裏面１ｂで反射した後，さらにずれた位置Ｎにおいて基準平面４２ａに到達する。従って，ウェハ１の裏面１ｂからの反射光Ｓと，基準平面４２ａからの反射光Ｒとの光路差は，（Ｌ〜Ｍ間の距離）＋（Ｍ〜Ｎ間の距離）となり，この光路差による干渉縞が得られる。このため，基準平面４２ａの平坦度が十分でなく，基準平面４２ａが理想平面に対して位置Ｌと位置Ｎとがずれていれば（表面に凹凸があれば），そのずれが測定誤差となってしまう。ここで，基準平面４２ａをウェハ１の裏面１ｂに十分近接させれば，位置Ｌ〜Ｎ間の距離が十分小さくなり，位置Ｌ，Ｍのずれによる測定誤差を許容範囲内に抑えることができる。このことは，ウェハ１の主面１ａ側においても同様である。しかし，このようにして得られる干渉縞に基づいて求められるのは，あくまで基準平面４１ａ，４２ａとウェハ１の表面１ａ，１ｂとの距離であり，求められるウェハの測定精度に対して２つの基準平面４１ａ，４２ａそれぞれの平坦度が十分でない場合には精度のよい形状測定が行えない。そこで，ウェハ１の主面１ａ側及び裏面１ｂ側それぞれの基準平面４１ａ，４２ａの平坦度の誤差の影響を除去する（相殺する）前記公報１の技術を適用することが考えられるが，そのためにはウェハ１を２つの基準平面４１ａ，４２ａの間から除去し，２つの基準平面４１ａ，４２ａの間の距離の分布を測定する必要がある。
【０００５】
しかしながら，一般に，ウェハ１の厚みは０．７〜０．８ｍｍ程度あるため，２つの基準平面４１ａ，４２ａの間隔は少なくとも１ｍｍ程度は必要となる。
図３（ｂ）は従来の斜入射干渉計Ｚにより２つの基準平面４１ａ，４２ａの間の距離を測定する際の光路を模式的に表した図である。図３（ｂ）に示すように，基準平面４２ａにおける所定の入射位置Ｌ’を通過して基準平面４１ａに向かう光は，前記入所位置Ｌ’とずれた位置Ｍ’で基準平面４１ａに反射した後，さらにずれた位置Ｎ’において基準平面４２ａに到達する。このときの位置Ｌ’〜Ｎ’間の距離（ずれ）は，１０ｍｍ程度にもなってしまう。一般に，基準平面には，１０ｍｍ程度を空間周期（間隔）として最大の平坦度誤差（例えば，０．０３μｍ程度）が生じやすいため，前記公報２に示される斜入射干渉計を前記公報１の技術で用いられる干渉計に置き換えると，基準平面の平坦度の最大誤差がそのまま測定誤差となってしまうという問題点があった。これでは，０．０１μｍオーダーの測定精度が要求された場合には適用できない。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，ウェハの主面が鏡面，その裏面が粗面であっても，干渉計の基準平面が有する平坦度の誤差に影響されずに精度よくウェハの形状（厚み分布）を測定できる形状測定装置及びその方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は，ウェハの主面側に配置される基準平面及び前記ウェハの裏面側に近接して配置される基準平面の２つの基準平面を構成する手段と，前記主面側の基準平面を介して前記ウェハの主面に略垂直に平行光を照射する主面側発光手段と，前記主面側発光手段による平行光の前記ウェハの主面及び前記主面側の基準平面それぞれからの反射光で形成される第１の干渉縞画像を取得する主面側干渉縞画像取得手段と，前記裏面側の基準平面を介して前記ウェハの裏面に斜めに照射する裏面側発光手段と，前記裏面側発光手段による平行光の前記ウェハの裏面及び前記裏面側の基準平面それぞれからの反射光で形成される第２の干渉縞画像を取得する裏面側干渉縞画像取得手段と，前記ウェハを前記２つの基準平面の間から除去した状態で，前記主面側発光手段による平行光の前記裏面側の基準平面及び前記主面側の基準平面それぞれからの反射光で形成される第３の干渉縞画像を取得する基準平面干渉縞画像取得手段と，前記第１乃至３の干渉縞画像に基づいて前記ウェハの厚さ分布を算出する形状算出手段と，を具備してなることを特徴とする形状測定装置である。
