DE102007007534A1

DE102007007534A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Formenmessen

Info

Publication number: DE102007007534A1
Application number: DE102007007534A
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Kobe Morimoto; Eiji Kobe Takahashi; Masato Kobe Kannaka
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2007-02-15
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2027-02-16
Also published as: JP4740826B2; US7715022B2; JP2007256257A; US20070195314A1; DE102007007534B4

Abstract

Eine Formmessvorrichtung und ein Formmessverfahren, geeignet zum Messen eines Kantenprofils einer dünnen Probe, wie einem Halbleiterwafer oder dergleichen, wird bereitgestellt. Eine Flächenwinkelverteilung und ein Kantenprofil von einer Messstelle wird durch Emittieren von Licht bei einem aufeinander folgenden verschiedenen Winkel zu der Messstelle eines Wafers durch aufeinander folgendes Schalten und Leuchten einer Vielzahl von LEDs, die jeweils an einer Vielzahl von Positionen in einer Ebene durch einen LED-Steuerschaltkreis angeordnet sind, zur Gewinnung von Bilddaten, die eine Leuchtdichteverteilung des reflektierten Lichts von der Messstelle durch eine Kamera zeigen, durch einen Rechner, berechnet jedes Mal, wenn Licht emittiert wird, und Schätzen eines Lichtemissionswinkels, wenn die Leuchtdichte des reflektierten Lichtes ein Peak wird, basierend auf Bilddaten und Lichtemissionswinkeln, entsprechend jeder LED durch den Rechner.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Formmessvorrichtung und ein Formmessverfahren zum Messen einer Form einer Kantenfläche einer dünnen Probe, wie eines Halbleiterwafers, eines Aluminiumsubstrats oder Glassubstrats für eine Festplatte oder dergleichen.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Eine Kante (Randabschnitt) von einem Wafer kann während der Herstellung eines Halbleiterwafers oder während der Herstellung einer Vorrichtung zur Verwendung eines Wafers durch Kontaktieren eines weiteren Teils oder eines Waferhalteelements beschädigt werden oder reißen. Darüber hinaus kann der Wafer aufgrund der Schädigung oder Rissbildung davon zerbrechen. Es wird festgestellt, dass das Auftreten der Schädigung oder der Rissbildung der Kante von dem Wafer zu einer Form der Kante des Wafers in Beziehung steht. Deshalb ist es wichtig, ein Kantenprofil einer dünnen Probe (plattenartige Probe), ein Beispiel davon ist ein Wafer, zu messen. Angemerkt sei, dass eine Form einer hier beschriebenen Kantenfläche sich auf ein Profil eines Wafers in der Dickenrichtung (eindimensionale Richtung) bezieht, das heißt, eine Form von einem Querschnitt in Dickenrichtung, und hierin nachstehend als ein Kantenprofil bezeichnet wird.

Andererseits wird eine Technik in "measuring apparatus of edge·notch shape of wafer" electronic materials, herausgegeben August 1997, (hierin nachstehend als "Nicht-Patent-Dokument 1" bezeichnet) offenbart, bei der ein Licht emittiert wird von einer Seite eines Wafers unter beiden Seiten, zwischen denen ein Randabschnitt des Wafers sandwichartig angeordnet ist, ein Bild von einem Projektionsbild des Wafers durch eine Kamera, die an einer anderen Stelle angeordnet ist, aufgenommen wird, und ein Kantenprofil des Wafers durch die Form (Umriss) von dem dadurch erhaltenen Bild gemessen wird.

Weiterhin wird in der Japanischen ungeprüften Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nummer 10-267636 (hierin nachstehend als "Patent-Dokument 1" bezeichnet) eine Flächenuntersuchungsvorrichtung offenbart, worin ein Licht zu einer Fläche (Spiegelfläche) von einer Probe emittiert wird, während ein Winkel der Probe geändert wird, ein Bild von dem reflektierten Licht, das nur in einer koaxialen Richtung bezüglich der Emissionsrichtung reflektiert, durch eine telezentrische Linse erhalten wird und eine Winkelverteilung von einer Fläche der Probe, das heißt eine Form von einer Fläche der Probe, von dem erhaltenen Bild gemessen wird.

