(57)【要約】【課題】ディスク状体の偏芯量を精度よくかつ低コストで測定する測定装置、測定方法及び補正方法を提供する。【解決手段】本発明に係る測定装置１は、回転軸１４を有し、ディスク状体４０を支持するテーブル１０と、回転軸１４を中心にテーブル１０を回転させる第１駆動部と、ディスク状体４０の端部４５を照明する照明光を生成する光源５０と、照明光が端部４５によって反射した反射光を集光する対物レンズ６０と、対物レンズ６０を光軸６４方向に移動させる第２駆動部と、対物レンズ６０により集光した反射光を検出することによって端部４５の画像を撮像する撮像部７０と、撮像部７０において端部４５の画像の焦点が合う対物レンズ６０の位置を導くオートフォーカス光学系８０と、を備え、制御部３０は、オートフォーカス光学系８０が導いた対物レンズ６０の位置に対物レンズ６０を移動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を有し、ディスク状体を支持するテーブルと、
前記回転軸を中心に前記テーブルを回転させる第１駆動部と、
前記ディスク状体の端部を照明する照明光を生成する光源と、
前記照明光が前記端部によって反射した反射光を集光する対物レンズと、
前記対物レンズを前記対物レンズの光軸方向に移動させる第２駆動部と、
前記対物レンズにより集光した前記反射光を検出することによって前記端部の画像を撮像する撮像部と、
前記撮像部において前記画像の焦点が合う前記光軸方向における前記対物レンズの位置を導くオートフォーカス光学系と、
前記第１駆動部及び前記第２駆動部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記オートフォーカス光学系が導いた前記位置に前記対物レンズを移動させ、
前記画像のデータに、所定の付加データを付加させる測定装置。
【請求項２】
前記付加データは、前記画像を撮像したときの前記端部の位置と、前記光軸方向における前記対物レンズの位置である請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記撮像部は、
一方向に並んだ複数の画素を含み、
前記複数の画素は、前記端部を前記回転軸方向に沿って撮像する請求項１または２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ディスク状体を一回転させたときの前記光軸方向における前記対物レンズの位置に基づいて、前記回転軸と前記ディスク状体との偏芯量を算出する請求項１〜３のいずれか一項に記載の測定装置。
【請求項５】
前記テーブルを移動させる移動手段をさらに有し、
前記制御部は、前記偏芯量に基づいて前記テーブルを移動させる請求項４に記載の測定装置。
【請求項６】
回転軸を有するテーブル上にディスク状体を支持し、
前記回転軸を中心に前記テーブルを回転させ、
前記ディスク状体の端部を照明光で照明し、
前記照明光が前記端部によって反射した反射光を対物レンズで集光し、
前記対物レンズにより集光した前記反射光を検出することによって前記端部の画像を撮像し、
オートフォーカス光学系により、前記画像の焦点が合う前記対物レンズの位置であって、前記対物レンズの光軸方向における位置を導き、
前記オートフォーカス光学系が導いた前記位置に前記対物レンズを移動させ、
前記画像のデータに、所定の付加データを付加する測定方法。
【請求項７】
前記付加データを、前記画像を撮像したときの前記端部の位置と、前記光軸方向における前記対物レンズの位置とする請求項６に記載の測定方法。
【請求項８】
一方向に並んだ複数の画素によって、前記端部を前記回転軸方向に沿って撮像する請求項６または７に記載の測定方法。
【請求項９】
前記ディスク状体を一回転させたときの前記光軸方向における前記対物レンズの位置に基づいて、前記回転軸と前記ディスク状体との偏芯量を算出する請求項６〜８のいずれか一項に記載の測定方法。
【請求項１０】
回転軸を有するテーブルによってディスク状体を支持し、
前記回転軸を中心に前記テーブルを回転させ、
前記ディスク状体の端部を照明光で照明し、
前記照明光が前記端部によって反射した反射光を対物レンズで集光し、
前記対物レンズにより集光した前記反射光を検出することによって前記端部の画像を撮像し、
オートフォーカス光学系により、前記画像の焦点が合う前記対物レンズの位置であって、前記対物レンズの光軸方向における位置を導き、
前記オートフォーカス光学系が導いた前記位置に前記対物レンズを移動させ、
前記画像のデータに、所定の付加データを付加し、
前記ディスク状体を一回転させたときの前記位置に基づいて、前記回転軸と前記ディスク状体との偏芯量を算出し、
前記偏芯量に基づいて前記テーブルを移動させることにより、前記偏芯量を補正する補正方法。
【請求項１１】
前記付加データを、前記画像を撮像したときの前記端部の位置と、前記光軸方向における前記対物レンズの位置とする請求項１０に記載の補正方法。
【請求項１２】
一方向に並んだ複数の画素によって、前記端部を前記回転軸方向に沿って撮像する請求項１０または１１に記載の補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置、測定方法及び補正方法に関し、特に、ウェハをテーブル上で回転させた時の偏芯量を測定する測定装置、測定方法及び補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスク状体、例えば、ウェハをテーブルに吸着させ、テーブルの回転軸を中心に回転させる装置では、ウェハを中心軸でスキャニングする上で、ウェハの偏芯量を正確に測定することが必要である。
【０００３】
例えば、特許文献１〜７には、ウェハをテーブル上で回転させた時のウェハの端部を撮像する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２０１３６０号公報
【特許文献２】特開２０１３−１７１０４２号公報
【特許文献３】特開２００９−１２１９１１号公報