【０００７】
ここで，前記形状算出手段は，前記ウェハの厚さ分布Ｔ（ｘ，ｙ）を，前記第１の干渉縞画像に基づき求められる前記ウェハの主面と前記主面側の基準平面との距離Ｌａ（ｘ，ｙ）と，前記第２の干渉縞画像に基づき求められる前記ウェハの裏面と前記裏面側の基準平面との距離Ｌｂ（ｘ，ｙ）と，前記第３の干渉縞画像により求められる前記２つの基準平面の距離Ｌｔ（ｘ，ｙ）とに基づいて，次式により算出することが可能である。
Ｔ（ｘ，ｙ）＝Ｌｔ（ｘ，ｙ）−Ｌａ（ｘ，ｙ）−Ｌｂ（ｘ，ｙ）
これにより，ウェハの主面（鏡面）及びその裏面（粗面）それぞれに適した干渉計を配置してウェハの主面及び裏面の形状を測定できるとともに，主面側の干渉計によって求めた主面側及び裏面側の２つの基準平面間の距離に基づいて，２つの基準平面それぞれの各位置ごとにその変位（凹凸）分が相殺されるので，求められるウェハの測定精度に対して２つの基準平面それぞれの平坦度が十分でない場合であっても，これに依存せず精度の高いウェハの形状測定を行うことが可能となる。さらに，垂直入射光が用いられる主面側では，主面側の基準平面とウェハとの間隔を確保できるので，斜入射光を用いる基準平面をウェハ両面に近接させて測定する場合に比べ，ウェハを２つの基準平面の間へ挿入及び除去するハンドリングが容易となる。
【０００８】
また，前記ウェハの少なくとも１箇所の絶対厚さを測定する絶対厚さ測定手段を具備し，前記形状算出手段が，前記絶対厚さ測定手段による前記絶対厚さに基づいて前記ウェハの絶対厚さ分布を算出するものであってもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態及び実施例について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係るウェハ形状測定装置Ｘの構成図，図２は本発明の実施の形態に係るウェハ形状測定装置Ｘにおける基準平面とウェハとの間及び２つの基準平面間の光路を模式的に表した図，図３は従来の斜入射干渉計Ｚによる基準平面とウェハとの間及び２つの基準平面間の光路を模式的に表した図である。
【００１０】
以下，図１を用いて本発明の実施の形態に係るウェハ形状測定装置Ｘについて説明する。
本ウェハ形状測定装置Ｘは，ウェハ支持部３０により支持されたウェーハ１の主面１ａ及び裏面１ｂの両面側に２つの光学測定系１０，２０が対向配置されている。
前記主面１ａ側の光学測定系１０はフィゾー干渉計であり，測定光１２を出射する主面側発光器１１，その測定光１２を透過させるハーフミラー１３，該ハーフミラー１３を透過後の前記測定光１２を前記主面１ａに垂直な平行ビームとするコリメータレンズ１４，その平行ビームの一部を透過し，一部を反射する主面側基準平面１５ａを有する参照板１５，前記ウェハ１の主面１ａで反射された測定光が前記参照板１５及び前記コリメータレンズ１４を経て，前記ハーフミラー１３に反射した光を受光するＣＣＤカメラ等の主面側受光器１６，及び前記参照板１５を前記ウェハ１の面に垂直な方向に移動させるピエゾアクチュエータ１７を備えている。ここで，前記主面側基準平面１５ａでの反射光と，前記ウェハ１の主面１ａでの反射光とには，前記主面側基準平面１５ａと前記主面１ａとの距離に対応する光路差があるため，この光路差が，前記主面側受光器１６において，両反射光で形成される干渉縞として観測される。
【００１１】