Jedoch gibt es bei der Formmessung von einem Projektionstyp, wie in Nicht-Patent-Dokument 1 gezeigt, dahingehend ein Problem, dass ein Kantenprofil nicht gemessen werden kann, in dem Fall wenn eine Messstelle für das Kantenprofil eine Dellenform bzw. Wellenform aufweist, wo Projektionslicht (emittiertes Licht) nicht hinreicht. Zum Beispiel wird ein Ausschnittsabschnitt von einem Halbkreis, eine so genannte Kerbung, die eine Kristallorientierung des Wafers anzeigt, darin gebildet. Jedoch kann das Kantenprofil von dem Kerbabschnitt bei der Formmessung vom Projektionstyp, der in Nicht-Patent-Dokument 1 offenbart wird, nicht gemessen werden.

Zusätzlich wird, wie in Patent-Dokument 1 offenbart, die Messung, bei der reflektiertes Licht, reflektiert in der koaxialen Richtung bezüglich der Emissionsrichtung des Lichts nachgewiesen wird, während ein Winkel einer Probe geändert wird, auf die Messung einer Winkelverteilung von kleinen Flächen angewendet wird, welche durch eine kleine Konkavität und Konvexität von einer Fläche einer Probe verursacht wird. Wenn die im Patent-Dokument 1 gezeigte Messtechnologie auf die Messung des Kantenprofils angewendet wird, muss die Neigung der Probe geändert werden, jedes Mal, wenn Licht zu einer Vielzahl von Messpunkten emittiert wird, an welchen ein Flächenwinkel zu erhalten ist. Deshalb gibt es dahingehend ein Problem, dass es bei der Ausführung schwierig ist, die in Patent-Dokument 1 für die Messung des Kantenprofils offenbarte Messtechnik anzuwenden, bei der eine Form mit Flächenwinkeln, die mit ungefähr 180° variieren, gemessen wird, weil es Hemmnisse gibt, z.B. dass ein Trägermechanismus für eine Probe kompliziert wird.

Folglich wurde die vorliegende Erfindung im Lichte der vorstehend beschriebenen Umstände ausgeführt, und strebt die Bereitstellung einer Formmessvorrichtung und eines Formmessverfahren, geeignet zum Messen eines Kantenprofils (eine Querschnittsform von einer Kantenfläche in Dickenrichtung) von einer dünnen Probe, wie einem Halbleiterwafer oder dergleichen, an.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Folglich ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Formmessvorrichtung zum Messen, z.B. einer Form von einer Kante einer dünnen Probe, bereitzustellen und die mit den Eigenschaften der charakteristischen Elemente (1) bis (4), wie nachstehend beschrieben, ausgestattet ist.

(1) Ein erstes Lichtemissionsmittel zum Emittieren von Licht bei nacheinander verschiedenen Emissionswinkeln bezüglich einer Messstelle, die eine Kantenfläche von der dünnen Probe durch Leuchten der Lichtquelle bei einer Vielzahl von Positionen auf einer Ebene darstellt.
(2) Ein erstes Lichtnachweismittel zum Nachweisen einer eindimensionalen oder zweidimensionalen Leuchtdichteverteilung von Licht, das durch das erste Lichtemissionsmittel emittiert wurde und an der Messstelle in ungefähr Spiegelrichtung bei einer vorbestimmten Position reflektiert wurde.
(3) Ein Mittel zum Erhalten einer Leuchtdichte von reflektiertem Licht zum Erhalten einer Leuchtdichteverteilung des reflektierten Lichts von der Messstelle durch das erste Lichtnachweismittel, jedes Mal, wenn Licht bei aufeinander folgenden verschiedenen Emissionswinkeln durch das erste Lichtemissionsmittel emittiert wird.
(4) Ein Mittel zur Berechnung der Flächenwinkelverteilung zum Berechnen einer Verteilung eines Flächenwinkels von der Messstelle, basierend auf der Leuchtdichteverteilung des reflektierten Lichts, erhalten durch das Mittel zum Erhalten einer Leucht dichte von reflektiertem Licht und dem Emissionswinkel von dem Licht, der durch das erste Lichtemissionsmittel emittiert wurde.