【特許文献４】特開２００９−０８５７６６号公報
【特許文献５】特開２０００−２９４６０８号公報
【特許文献６】特開２００７−２０６４４１号公報
【特許文献７】特開２０１６−０４５１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１〜５の方法は、ウェハの端部を観察することによって、ウェハの形状を取得するものであり、ウェハの形状の取得に時間を要し、または、複数の光源等多くの部材を必要としている。
【０００６】
特許文献６及び７の方法は、ウェハの真円度誤差や装着誤差に応じてウェハを並進移動させることにより焦点誤差の制御を行うものであるが、偏芯量と、端部の位置とを対応付けておらず、偏芯量の測定の精度を向上させることはできない。
【０００７】
このように、従来の方法は、回転するテーブルにディスク状体を支持させた時のディスク状体の偏芯量を精度よくかつ低コストで測定することが困難であった。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、回転するテーブルにディスク状体を支持させた時のディスク状体の偏芯量を精度よくかつ低コストで測定する測定装置、測定方法及び補正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る測定装置は、回転軸を有し、ディスク状体を支持するテーブルと、前記回転軸を中心に前記テーブルを回転させる第１駆動部と、前記ディスク状体の端部を照明する照明光を生成する光源と、前記照明光が前記端部によって反射した反射光を集光する対物レンズと、前記対物レンズを前記対物レンズの光軸方向に移動させる第２駆動部と、前記対物レンズにより集光した前記反射光を検出することによって前記端部の画像を撮像する撮像部と、前記撮像部において前記画像の焦点が合う前記光軸方向における前記対物レンズの位置を導くオートフォーカス光学系と、前記第１駆動部及び前記第２駆動部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記オートフォーカス光学系が導いた前記位置に前記対物レンズを移動させ、前記画像のデータに、所定の付加データを付加させる。このような構成により、ディスク状体の偏芯量を精度よくかつ低コストで測定することができる。
【００１０】
また、前記付加データは、前記画像を撮像したときの前記端部の位置と、前記光軸方向における前記対物レンズの位置である。このような構成により、偏芯量と端部の位置とを対応付けることができる。
【００１１】
前記前記撮像部は、一方向に並んだ複数の画素を含み、前記複数の画素は、前記端部を前記回転軸方向に沿って撮像する。このような構成により、ディスク状体の偏芯量を精度よく測定することができる。
【００１２】
また、前記制御部は、前記ディスク状体を一回転させたときの前記光軸方向における前記対物レンズの位置に基づいて、前記回転軸と前記ディスク状体との偏芯量を算出する。このような構成により、偏芯量を低コストで測定することができる。
【００１３】
さらに、前記テーブルを移動させる移動手段をさらに有し、前記制御部は、前記偏芯量に基づいて前記テーブルを移動させる。このような構成により、偏芯量を精度よく補正することができる。
【００１４】
本発明に係る測定方法は、回転軸を有するテーブル上にディスク状体を支持し、前記回転軸を中心に前記テーブルを回転させ、前記ディスク状体の端部を照明光で照明し、前記照明光が前記端部によって反射した反射光を対物レンズで集光し、前記対物レンズにより集光した前記反射光を検出することによって前記端部の画像を撮像し、オートフォーカス光学系により、前記画像の焦点が合う前記光軸方向における前記対物レンズの位置を導き、前記オートフォーカス光学系が導いた前記位置に前記対物レンズを移動させ、前記画像のデータに、所定の付加データを付加する。このような構成とすることにより、ディスク状体の偏芯量を精度よくかつ低コストで測定することができる。
【００１５】
また、前記付加データを、前記画像を撮像したときの前記端部の位置と、前記光軸方向における前記対物レンズの位置とする。このような構成とすることにより、偏芯量と端部の位置とを対応付けることができる。
【００１６】
さらに、一方向に並んだ複数の画素によって、前記端部を前記回転軸方向に沿って撮像する。このような構成とすることにより、ディスク状体の偏芯量を精度よく測定することができる。
【００１７】
前記ディスク状体を一回転させたときの前記光軸方向における前記対物レンズの位置に基づいて、前記回転軸と前記ディスク状体との偏芯量を算出する。このような構成により、偏芯量を低コストで測定することができる。
【００１８】
本発明に係る補正方法は、回転軸を有するテーブルによってディスク状体を支持し、前記回転軸を中心に前記テーブルを回転させ、前記ディスク状体の端部を照明光で照明し、前記照明光が前記端部によって反射した反射光を対物レンズで集光し、前記対物レンズにより集光した前記反射光を検出することによって前記端部の画像を撮像し、オートフォーカス光学系により、前記画像の焦点が合う前記光軸方向における前記対物レンズの位置を導き、前記オートフォーカス光学系が導いた前記位置に前記対物レンズを移動させ、前記画像のデータに、所定の付加データを付加し、前記ディスク状体を一回転させたときの前記位置に基づいて、前記回転軸と前記ディスク状体との偏芯量を算出し、前記偏芯量に基づいて前記テーブルを移動させることにより、前記偏芯量を補正する。このような構成とすることにより、偏芯量を精度よく補正することができる。
【００１９】
また、前記付加データを、前記画像を撮像したときの前記端部の位置と、前記光軸方向における前記対物レンズの位置とする。このような構成とすることにより、偏芯量と端部の位置とを対応付けることができる。
【００２０】