一方，前記裏面１ｂ側の光学測定系２０は，斜入射干渉計であり，測定光２２を出射する裏面側発光器２１，その測定光２２を前記裏面１ｂに対して斜め方向の平行ビームとするコリメータレンズ２４，その平行ビームの一部を透過し，一部を反射する裏面側基準平面２５ａを有する三角プリズム２５，前記ウェハ１の裏面１ｂで反射された測定光が前記裏面側基準平面２５ａ（前記三角プリズム２５）及びコリメータレンズ２４’等を経た光を受光するＣＣＤカメラ等の裏面側受光器２６，及び前記三角プリズム２５を前記ウェハ１の面に略垂直な方向に移動させるピエゾアクチュエータ２７を備えている。そして，前記裏面側基準平面２５ａでの反射光と，前記ウェハ１の裏面１ｂでの反射光とには，前記裏面側基準平面２５ａと前記裏面１ｂとの距離に対応する光路差があるため，この光路差が，前記裏面側受光器２６において，両反射光で形成される干渉縞として観測される。前記三角プリズム２５は，前記裏面側基準平面２５ａが前記ウェハ１の裏面１ｂに近接するよう（例えば，０．１ｍｍ程度の距離で）配置されている。前記測定光１２，２２としては，例えば，ＨｎＮｅレーザ（λ＝６３３ｎｍ）や，半導体レーザ等のコヒーレント光が用いられる。また，前記三角プリズム２５は，フィゾー干渉で用いられるようなウェッジプリズム等の参照板を用いてもかまわない。
【００１２】
前記主面側受光器１６及び前記裏面側受光器２６で得られる干渉縞画像は，画像入力手段を有するパーソナルコンピュータ等である演算器３１（前記形状算出手段の一例）に入力され，入力された干渉縞画像に基づいて前記ウェハ１の主面１ａ及び裏面１ｂの表面形状（高さ分布）が演算される。以下，前記主面側受光器１６で得られたウェハ１の主面１ａと前記主面側基準平面１５ａとの反射光で形成される干渉縞画像をａ，前記裏面側受光器２６で得られたウェハ１の裏面１ｂと前記裏面側基準平面２５ａとの反射光で形成される干渉縞画像をｂとする。
【００１３】
さらに，前記演算器３１には，前記２つの干渉縞画像ａ，ｂの他に，前記主面側基準平面１５ａ及び前記裏面側基準平面２５ａそれぞれからの反射光で形成される干渉縞画像ｃが取り込まれる。前記干渉縞画像ｃは，前記ウェハ１を前記２つの光学測定系１０，２０の間から取り除いた状態で，前記主面１ａ側の発光器１１からの測定光の前記主面側及び裏面側の各基準平面１５ａ，２５ａにおける反射光を前記主面側受光器１６で受光することにより観測する。前記演算器３１は，入力した前記干渉縞画像ｃにより，前記主面側基準平面１５ａと前記裏面側基準平面２５ｂとの距離の分布を演算する。ここで，前記主面側発光器１１及び前記コリメータレンズ１４が前記主面側発光手段の一例，前記裏面側発光器２１及び前記コリメータレンズ２４が前記裏面側発光手段の一例，前記主面側受光器１６が前記主面側干渉縞画像取得手段及び基準平面干渉縞画像取得手段の一例，前記裏面側受光器２６が前記裏面側干渉縞画像取得手段の一例である。
【００１４】
次に，図２を用いて，前記干渉縞画像ａ〜ｃそれぞれを観測時の前記平行光の光路について説明する。
前記干渉縞画像ａ（主面）の観測時においては，図２（ａ）に示すように，前記主面側基準平面１５ａの所定の入射位置Ｑから前記ウェハ１の主面１ａに向かう光は，前記主面１ａに垂直な方向に照射されているため，前記ウェハ１の面に垂直な方向から見て（図２（ａ）においては上側又は下側から見て），前記入射位置Ｑと同じ位置Ｍ’でウェハ１の主面１ａに反射した後，前記主面側基準平面１５ａの前記入射位置Ｑに戻る。このように，前記出射位置Ｑから出た光が元の位置に戻ってくるため，前記主面側基準平面１５ａの平坦度（凹凸）の影響を受けない。
一方，前記干渉縞画像ｂ（裏面）の観測時においては，図２（ａ）に示すように，前記裏面側基準平面２５ａの所定の入射位置Ｌから前記ウェハ１の裏面１ｂに向かう光は，前記裏面１ｂに対して斜めに照射されているため，前記ウェハ１の面に垂直な方向から見て，前記入射位置Ｌとずれた位置Ｍで反射した後，さらにずれた位置Ｎにおいて前記裏面側基準平面２５ａに到達する。ここで，前述したように，前記裏面側基準平面２５ａは前記ウェハ１の裏面１ｂに近接しているので，前記位置ＬとＮのずれは，測定精度に問題が生じない程度に十分小さい。前述したように，一般に，基準平面には１０ｍｍ程度を空間周期（間隔）として最大の平坦度誤差が生じやすいが，例えば，前記裏面側基準平面２５ａを前記ウェハ１の裏面１ｂに対して０．１ｍｍ程度まで近接させれば，前記位置ＬとＮのずれは，１ｍｍ程度となり，基準平面の平坦度誤差の影響を無視できる程度に抑えられる。