Die Anwendung der Formmessvorrichtung, die mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration ausgestattet ist, erlaubt eine Messung einer Verteilung eines Flächenwinkels von einer dünnen Probe, wie eines Halbleiterwafers oder dergleichen, und erlaubt die genaue Messung eines Kantenprofils (eine Querschnittsform von einer Kantenfläche in der Dickenrichtung), basierend auf der Verteilung des Flächenwinkels. Weiterhin kann ein Kantenprofil auch hinsichtlich einer Kantenfläche mit einer Dellenform bzw. Wellenform, wie ein Kerbabschnitt von einem Halbleiterwafer, gemessen werden.

Das heißt, in der Formmessvorrichtung mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird in einer Leuchtdichteverteilung von reflektiertem Licht, erhalten durch das Mittel zum Erhalten einer Leuchtdichte von reflektiertem Licht, eine Leuchtdichte von einem Bereich, bei dem das Licht, emittiert zu einer Kantenfläche von einer dünnen Probe regulär reflektiert wird und das Lichtnachweismittel erreicht, am höchsten. Folglich ermöglicht es das Mittel zur Berechnung der Flächenwinkelverteilung, die Verteilung des Flächenwinkels von der Messstelle, basierend auf der Eigenschaft von Spiegelreflexion, bei der Einfallswinkel und Reflexionswinkel des Lichtes gleich sind, zu erhalten. Die Einzelheiten davon werden später beschrieben.

Es sollte hier angemerkt werden, dass eine Leuchtposition der Lichtquelle in dem ersten Lichtemissionsmittel und eine angeordnete Position von dem ersten Lichtnachweismittel jeweils in ungefähr der gleichen Ebene positioniert sein können, oder jeweils in verschiedenen Ebenen positioniert sein können.

Wenn eine Änderungsbreite (Modifizierungsbreite) des Lichtemissionswinkels durch das Lichtemissionsmittel ausreichend vermindert wird, kann eine Verteilung des Flächenwinkels der Messstelle bei hoher spezieller Auflösung berechnet werden durch Erhalten einer Position, in der eine Leuchtdichte von reflektiertem Licht am höchsten wird, jedes Mal, wenn ein Emissionswinkel von Licht geändert wird. Jedoch gibt es eine Grenze, die Änderungsbreite von Lichtemissionswinkeln zu vermindern. Außerdem, wenn die Änderungsbreite des Lichtemissionswinkels vermindert wird, wird die Anzahl der Male zum Erhalten der Leuchtdichteverteilung des reflektierten Lichtes erhöht, was eine lange Messzeit erfordert. Weiterhin wird die Menge an Daten, die durch das Mittel zum Erhalten einer Leuchtdichte von reflektiertem Licht erhalten werden soll, erhöht, was die erforderliche Speicherkapazität erhöht.

Folglich ist es bevorzugt, dass das Mittel zur Berechnung der Flächenwinkelverteilung den Flächenwinkel von jedem von Berechnungsgegenstandspositionen durch Ausführen von Berechnung zur Schätzung des Lichtemissionswinkels berechnet, wenn eine Leuchtdichte des reflektierten Lichtes eine Spitze ist, basierend auf einer entsprechenden Beziehung zwischen dem Lichtemissionswinkel und der Leuchtdichte des reflektierten Lichtes hinsichtlich jeder der Vielzahl von Positionen (hierin nachstehend als eine Berechnungsgegenstandsposition bezeichnet) in einem Lichtnachweisbereich des ersten Lichtnachweismittels in der Formmessvorrichtung. Hier kann der geschätzte Wert des Lichtemissionswinkels, bei dem eine Leuchtdichte des reflektierten Lichtes Spitze wird, erhalten werden, z.B. durch ein Interpolationsberechnungsverfahren, basierend auf einer entsprechenden Beziehung zwischen dem Lichtemissionswinkel und der Leuchtdichte des reflektierten Lichtes.

Dadurch kann eine Verteilung eines Flächenwinkels von einer Messstelle bei hoher spezieller Auflösung berechnet werden, selbst wenn eine Änderungsbreite von einem Lichtemissionswinkel vergleichsweise groß ist.

Hier werden zwei Beispiele hinsichtlich einer Konfiguration von dem ersten Lichtemissionsmittel betrachtet.