さらに、一方向に並んだ複数の画素によって、前記端部を前記回転軸方向に沿って撮像する。このような構成とすることにより、ディスク状体の偏芯量を精度よく測定することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ディスク状体の偏芯量を精度よくかつ低コストで測定する測定装置、測定方法及び補正方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態に係る測定装置の概要を例示した構成図である。
【図２】実施形態に係る測定装置を例示した構成図である。
【図３】実施形態に係る測定装置の光学系を例示した構成図である。
【図４】実施形態に係る測定方法により測定した偏芯量を例示したグラフであり、横軸は回転角度で示した端部の位置であり、縦軸は対物レンズの光軸における位置が示す偏芯量である。
【図５】実施形態に係る補正方法により補正した偏芯量を例示したグラフであり、横軸は回転角度で示した端部の位置であり、縦軸は対物レンズの光軸における位置が示す偏芯量である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本実施形態の具体的構成について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施の形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。
【００２４】
（実施形態）
本実施形態に係る測定装置１の構成の概要を説明する。図１は、実施形態に係る測定装置の概要を例示した構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る測定装置１は、テーブル１０、θ軸モータ１５、光学系２０、Ｚ軸モータ２５、制御部３０を備えている。測定装置１は、テーブル１０に支持したディスク状体４０の偏芯量を測定し、偏芯量を補正する装置である。
【００２５】
テーブル１０は、上面１１を有し、上面１１上にディスク状体４０を支持する。例えば、上面１１にディスク状体４０を吸着させてディスク状体４０を支持する。テーブル１０は、上面１１に垂直な方向の回転軸１４を有している。テーブル１０は、回転軸１４を中心にして回転する。これにより、上面１１上に支持されたディスク状体４０も、回転軸１４を中心にして回転する。回転軸１４を通り、回転軸１４に直交する方向を、径方向とよぶ。
【００２６】
ディスク状体４０は、円板状の薄い部材であり、例えば、シリコンウェハである。ディスク状体４０は、表面４１及び裏面４２を有している。裏面４２が上面１１に接している。ディスク状体４０は、ディスク状体４０の中心４３を通り、表面４１及び裏面４２に直交する中心軸４４を有している。ディスク状体４０がテーブル１０上に保持された場合に、ディスク状体４０の中心４３と、テーブル１０の回転軸１４との間に位置のズレが生じる場合がある。このように、回転軸１４に対して中心４３がズレることを偏芯しているという。例えば、回転軸１４と、中心４３との間の偏芯量は１００μｍである。
【００２７】
θ軸モータ１５（第１駆動部）は、回転軸１４を中心にテーブル１０を回転させる。θ軸モータ１５は、例えば、テーブル１０の下方に設けられている。θ軸モータ１５の駆動は、制御部３０からの制御信号により制御されている。また、θ軸モータ１５は、回転に関する情報を、例えば、エンコーダにより、制御部３０に対して出力する。
【００２８】
光学系２０は、光源５０、対物レンズ６０、撮像部７０及びオートフォーカス光学系８０を有している。また、光学系２０は、複数のレンズ及びハーフミラー等の光学部材を有している。
【００２９】
光源５０は、ディスク状体４０の端部４５を照明する照明光を生成する。光源５０は、例えば、キセノンランプである。なお、光源５０は、キセノンランプに限らない。対物レンズ６０は、照明光が端部４５によって反射した反射光を集光する。対物レンズ６０の光軸６４は、テーブル１０の回転軸１４に直交する径方向となっている。径方向のうち、対物レンズ６０の光軸６４と略一致した方向をＺ軸方向とよぶ。Ｚ軸方向をフォーカス方向ともいう。Ｚ軸方向のうち、回転軸１４から対物レンズ６０へ向かう方向を＋Ｚ軸方向とし、その逆方向を−Ｚ軸方向とする。
【００３０】
対物レンズ６０には、Ｚ軸モータ２５（第２駆動部）が取り付けられている。Ｚ軸モータ２５は、対物レンズ６０を光軸６４方向、すなわち、Ｚ軸方向に移動させる。Ｚ軸モータ２５の駆動は、制御部３０からの制御信号により制御されている。また、Ｚ軸モータ２５は、光軸６４方向における対物レンズ６０の位置に関する情報を、例えば、エンコーダにより、制御部３０に対して出力する。
【００３１】
撮像部７０は、対物レンズ６０により集光した反射光を検出することによって、ディスク状体４０の端部４５の画像を撮像する。撮像部７０は、例えば、撮像カメラにおけるイメージセンサである。撮像部７０は、撮像した端部４５の画像を制御部３０に出力する。
【００３２】
オートフォーカス光学系８０は、撮像部７０においてディスク状体４０の端部４５の画像の焦点（ピント）が合う位置であって、光軸６４方向における対物レンズ６０の位置を導き出す。そして、オートフォーカス光学系８０は、導き出した対物レンズ６０の位置の情報を制御部３０に対して出力する。
【００３３】
複数のレンズ及びハーフミラー等の光学部材は、光源５０により生成された照明光をディスク状体４０の端部４５に導くとともに、端部４５で反射し、対物レンズ６０で集光された反射光を撮像部７０まで導いている。
【００３４】
制御部３０は、θ軸モータ１５及びＺ軸モータ２５の駆動を制御する。制御部３０は、θ軸モータ１５を駆動させて、テーブル１０を所定の回転速度で回転させる。これにより、制御部３０は、画像を撮像したときのディスク状体４０の端部４５の位置を導く出すことができる。また、制御部３０は、オートフォーカス光学系８０から対物レンズ６０の位置の情報を受信する。そして、制御部３０は、Ｚ軸モータ２５を駆動させて、オートフォーカス光学系８０が導いた位置に対物レンズ６０を移動させる。
【００３５】