また，前記干渉縞画像ｃ（２つの基準平面間）の観測時においては，図２（ｂ）に示すように，前記主面側基準平面１５ａの前記入射位置Ｑから前記ウェハ１の主面１ａに向かう光は，前記ウェハ１の面に垂直な方向から見て（図２（ｂ）においては上側又は下側から見て），前記入射位置Ｑと同じ位置Ｐで前記裏面側基準平面２５ａで反射した後，前記主面側基準平面１５ａの前記入射位置Ｑに戻る。このように，前記出射位置Ｑから出た光が元の位置に戻ってくるため，前記主面側基準平面１５ａの平坦度（凹凸）の影響を受けない。
従って，前記ウェハ１の主面１ａ側における前記位置Ｍ’と前記裏面１ｂ側における前記位置Ｍとが表裏関係の位置であると考えると，前記裏面側基準平面２５ａにおける前記位置Ｌ，Ｐ，Ｎそれぞれのずれは，前記裏面側基準平面２５ａの平坦度誤差の影響を無視できる程度に十分小さく抑えられる。
また，前記ウェハ１の裏面１ｂ側においては，前記裏面側基準平面２５ａと前記ウェハ１とが近接するが，前記ウェハ１の主面１ａ側においては，前記主面側基準平面１５ａと前記ウェハ１との間隔を確保できるため，前記ウェハ１を前記２つの基準平面１５ａ，２５ａの間に挿入したり除去したりするハンドリングが容易となる。
【００１５】
以上の測定により得られた前記干渉縞画像ａ〜ｃを用いて，前記演算器３１では次のような演算を行う。
まず，前記干渉縞画像ａに基づいて，前記主面側基準平面１５ａと前記主面１ａとの間の距離Ｌａ（ｘ，ｙ），前記干渉縞画像ｂに基づいて前記裏面側基準平面２５ａと前記裏面１ｂとの間の距離Ｌｂ（ｘ，ｙ），前記干渉縞画像ｃに基づいて前記主面側基準平面１５ａと前記裏面側基準平面２５ａとの間の距離Ｌｔ（ｘ，ｙ）が求められる。
前記主面１ａ側の光学測定系１０による前記干渉縞画像ａは，前記ピアゾアクチュエータ１７によって前記参照板１５（即ち，前記主面側基準平面１５ａ）を，例えば，０（所定の基準位置），λ／８，２λ／８，３λ／８の各位置（λは測定光の波長）に移動させることにより，それぞれの位置での干渉縞画像の輝度データＩ0（ｘ，ｙ），Ｉ90（ｘ，ｙ），Ｉ180（ｘ，ｙ），Ｉ270（ｘ，ｙ）として前記演算器３１に取り込まれる。この輝度データに基づいて，前記干渉縞画像ａの位相φａ（ｘ，ｙ）は，次の（２）式で求められる。
φａ（ｘ，ｙ）＝arctan｛（Ｉ0−Ｉ180）／（Ｉ90／Ｉ270）｝…（２）
このようにして得られたφａ（ｘ，ｙ）に所定のアンラップ処理（処理後の位相をφａ’（ｘ，ｙ）とする）を施した場合，前記距離Ｌａ（ｘ，ｙ）は，次の（３）式で求められる。
Ｌａ（ｘ，ｙ）＝（φａ’（ｘ，ｙ）／２π）×（λ／２）      …（３）
前記距離Ｌｃ（ｘ，ｙ）も，前記距離Ｌａ（ｘ，ｙ）と同様にして求められる。
また，前記裏面１ｂ側の光学測定系２０による前記干渉縞画像ｂも同様に，前記ピアゾアクチュエータ２７によって前記三角プリズム２５（即ち，前記裏面側基準平面２５ａ）を，前記測定光２２の前記ウェハ１の裏面１ｂへの入射角θを考慮した位置，例えば，０（所定の基準位置），λ／８／ｃｏｎθ，２λ／８／ｃｏｓθ，３λ／８／ｃｏｓθの各位置に移動させて，それぞれの干渉縞画像の輝度データとして前記演算器３１に取り込まれる。さらに，その輝度データから，前記φａ’（ｘ，ｙ）を求めたのと同様にアンラップ処理後の前記干渉縞画像ｂの位相φｂ’（ｘ，ｙ）が求められる。そして，次の（４）式により，前記距離Ｌｂ（ｘ，ｙ）が求められる。
Ｌｂ（ｘ，ｙ）＝（φｂ’（ｘ，ｙ）／２π）×（λ／２×１／ｃｏｓθ）
…（４）
そして，前記３つの距離Ｌａ（ｘ，ｙ），Ｌｂ（ｘ，ｙ），Ｌｔ（ｘ，ｙ）に基づいて，前記（１）式により，前記ウェハ１の厚さ分布Ｔ（ｘ，ｙ）が求められる。