Das erste Beispiel ist ein Lichtemissionsmittel vom bewegten Typ, weiches Licht bei aufeinander folgenden verschiedenen Winkeln zu der Messstelle durch aufeinander folgendes Bewegen einer vorbestimmten Lichtquelle zu jeder einer Vielzahl von Positionen in der einen Ebene emittiert, und Leuchten der Lichtquelle.

Das zweite Beispiel ist ein Lichtemissionsmittel vom Schaltertyp, welches Licht emittiert bei aufeinander folgenden verschiedenen Winkeln zu der Messstelle durch aufeinander folgendes Schalten und Leuchten einer Vielzahl von Lichtquellen, jede an einer von einer Vielzahl von Positionen in der einen Ebene angeordnet. Wenn das Lichtemissionsmittel vom Schaltertyp angewendet wird, ist es bevorzugt, dass die Vielzahl von Lichtquellen in dem Lichtemissionsmittel vom Schaltertyp auf einem Kreisbogen angeordnet sind, von dem eine angeordnete Position der Messstelle die Mitte ist. Gemäß der Konfiguration kann eine Vorrichtung, die keinen Bewegungsmechanismus aufweist, welche einfach ist und welche eine hohe Positionierungsgenauigkeit aufweist, bereitgestellt werden.

Wenn eine CCD-Kamera oder dergleichen als das Lichtnachweismittel verwendet wird, wird außerdem ein Lichtnachweisbereich in dem einen Lichtnachweismittel begrenzt. Die Begrenzung verursacht die Begrenzung des maximalen Bereichs des Flächenwinkels, der bei der Kantenprofilmessung gemessen werden kann.

Es ist folglich bevorzugt, dass die Formmessvorrichtung eine Vielzahl von den ersten Lichtnachweismitteln einschließt, jede angeordnet in einer anderen Richtung bezüglich der Messstelle und das Flächenwinkelverteilungsmittel schließt ein Mittel zur Berechnung einer Verteilung eines Teilflächenwinkels ein, welches eine Verteilung des Flächenwinkels von einem Teilabschnitt der Messstelle berechnet, basierend auf der Leuchtdichteverteilung des reflektierten Lichtes, und des Lichtemissionswinkel für jede Leuchtdichteverteilung von dem reflektierten Licht, erhalten durch jedes der Vielzahl von ersten Lichtnachweismitteln und Kombinieren von Berechnungsmitteln zum Berechnen einer Verteilung der Flächenwinkel von der ganzen Messstelle durch Kombinieren eines berechneten Ergebnisses, berechnet durch das Verfahren zur Berechnung einer Verteilung eines Teilflächenwinkels. Zum Beispiel ist die Formmessvorrichtung, in der zwei der ersten Lichtnachweismittel in Richtungen angeordnet sind, die ungefähr 90° bezüglich der Messstelle ausmachen, denkbar.

Dadurch kann ein maximaler Bereich des Flächenwinkels, der bei Kantenprofilmessung gemessen werden kann, über die Begrenzung des Lichtnachweisbereichs hinaus durch das eine erste Lichtnachweismittel gespreizt werden.

Wenn weiterhin die Formmessvorrichtung eine Vielzahl von dem ersten Lichtnachweismittel und dem Lichtemissionsmittel vom Schaltertyp einschließt, ist es bevorzugt, dass in dem Verfahren, bei dem das Lichtemissionsmittel vom Schaltertyp nacheinander die Vielzahl von Lichtquellen schaltet und leuchtet, eine Vielzahl von Lichtquellen entsprechend zu jedem der Vielzahl von den ersten Lichtnachweismitteln gleichzeitig leuchten werden.

Dadurch kann die Messzeit vermindert werden.

Die vorstehend beschriebene Formmessvorrichtung ermöglicht es, eine Form (Flächenwinkelverteilung) von einer Messstelle zu berechnen, wenn die Messstelle (Kantenfläche einer dünnen Probe) eine Spiegelfläche oder eine Glanzfläche, wie eine Spiegelfläche (auf der emittiertes Licht regulär reflektiert wird), aufweist.