テーブル１０の回転に伴って、ディスク状体４０も回転する。テーブル１０の回転軸１４と、ディスク状体４０の中心４３とが偏芯している場合には、ディスク状体４０の回転に伴って、Ｚ軸上における端部４５の位置が変化する。オートフォーカス光学系８０は、端部４５の画像の焦点（ピント）のズレ、または、補助光の照射等から、Ｚ軸上における端部４５の位置の変化を感知する。そして、オートフォーカス光学系８０は、端部４５の画像の焦点が合う対物レンズ６０の位置を導き、その位置の情報を制御部３０に出力する。制御部３０は、オートフォーカス光学系８０から受信した位置の情報に基づいて、対物レンズ６０の位置を移動させる。ディスク状体４０が回転し続けることによって、Ｚ軸上の端部４５の位置が変化する。オートフォーカス光学系８０は、その変化に追随するように対物レンズ６０の位置を制御部３０に対して出力する。制御部３０は、オートフォーカス光学系８０から受信した位置に対物レンズ６０を追随させる。このようにして、制御部３０は、対物レンズ６０の位置のフィードバック制御を行う。
【００３６】
制御部３０は、また、撮像部７０から受信した画像のデータに、所定の付加データを付加する。付加データは、例えば、画像を撮像したときのディスク状体４０の端部４５の回転角度で示した位置及び光軸６４方向における対物レンズ６０の位置である。なお、付加データは、これに限らない。制御部３０、例えば、ＰＣ（Personal Computer）である。
【００３７】
次に、実施形態に係る測定装置の構成の詳細を説明する。図２は、実施形態に係る測定装置を例示した構成図である。図２に示すように、テーブル１０は、Ｒ軸テーブル１３、ガイド１６ａ及び１６ｂ、θ軸テーブル１７及び真空チャック１８を有している。また、制御部３０は、軸制御処理部３１、カメラ制御部３２、オートフォーカス制御部３３及びデータ処理部３４を有している。
【００３８】
Ｒ軸テーブル１３は、ガイド１６ａ及び１６ｂ上に設けられている。ガイド１６ａ及び１６ｂは、例えば、ステージ上に固定され、対物レンズ６０の光軸６４方向と同じ方向、すなわち、Ｚ軸方向に延びている。Ｒ軸テーブル１３は、ガイド１６ａ及び１６ｂに沿って移動することにより、テーブル１０上に支持されたディスク状体４０をＺ軸方向に沿って移動させることができる。このように、Ｒ軸テーブル１３は、テーブル１０を移動させる移動手段となるものである。なお、Ｒ軸テーブル１３の移動は、Ｚ軸方向に限らない。
【００３９】
Ｒ軸テーブル１３は、Ｒ軸モータ１２の駆動により移動する。Ｒ軸モータ１２の駆動は、モータドライバ１９を介して、制御部３０における軸制御処理部３１により制御される。例えば、Ｒ軸テーブル１３の移動開始、移動停止、移動速度の変更は、モータドライバ１９を介して、制御部３０がＲ軸モータ１２を制御することにより行われる。また、Ｒ軸モータ１２は、テーブル１０の位置に関する情報を、例えば、エンコーダにより、制御部３０に対して出力する。
【００４０】
θ軸テーブル１７は、Ｒ軸テーブル１３上に設けられている。θ軸テーブル１７は、テーブル１０における回転する部材であり、回転軸１４を中心にして回転する。θ軸テーブル１７は、θ軸モータ１５の駆動により回転する。
【００４１】
真空チャック１８は、θ軸テーブル１７上に設けられている。真空チャック１８は、テーブル１０の上面１１に載置されたディスク状体４０を吸着して、ディスク状体４０をテーブルに支持する。
【００４２】
θ軸モータ１５は、θ軸テーブル１７を回転させる。θ軸モータ１５の駆動は、モータドライバ１９を介して、制御部３０における軸制御処理部３１により制御される。例えば、θ軸テーブル１７の回転開始、回転停止、回転速度の変更は、モータドライバ１９を介して、制御部３０がθ軸モータ１５を制御することにより行われる。
【００４３】
ディスク状体４０は、テーブル１０の上面１１上に、真空チャック１８により支持されている。ディスク状体４０の裏面４２が真空チャック１８に吸着されている。ディスク状体４０の表面４１において、回転軸１４との交点を回転中心４６とする。偏芯している場合には、中心４３と回転中心４６との間にはズレが生じている。
【００４４】
ディスク状体４０の表面において、回転中心４６から任意の方句へ延ばした直線を基準線４７とする。ディスク状体４０の任意の端部４５の位置を、その端部４５から回転中心４６までを結ぶ直線と、基準線４７との間の回転角度θによって規定する。したがって、ディスク状体４０の端部４５は、全周にわたる０°〜３６０°までの回転角度θで対応付けることができる。
【００４５】
基準線４７に対応した端部４５の回転角度で示した位置は、０°である。基準線４７から３０°回転した直線に対応した端部４５の回転角度で示した位置は、３０°である。測定開始時に、基準線４７に対応した０°の回転角度で示した位置の端部４５を撮像したとする。そうすると、テーブル１０の回転に伴って、撮像する端部４５の回転角度で示した位置は、０°から回転角度θが増加する。そして、撮像する端部４５の回転角度で示した位置が３６０°になったとき、ディスク状体４０は一回転したことになる。
【００４６】
軸制御処理部３１は、θ軸テーブル１７のエンコーダによる回転の情報から、画像を撮像したときの端部４５の回転角度で示した位置情報を取得し、データ処理部３４に転送する。データ処理部３４は受信した位置の情報を付加データとして保存する。
【００４７】
ディスク状体４０の端部４５にべベル面が形成されていてもよい。撮像部７０は、べベル面を含めた端部４５を撮像してもよいし、べベル面の間の端面を撮像してもよい。
【００４８】
光学系２０には、フォーカス移動軸２１が取り付けられている。フォーカス移動軸２１は、対物レンズ６０を、対物レンズ６０の光軸６４方向、すなわち、Ｚ軸方向に移動させる。フォーカス移動軸２１は、Ｚ軸モータ２５の駆動により作動する。Ｚ軸モータ２５の駆動は、モータドライバ２９を介して、制御部３０における軸制御処理部３１により制御される。例えば、フォーカス移動軸２１の移動開始、移動停止、移動速度の変更は、モータドライバ２９を介して、制御部３０がＺ軸モータ２５を制御することにより行われる。