このようにして求められたウェハ１の厚さ分布Ｔ（ｘ，ｙ）は，前記公報１の段落００１４に示されるように，前記２つの基準平面１５ａ，２５ａそれぞれの各位置（ｘ，ｙ）ごとにその変位（凹凸）分が相殺されるので，前記主面側基準平面１５ａ及び前記裏面側基準平面２５ａの平坦度（平面形状）に依存しない値である。即ち，本ウェハ形状測定装置Ｘによれば，基準平面の平坦度に依存せず高精度にウェハの厚さ分布測定を行うことが可能となる。これにより，前記ウェハ１の主面１ａが鏡面，その裏面１ｂが粗面であっても，前記２つの基準平面１５ａ，２５ａの平坦度の誤差に影響されずに精度よく前記ウェハ１の形状（厚み分布）を測定できる。また，前記２つの基準平面１５ａ，２５ａは必ずしも理想平面である必要がないため，装置の低コスト化が実現できる。
【００１６】
【実施例】
前記実施の携帯に係るウェハ形状測定装置Ｘで求められる前記ウェハ１の厚さ分布Ｔ（ｘ，ｙ）は未知のＯｆｆｓｅｔ量を含むものとなる。そこで，前記ウェハ１の任意位置での厚さを実測する厚さ測定器（前記絶対厚さ測定手段に相当）を設け，得られた厚さ実測値ｔを前記演算機３１に入力すれば，前記厚さ実測値ｔに基づいて前記ウェハ１の絶対厚さ分布を求めることが可能である。即ち，前記厚さ分布Ｔ（ｘ，ｙ）のうち，前記厚さ実測値ｔの測定点での値が前記厚さ実測値ｔと一致するように，前記厚さ分布Ｔ（ｘ，ｙ）の各値を平行移動させればよい。
また，前記実施の形態では，前記ピエゾアクチュエータ１７，２７により，前記２つの基準平面１５ａ，２５ａを，９０°の位相ごとに４段階移動させているが，他の位相シフト方法（例えば，波長掃引等）であってもかまわない。さらに，前記２つの基準平面１５ａ，２５ａを移動させるのではなく，前記ウェハ１をアクチュエータで移動させる構成としてもよい。
また，前記実施の形態では，前記ウェハ１の主面１ａ側の光学測定系１０として，フィゾー干渉計を用いているが，前記ウェハ１の面に略垂直に光を照射する他の干渉計（例えば，マイケルソン干渉計等）であってもかまわない。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，ウェハの主面（鏡面）及びその裏面（粗面）それぞれに適した干渉計を配置してウェハの主面及び裏面の形状を測定するとともに，主面側の干渉計によって求めた主面側及び裏面側の２つの基準平面間の距離に基づいて，２つの基準平面それぞれの各位置ごとにその変位（凹凸）分が相殺されるので，求められるウェハの測定精度に対して２つの基準平面それぞれの平坦度が十分でない場合であっても，これに依存せず精度の高いウェハの形状測定を行うことが可能となる。
また，垂直入射光が用いられる主面側の干渉計とウェハとの間隔を確保できるので，斜入射干渉計をウェハ両面に近接させて測定する場合に比べ，ウェハを２つの基準平面の間へ挿入及び除去するハンドリングが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るウェハ形状測定装置Ｘの構成図。
【図２】本発明の実施の形態に係るウェハ形状測定装置Ｘにおける基準平面とウェハとの間及び２つの基準平面間の光路を模式的に表した図。
【図３】従来の斜入射干渉計Ｚによる基準平面とウェハとの間及び２つの基準平面間の光路を模式的に表した図。
【符号の説明】
１…ウェハ
１０…主面側の光学測定系（フィゾー干渉計）
１１…主面側発光器
１２…測定光（主面側）
１３…ハーフミラー
１４，２４，２４’…コリメータレンズ
１５…参照板
１５ａ…主面側基準平面
１６…主面側受光器
１７，２７…ピエゾアクチュエータ
２０…裏面側の光学測定系（斜入射干渉計）
２１…裏面側発光器
２２…測定光（裏面側）
２５…三角プリズム
２５ａ…裏面側基準平面
２６…裏面側受光器
３０…ウェハ支持部
３１…演算器
【図１】
0003907518.tif 000002
【図２】
0003907518.tif 000003
【図３】
0003907518.tif 000004