Außerdem hat eine Kantenfläche von einer dünnen Probe, wie ein Halbleiterwafer und dergleichen, grundsätzlich eine raue Fläche, an der emittiertes Licht kaum regulär reflektiert wird (meist diffus reflektiert) und wird zu einer Spiegelfläche, oder einer Glanzfläche, ähnlich einer Spiegelfläche, nach Verarbeiten (Polieren). Dann gibt es einen Fall, bei dem die Form (Kantenprofil) von der Kantenfläche der dünnen Probe mit einer rauen Fläche gemessen werden muss, um einen erforderlichen Verarbeitungsgrad (Poliergrad) und dergleichen zu ergreifen. Jedoch ist es unmöglich, die Form der Kantenfläche von der dünnen Probe mit einer rauen Fläche mit der vorstehend beschriebenen Formmessvorrichtung zu messen.

Folglich ist es bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Formmessvorrichtung weiterhin Elemente (5) bis (7), wie nachstehend gezeigt, einschließt.

(5) Ein zweites Lichtemissionsmittel zum Emittieren von Spaltlicht bezüglich der Messstelle.
(6) Ein zweites Lichtnachweismittel zum Nachweisen einer zweidimensionalen Leuchtdichteverteilung von dem Licht, emittiert durch das zweite Lichtemissionsmittel, und reflektiert an der Messstelle in einer Richtung, mit Ausnahme der Spiegelrichtung, (d.h. diffus reflektiertes Licht).
(7) Ein Light-Cutting-Verfahren-Formberechnungsmittel zum Berechnen einer Flächenform der Messstelle durch Berechnung von einem Light-Cutting-Verfahren, auf der Grundlage von einem Ergebnis, das durch das zweite Lichtnachweismittel nachgewiesen wird.

Im Allgemeinen ist das bekannte Light-Cutting-Verfahren nicht für die Messung einer Flächenform mit einer Spiegelfläche geeignet, ist jedoch ein geeignetes Verfahren für die Messung einer Flächenform mit einer rauen Fläche. Folglich ermöglicht es die erfindungsgemäße Formmessvorrichtung durch Einschließen der vorstehend beschrieben Elemente (5) bis (7), eine Flächenform zu messen, egal ob die Kantenfläche einer dünnen Probe (Messungsseite) eine Glanzfläche oder eine raue Fläche ist.

In diesem Fall ist es für eine einfache Vorrichtungsstruktur bevorzugt, dass das erste Lichtnachweismittel, das eine zweidimensionale Leuchtdichteverteilung nachweist, auch das zweite Lichtnachweismittel ist.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass das zweite Lichtemissionsmittel ein Spaltlicht in einer Ebene, einschließend einen Querschnitt der Dickenrichtung der dünnen Probe in der Messstelle, emittiert, und eine Leuchtposition der Lichtquelle von dem ersten Lichtemissionsmittel an einer Seite positioniert ist, und eine angeordnete Position von dem ersten Lichtnachweismittel an einer weiteren Seite von beiden Seiten der Ebene, einschließend das Spaltlicht, positioniert ist.

Dadurch wird eine durch das Spaltlicht auf einer Fläche der Messstelle P gezeigte Linie linear, die genau dem Umriss (Flächenform) des Querschnitts der Dickenrichtung der dünnen Probe in der Messstelle folgt. Im Ergebnis kann eine Flächenform der Dickenrichtung der dünnen Probe in der Messstelle (Kantenfläche) bei hoher Genauigkeit mit dem Light-Cutting-Verfahren-Formberechnungsmittel erhalten werden.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Formmessvorrichtung weiterhin ein erstes Übernahmeunterscheidungsmittel einschließt, das unterscheidet, welches von einem berechneten Ergebnis von der Flächenwinkelverteilung der Messstelle, berechnet durch das Mittel zur Berechnung der Flächenwinkelverteilung, oder einem berechneten Ergebnis der Flächenform der Messstelle, berechnet durch das Light-Cutting-Verfahren-Formberechnungsmittel, für die Formbewertung der Messstelle übernommen wird, basierend auf einer Leuchtdichte, die durch das erste Lichtnachweismittel nachgewiesen wird, während Licht durch das erste Lichtemissionsmittel emittiert wird.