【００４９】
図３は、実施形態に係る光学系を例示した構成図である。図２及び３に示すように、光学系２０は、光源５０、対物レンズ６０、撮像部７０、オートフォーカス光学系８０並びにレンズ及びハーフミラー等の光学部材を有している。
【００５０】
光源５０で生成された照明光は、ハーフミラー２２ａで反射され、レンズ２３ａを透過する。例えば、レンズ２３ａはｆ８０のレンズである。レンズ２３ａを透過した照明光は、ハーフミラー２２ｂで反射され、レンズ２３ｂを透過する。例えば、レンズ２３ｂはｆ５０のレンズである。レンズ２３ｂを透過した照明光は、対物レンズ６０で集光されて、ディスク状体４０の端部４５を照明する。例えば、対物レンズ６０は、ｆ２０である。
【００５１】
一方、ディスク状体４０の端部４５で反射した反射光は、対物レンズ６０で集光される。そして、対物レンズ６０で集光された反射光は、レンズ２３ｂを透過し、ハーフミラー２２ｂに入射する。ハーフミラー２２ｂに入射した反射光の一部は、オートフォーカス光学系８０に入射する。
【００５２】
オートフォーカス光学系８０は、例えば、レンズ２３ｃ、ハーフミラー２２ｃ及びフォトダイオード（ＰＤ：Photodiode）２４ａ及び２４ｂを有し、位相差オートフォーカス方式で焦点を合わせる。
【００５３】
位相差オートフォーカス方式では、例えば、レンズ２３ｃから入った反射光をハーフミラー２２ｃで２つに分離し、フォトダイオード２４ａ及び２４ｂに導く。フォトダイオード２４ａ及び２４ｂで結像した２つの画像からピントの方向と量を判断する。これにより、対物レンズ６０を＋Ｚ軸方向または−Ｚ軸方向に移動させる量を導き出す。なお、オートフォーカス光学系８０は、位相差オートフォーカス方式に限らない。コントラスト方式、補助光方式、コンフォーカル方式でもよい。
【００５４】
このようにして、オートフォーカス光学系８０は、撮像部７０において端部４５の画像の焦点が合う対物レンズ６０の位置を導く。そして、オートフォーカス光学系８０は、導いた対物レンズ６０の位置を制御部３０のオートフォーカス制御部３３に出力する。オートフォーカス制御部３３は、オートフォーカス光学系８０から受信した対物レンズ６０の位置の情報を軸制御処理部３１に転送する。軸制御処理部３１は、受信した位置の情報に基づいて対物レンズ６０の位置を移動させる。ディスク状体４０の回転に伴って、Ｚ軸上の端部４５の位置が変化する。その変化に追随するように、制御部３０は、対物レンズ６０の位置を移動させる。このようにして、制御部３０は、フィードバック制御を行う。
【００５５】
オートフォーカス制御部３３は、オートフォーカス光学系８０から受信した対物レンズ６０の位置の情報をデータ処理部３４に転送する。データ処理部３４は受信した対物レンズ６０の位置の情報を付加データとして保存する。
【００５６】
ハーフミラー２２ｂに入射した反射光の一部は、ハーフミラー２２ｂで反射する。そして、反射光は、レンズ２３ａを透過し、ハーフミラー２２ａに入射する。ハーフミラー２２ａに入射した反射光の一部は、ハーフミラー２２ａを透過し、撮像部７０に入射する。撮像部７０は、入射した反射光を検出して、端部４５の画像を取得する。
【００５７】
撮像部７０は、例えば、撮像カメラにおけるイメージセンサである。例えば、撮像部７０は、リニア状に一方向に並んだ複数の画素７１を含んでいる。例えば、リニア状に、１０２４ピクセルの画素７１が並んでいる。例えば、０番目から１０２３番目までの画素７１が並んでいる。一方向に並んだ複数の画素７１は、ディスク状体４０の端部４５を回転軸１４方向に沿って撮像する。例えば、０番目の画素７１は、端部４５の回転軸１４方向に延びた領域の最も裏面４２側の部分を撮像し、１０２３番目の画素７１は、最も表面４１側の部分を撮像する。すなわち、小さい番号の画素７１ほど、裏面４２側の部分を撮像し、大きい番号の画素７１ほど、表面４１側の部分を撮像する。なお、小さい番号の画素７１ほど表面４１側の部分を撮像するようにしてもよい。このように、撮像部７０は、ディスク状体４０の端部４５の回転軸１４方向に沿って延びた領域の画像を取得する。撮像部７０は、取得した画像の情報を制御部３０のカメラ制御部３２に出力する。
【００５８】
カメラ制御部３２は、撮像部７０が撮像した画像のデータを受信する。カメラ制御部３２は、受信した画像のデータをデータ処理部３４に転送する。カメラ制御部３２は、撮像部７０の撮像の開始、終了、その他の撮像に関する動作を制御する。
【００５９】
データ処理部３４は、画像のデータに、付加データを付加する。画像データは、１０２４ピクセルの画素７１に対応したデータとなっている。ひとつの画素７１のデータは、例えば、１６ビットのデータとなっている。データ処理部３４は、画像のデータに数ピクセル分の付加データを付加する。例えば、データ処理部３４は、付加データとして、画像を撮像したときの端部４５の回転角度で示した位置（θ角度で対応付けられたデータ）と、対物レンズ６０の位置（フォーカス軸における位置のデータ）とを付加する。データ処理部３４は、画像の撮像に同期させて、付加データを付加する。なお、付加データは、画像を撮像したときの端部４５の回転角度で示した位置及び対物レンズ６０の位置に限らない。
【００６０】
次に、実施形態に係る測定装置１の動作として、測定方法を説明する。
まず、図１〜図３に示すように、測定対象となるディスク状体４０として、シリコンウェハをテーブル１０上に載置する。そして、真空チャック１８によりテーブル１０上にディスク状体４０を吸着させる。これにより、回転軸１４を有するテーブル１０上にディスク状体４０を支持する。なお、ディスク状体４０としては、シリコンウェハに限らない。
【００６１】
次に、制御部３０における軸制御処理部３１を起動させ、モータドライバ１９に対して、θ軸モータ１５を駆動させる制御信号を出力させる。これにより、モータドライバ１９は、θ軸モータ１５を駆動させて、回転軸１４を中心にテーブル１０を所定の回転速度で回転させる。