Zum Beispiel ist es bevorzugt, dass das erste Übernahmeunterscheidungsmittel unterscheidet, ob eine vorbestimmte Anzahl von streifenförmigem Bild in dem Bild enthalten ist oder nicht, basierend auf der Leuchtdichte, die durch das erste Lichtnachweismittel nachgewiesen wird, während die eine oder die Vielzahl von Lichtquellen des ersten Lichtemissionsmittels leuchtet, und unterscheidet, welches von den berechneten Ergebnissen gemäß dem unterschiedenen Ergebnis übernommen wird.

In ähnlicher Weise ist es bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Formmessvorrichtung weiterhin einschließt ein zweites Übernahmeunterscheidungsmittel, das unterscheidet, welches von einem berechneten Ergebnis von der Flächenwinkelverteilung von der Messstelle, berechnet durch das Mittel zur Berechnung der Flenchenwinkelverteilung, oder einem berechneten Ergebnis der Flächenform der Messstelle, berechnet durch das Light-Cutting-Verfahren-Formberechnungsmittel, für die Formbewertung der Messstelle übernommen wird, basierend auf einer Leuchtdichte, die durch das zweite Lichtnachweismittel nachgewiesen wird, während Licht durch das zweite Lichtemissionsmittel emittiert wird.

Zum Beispiel ist es bevorzugt, dass das zweite Übernahmeunterscheidungsmittel unterscheidet, ob ein fortgesetztes lineares Bild in einen vorbestimmten Bereich in der Bildbasis auf der Leuchtdichte, nachgewiesen durch das zweite Lichtnachweismittel, eingeschlossen ist oder nicht, während Spaltlicht durch das zweite Lichtemissionsmittel emittiert wird, und unterscheidet jenes welches von einem der berechneten Ergebnisse gemäß dem unterschiedenen Ergebnis übernommen wird.

In der Formmessvorrichtung, die mit irgendeinem von dem ersten Übernahmeunterscheidungsmittel und dem zweiten Übernahmeunterscheidungsmittel ausgestattet ist, ob die Fläche der Messstelle eine Glanzfläche (eine Fläche, bei der emittiertes Licht meist regulär reflektiert wird), für das Formmessen mit dem Mittel zur Berechnung der Flächenwinkelverteilung möglich ist, oder eine raue Fläche (eine Fläche, bei der emittiertes Licht meist diffus reflektiert wird), für das Formmessen mit Light-Cutting-Verfahren-Formmessmittel möglich ist, darstellt, kann automatisch unterschieden werden, und die Übernahme des geeigneten berechneten Ergebnisses kann automatisch gemäß dem Zustand der Fläche der Messstelle unterschieden werden. Im Ergebnis spart der Anwender die Schwierigkeit des Wechsels von Messinhalt und Berechnungsinhalt gemäß dem Zustand der Messstelle.

Wenn zum Beispiel ein vorbestimmtes Mittel unterscheidet, dass das berechnete Ergebnis der Flächenform der Messstelle mit dem Light-Cutting-Verfahren-Formberechnungsmittel übernommen wird zu einer Formbewertung der Messstelle durch das erste Übernahmeunterscheidungsmittel oder zweite Übernahmeunterscheidungsmittel, ist es bevorzugt, dass die Leistung von dem Verarbeiten durch das Mittel zum Erhalten einer Leuchtdichte von reflektiertem Licht und das Mittel zur Berechnung der Flächenwinkelverteilung weggelassen wird, um das Verarbeiten mit dem Light-Cutting-Messmittel oder dergleichen auszuführen.

Weiterhin kann die vorliegende Erfindung als ein Messverfahren, entsprechend einem Messverfahren unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Messvorrichtung, behandelt werden.

Das heißt, ein Formmessverfahren zum Messen einer Form einer Kante von einer dünnen Probe, das jedes Verfahrens (1) bis (4), wie nachstehend beschrieben, einschließt.