【００６２】
また、テーブル１０の回転の情報から、画像を撮像したときの端部４５の回転角度で示した位置情報を取得する。例えば、軸制御処理部３１により、画像を撮像したときの端部４５の回転角度で示した位置情報を取得する。取得した位置情報をデータ処理部３４に転送し、付加データとして保存する。
【００６３】
θ軸テーブル１７の回転により、θ軸テーブル１７に支持されたディスク状体４０も回転する。このとき、θ軸テーブル１７の回転軸１４と、ディスク状体４０の中心４３との間にズレが発生する場合があり、このズレを偏芯量ということは上述したとおりである。
【００６４】
次に、光学系２０を構成する光学部材を所定の位置に配置させる。すなわち、光源５０により生成された照明光がディスク状体４０の端部４５を照明するとともに、照明光が端部４５によって反射された反射光を対物レンズ６０で集光するようにする。また、対物レンズ６０の光軸６４を、テーブル１０の回転軸１４の径方向に合わせる。その方向をＺ軸方向とするとともに、対物レンズ６０をディスク状体４０の端部４５に対向させる。
【００６５】
次に、光源５０を起動させて、照明光を生成し、ディスク状体４０の端部４５を照明光で照明する。そして、照明光が端部４５によって反射した反射光を対物レンズ６０で集光する。
【００６６】
次に、対物レンズ６０で集光された反射光の一部を、オートフォーカス光学系８０に到達させる。そして、端部４５の画像の焦点を合わせるオートフォーカスにより、撮像部７０において端部４５の画像の焦点が合う対物レンズ６０の位置を導く。そして、導いた対物レンズ６０の位置まで、対物レンズ６０を光軸６４方向、すなわちＺ軸方向に移動させる。
【００６７】
また、対物レンズ６０の位置の情報を取得する。例えば、オートフォーカス制御部３３により、撮像部７０において端部４５の画像の焦点が合う対物レンズ６０の位置の情報を取得する。取得した位置情報をデータ処理部３４に転送し、付加データとして保存する。
【００６８】
一方、対物レンズ６０で集光された反射光の一部を、撮像部７０に到達させる。そして、対物レンズ６０により集光した反射光を撮像部７０で検出することによって端部４５の画像を撮像する。
【００６９】
次に、撮像部７０が撮像した画像のデータを制御部３０に出力する。そして、制御部３０において、撮像部７０から受信した画像のデータに、所定の付加データを付加する。例えば、付加データとして、画像を撮像したときの端部４５の回転角度で示した位置と、光軸６４方向における対物レンズ６０の位置とする。
【００７０】
図４は、実施形態に係る測定方法により測定した偏芯量を例示したグラフであり、横軸は回転角度で示した端部の位置（角度θに対応した位置）であり、縦軸は光軸上の対物レンズの位置が示す偏芯量である。点線は、偏芯がない理想的な場合を示している。
【００７１】
図４に示すように、回転角度で示した端部４５の位置によって、光軸６４上の対物レンズ６０の位置が変化している。例えば、図４に示すように、０°及び１８０°の回転角度に対応した端部４５を撮像した時の対物レンズ６０の位置は、偏芯が小さい理想的な位置となっている。一方、９０°の回転角度に対応した端部４５を撮像した時の対物レンズ６０の位置は、＋Ｚ軸方向に大きく変化しており、２７０°の回転角度に対応した端部４５を撮像した時の対物レンズ６０の位置は、逆に−Ｚ軸方向に大きく変化している。
【００７２】
制御部３０は、ディスク状体４０を一回転させたときの光軸６４方向における対物レンズ６０の位置に基づいて、回転軸１４とディスク状体４０との偏芯量を算出する。例えば、制御部３０は、回転軸１４と中心４３との間の偏芯量として、対物レンズ６０の位置における（最大値＋最小値）／２の値を算出する。このようにして、測定装置１は、偏芯量を測定する。
【００７３】
次に、測定装置１により、偏芯量を補正する補正方法を説明する。用いる装置の構成及び偏芯量の測定方法は、上述した測定装置１及び測定方法と同様であるので、説明を省略する。
【００７４】
制御部３０は、測定装置１で測定した偏芯量に基づいて、テーブル１０を移動させることにより偏芯量を補正する。具体的には、制御部３０の軸制御処理部３１は、データ処理部３４に保存してある回転角度θに対応した端部４５の位置における偏芯量を打ち消すように、すなわち、回転角度θに対応した端部４５の位置における偏芯量と逆方向の移動量となるように、Ｒ軸テーブル１３を光軸６４方向に移動させる。例えば、９０°の回転角度に対応した端部４５が撮像する位置にきたときには、Ｒ軸テーブル１３を−Ｚ軸方向に移動させる。また、２７０°の回転角度に対応した端部４５が撮像する位置にきたときには、Ｒ軸テーブル１３を＋Ｚ軸方向に移動させる。Ｒ軸テーブル１３の駆動は、モータドライバ１９を介して制御部３０により制御される。なお、フィードバック制御においては、Ｒ軸テーブルの駆動及びＺ軸方向への対物レンズ６０の駆動における応答の遅れ分を考慮した付加データを使用することができる。
【００７５】
図５は、実施形態に係る補正方法により補正した偏芯量を例示したグラフであり、横軸は回転角度で示した端部の位置であり、縦軸は対物レンズの光軸における位置が示す偏芯量である。図５に示すように、偏芯量を打ち消すようにテーブル１０をＺ軸方向に移動させることにより、偏芯量を抑制することができる。
【００７６】
次に、本実施形態の効果を説明する。測定装置１は、オートフォーカスにより導いた対物レンズ６０の位置から、ディスク状体４０の偏芯量を算出している。これにより、ディスク状体の偏芯量を精度よくかつ低コストで測定することができる。
【００７７】
また、画像データに、画像を撮像したときの端部４５の回転角度で示した位置と、光軸６４方向における対物レンズ６０の位置と、を付加している。これにより、画像を撮像したときの端部４５の回転角度で示した位置と、光軸方向における対物レンズ６０の位置とを対応させることができる。また、データの付加は、撮像と同時に行われるので、データの取得に要する時間を短縮することができる。
【００７８】
さらに、撮像部７０は一方向に並んだ複数の画素７１を含むようにし、端部４５を回転軸１４方向に沿って撮像している。よって、端部４５を細かく撮像することができ、偏芯量の精度をより向上させることができる。
【００７９】
付加データに、端部４５の位置及び対物レンズ６０の位置以外のデータを付加することもでき、これにより、種々のデータを画像データに付加することができる。
【００８０】
測定装置１においては、光学系２０のレンズ等により、例えば、端部４５を８倍の画像として撮像する。また、撮像部７０においては、例えば、１４μｍの幅のピクセルを１０２４個一列に配置している。よって、視野は、１４μｍ×１０２４ピクセル÷８より、１．７９２ｍｍとなる。また、３００ｍｍのウェハの周囲長は、９４２．４７ｍｍである。したがって、ウェハの周囲を撮像する場合には、５２５枚の画像が撮像される。一方、撮像部７０を６０ｋＨｚで動作させているので、５２５枚×１０２４ピクセル÷６０より、８．９６秒で１回転させることにより、１回転分の端部４５の画像を取得することができる。すなわち、回転速度を０．１１ｒｐｓとすることができる。このように、８．９６秒でディスク状体４０を１回転させることにより、ディスク状体４０の端部４５の画像と、画像を撮像したときの端部４５の位置及び光軸６４方向における対物レンズ６０の位置を得ることができる。よって、偏芯量の測定に要する時間を短縮することができる。
【００８１】
また、ディスク状体４０の表面４１の部分の画像を取得することなく、偏芯量を測定することができるので、撮像に要する時間を短縮し、画像を保存するメモリを小さくすることができる。
【００８２】
さらに、測定装置１を、そのまま偏芯量の補正に用いることができるので、ディスク状体４０の偏芯量の補正に要する時間を短縮することができる。また、測定装置１を用いて偏芯量を抑制したディスク状体４０のスキャンをすることができる。
【００８３】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態よる限定は受けない。
【符号の説明】
【００８４】
１  測定装置
１０  テーブル
１１  上面
１２  Ｒ軸モータ
１３  Ｒ軸テーブル
１４  回転軸
１５  θ軸モータ（第１駆動部）
１６ａ、１６ｂ  ガイド
１７  θ軸テーブル
１８  真空チャック
１９  モータドライバ
２０  光学系
２１  フォーカス移動軸
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ  ハーフミラー
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ  レンズ
２４ａ、２４ｂ  フォトダイオード
２５  Ｚ軸モータ（第２駆動部）
２９  モータドライバ
３０  制御部
３１  軸制御処理部
３２  カメラ制御部
３３  オートフォーカス制御部
３４  データ処理部
４０  ディスク状体
４１  表面
４２  裏面
４３  中心
４４  中心軸        
４５  端部
４６  回転中心
４７  基準線
５０  光源
６０  対物レンズ
６４  光軸
７０  撮像部
７１  画素
８０  オートフォーカス光学系
【図１】
2017223456.tif 000003
【図２】
2017223456.tif 000004
【図３】
2017223456.tif 000005
【図４】
2017223456.tif 000006
【図５】
2017223456.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月6日(2017.7.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を有し、ディスク状体を支持するテーブルと、
前記回転軸を中心に前記テーブルを回転させる第１駆動部と、
前記ディスク状体の端部を照明する照明光を生成する光源と、
前記照明光が前記端部によって反射した反射光を集光する対物レンズであって、光軸が前記回転軸に直交する径方向の前記対物レンズと、
前記対物レンズを前記対物レンズの前記光軸方向に移動させる第２駆動部と、
前記対物レンズにより集光した前記反射光を検出することによって前記端部の画像を撮像する撮像部と、
前記撮像部において前記画像の焦点が合う前記光軸方向における前記対物レンズの位置を導くオートフォーカス光学系と、
前記第１駆動部及び前記第２駆動部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記オートフォーカス光学系が導いた前記位置に前記対物レンズを移動させ、
前記画像のデータに、所定の付加データを付加させ、
前記ディスク状体を一回転させたときの前記光軸方向における前記対物レンズの位置に基づいて、前記回転軸と前記ディスク状体との偏芯量を算出する、
測定装置。
【請求項２】
前記付加データは、前記画像を撮像したときの前記端部の位置と、前記光軸方向における前記対物レンズの位置である請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記撮像部は、
一方向に並んだ複数の画素を含み、
前記複数の画素は、前記端部を前記回転軸方向に沿って撮像する請求項１または２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記テーブルを移動させる移動手段をさらに有し、
前記制御部は、前記偏芯量に基づいて前記テーブルを移動させる請求項１〜３のいずれか一項に記載の測定装置。
【請求項５】
回転軸を有するテーブル上にディスク状体を支持し、
前記回転軸を中心に前記テーブルを回転させ、
前記ディスク状体の端部を照明光で照明し、
前記照明光が前記端部によって反射した反射光を、光軸が前記回転軸に直交する径方向の対物レンズで集光し、
前記対物レンズにより集光した前記反射光を検出することによって前記端部の画像を撮像し、
オートフォーカス光学系により、前記画像の焦点が合う前記対物レンズの位置であって、前記対物レンズの前記光軸方向における位置を導き、
前記オートフォーカス光学系が導いた前記位置に前記対物レンズを移動させ、
前記画像のデータに、所定の付加データを付加させ、
前記ディスク状体を一回転させたときの前記光軸方向における前記対物レンズの位置に基づいて、前記回転軸と前記ディスク状体との偏芯量を算出する、
測定方法。
【請求項６】
前記付加データを、前記画像を撮像したときの前記端部の位置と、前記光軸方向における前記対物レンズの位置とする請求項５に記載の測定方法。
【請求項７】
一方向に並んだ複数の画素によって、前記端部を前記回転軸方向に沿って撮像する請求項５または６に記載の測定方法。
【請求項８】
回転軸を有するテーブルによってディスク状体を支持し、
前記回転軸を中心に前記テーブルを回転させ、
前記ディスク状体の端部を照明光で照明し、
前記照明光が前記端部によって反射した反射光を、光軸が前記回転軸に直交する径方向の対物レンズで集光し、
前記対物レンズにより集光した前記反射光を検出することによって前記端部の画像を撮像し、
オートフォーカス光学系により、前記画像の焦点が合う前記対物レンズの位置であって、前記対物レンズの前記光軸方向における位置を導き、
前記オートフォーカス光学系が導いた前記位置に前記対物レンズを移動させ、
前記画像のデータに、所定の付加データを付加し、
前記ディスク状体を一回転させたときの前記位置に基づいて、前記回転軸と前記ディスク状体との偏芯量を算出し、
前記偏芯量に基づいて前記テーブルを移動させることにより、前記偏芯量を補正する補正方法。
【請求項９】
前記付加データを、前記画像を撮像したときの前記端部の位置と、前記光軸方向における前記対物レンズの位置とする請求項８に記載の補正方法。
【請求項１０】
一方向に並んだ複数の画素によって、前記端部を前記回転軸方向に沿って撮像する請求項８または９に記載の補正方法。
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月27日(2017.9.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を有し、ディスク状体を支持するテーブルと、
前記回転軸を中心に前記テーブルを回転させる第１駆動部と、
前記ディスク状体の端部を照明する照明光を生成する光源と、
前記照明光が前記端部によって反射した反射光を集光する対物レンズであって、光軸が前記回転軸に直交する径方向の前記対物レンズと、
前記対物レンズを前記対物レンズの前記光軸方向に移動させる第２駆動部と、
前記対物レンズにより集光した前記反射光を検出することによって前記端部の画像を撮像する撮像部と、
前記撮像部において前記画像の焦点が合う前記光軸方向における前記対物レンズの位置を導くオートフォーカス光学系と、
前記第１駆動部及び前記第２駆動部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記オートフォーカス光学系が導いた前記位置に前記対物レンズを移動させ、
前記画像のデータに、所定の付加データを付加させ、
前記ディスク状体を一回転させたときの前記光軸方向における前記対物レンズの位置に基づいて、前記回転軸と前記ディスク状体との偏芯量を算出し、
前記付加データは、前記画像を撮像したときの前記端部の位置と、前記光軸方向における前記対物レンズの位置であり、
前記撮像部は、
一方向に並んだ複数の画素を含み、
前記複数の画素は、前記端部を前記回転軸方向に沿って撮像する、
測定装置。
【請求項２】
前記テーブルを移動させる移動手段をさらに有し、
前記制御部は、前記偏芯量に基づいて前記テーブルを移動させる請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
回転軸を有するテーブル上にディスク状体を支持し、
前記回転軸を中心に前記テーブルを回転させ、
前記ディスク状体の端部を照明光で照明し、
前記照明光が前記端部によって反射した反射光を、光軸が前記回転軸に直交する径方向の対物レンズで集光し、
前記対物レンズにより集光した前記反射光を検出することによって前記端部の画像を撮像し、
オートフォーカス光学系により、前記画像の焦点が合う前記対物レンズの位置であって、前記対物レンズの前記光軸方向における位置を導き、
前記オートフォーカス光学系が導いた前記位置に前記対物レンズを移動させ、
前記画像のデータに、所定の付加データを付加させ、
前記ディスク状体を一回転させたときの前記光軸方向における前記対物レンズの位置に基づいて、前記回転軸と前記ディスク状体との偏芯量を算出する測定方法であって、
前記付加データを、前記画像を撮像したときの前記端部の位置と、前記光軸方向における前記対物レンズの位置とし、
一方向に並んだ複数の画素によって、前記端部を前記回転軸方向に沿って撮像する、
測定方法。
【請求項４】
回転軸を有するテーブルによってディスク状体を支持し、
前記回転軸を中心に前記テーブルを回転させ、
前記ディスク状体の端部を照明光で照明し、
前記照明光が前記端部によって反射した反射光を、光軸が前記回転軸に直交する径方向の対物レンズで集光し、
前記対物レンズにより集光した前記反射光を検出することによって前記端部の画像を撮像し、
オートフォーカス光学系により、前記画像の焦点が合う前記対物レンズの位置であって、前記対物レンズの前記光軸方向における位置を導き、
前記オートフォーカス光学系が導いた前記位置に前記対物レンズを移動させ、
前記画像のデータに、所定の付加データを付加し、
前記ディスク状体を一回転させたときの前記位置に基づいて、前記回転軸と前記ディスク状体との偏芯量を算出し、
前記偏芯量に基づいて前記テーブルを移動させることにより、前記偏芯量を補正する補正方法であって、
前記付加データを、前記画像を撮像したときの前記端部の位置と、前記光軸方向における前記対物レンズの位置とし、
一方向に並んだ複数の画素によって、前記端部を前記回転軸方向に沿って撮像する、
補正方法。