(1) Ein erstes Lichtemissionsverfahren zum Emittieren von Licht bei aufeinander folgenden verschiedenen Emissionswinkeln bezüglich einer Messstelle, die eine Kantenfläche einer dünnen Probe darstellt.
(2) Ein erstes Lichtnachweisverfahren zum Nachweisen einer eindimensionalen oder zweidimensionalen Leuchtdichteverteilung von reflektiertem Licht, das in dem ersten Lichtemissionsverfahren emittiert und bei der Messstelle in ungefähr Spiegelrichtung reflektiert wird, durch das Lichtnachweismittel bei einer vorbestimmten Position;
(3) Ein Verfahren zum Erhalten einer Leuchtdichte von reflektiertem Licht zum Erhalten einer Leuchtdichteverteilung des reflektierten Lichts aus der Messstelle durch Lichtnachweisverfahrens, jedes Ausführen des ersten Mal, wenn Licht bei aufeinan der folgenden verschiedenen Emissionswinkeln durch das erste Lichtemissionsverfahren emittiert wird.
(4) Ein Verfahren zur Berechnung Flächenwinkelverteilung zur Berechnung einer Flächenwinkelverteilung der Messstelle, basierend auf der Leuchtdichteverteilung des reflektierten Lichtes, erhalten durch das Verfahren zum Erhalten einer Leuchtdichte von reflektiertem Licht, und dem Lichtemissionswinkel von dem Licht, das in dem ersten Lichtemissionsverfahren emittiert wurde.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass das erfindungsgemäße Formmessverfahren ein beliebiges Verfahren (5) bis (7), wie nachstehend beschrieben, einschließt.

(5) Ein zweites Lichtemissionsverfahren zum Emittieren von Spaltlicht zu der Messstelle durch ein vorbestimmtes Lichtemissionsmittel.
(6) Ein zweites Lichtnachweisverfahren zum Nachweisen einer zweidimensionalen Leuchtdichteverteilung von dem Licht, emittiert in dem zweiten Lichtemissionsverfahren, und reflektiert an der Messstelle in einer Richtung, ausgenommen der Spiegelrichtung, durch Lichtnachweismittel, und
(7) Ein Light-Cutting-Verfahren-Formberechnungsverfahren zum Berechnen einer Flächenform der Messstelle durch Berechnung von einem Light-Cutting-Verfahren, basierend auf einem Ergebnis, das in dem zweiten Lichtnachweisverfahren nachgewiesen wird.

In diesem Fall ist es weiterhin bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Formmessvorrichtung ein beliebiges Verfahren (8) und (9) einschließt.

(8) Ein Formmessverfahren, umfassend ein erstes Übernahmesdiskriminierungsverfahren, das unterscheidet, welches von einem berechneten Ergebnis der Flächenwinkelverteilung der Messstelle, berechnet in dem Verfahren zur Berechnung der Flächenwinkelverteilung, oder einem berechneten Ergebnis der Flächenform der Messstelle, berechnet in dem Light-Cutting-Verfahren-Formberechnungsverfahren, zur Formbewertung der Messstelle übernommen wird, basierend auf einer Leucht dichte, nachgewiesen in dem ersten Lichtnachweisverfahren, während Licht in dem ersten Lichtemissionsverfahren emittiert wird.
(9) Ein Formmessverfahren, umfassend ein zweites Übernahmesdiskriminierungsverfahren, das unterscheidet, welches von einem berechneten Ergebnis der Flächenwinkelverteilung der Messstelle, berechnet in dem Verfahren zur Berechnung der Flächenwinkelverteilung, oder einem berechneten Ergebnis der Flächenform der Messstelle, berechnet in dem Light-Cutting-Verfahren-Formberechnungsverfahren, zur Formbewertung der Messstelle übernommen wird, basierend auf einer Leuchtdichte, nachgewiesen in dem zweiten Lichtnachweisverfahren, während Licht in dem zweiten Lichtemissionsverfahren emittiert wird.

Die Übernahme des Formmessverfahrens mit jedem vorstehend beschriebenen Verfahren erlaubt die Schaffung des gleichen Effekts wie die erfindungsgemäße Formmessvorrichtung.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Kantenprofil einer dünnen Probe, wie ein Halbleiterwafer, genau gemessen werden. Darüber hinaus kann ein Kantenprofil auch für eine Kantenfläche mit der Dellenform bzw. Wellenform, wie ein Kerbabschnitt oder dergleichen, von einem Halbleiterwafer gemessen werden. Weiterhin kann eine Form gemessen werden, egal ob die Messstelle (Kantenfläche) eine Glanzfläche oder eine raue Fläche ist, indem weiterhin ein Mittel oder ein Verfahren zum Ausführen von Formmessung einer Kantenfläche von einer dünnen Probe durch Light-Cutting-Verfahren vorliegt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A und 1B sind jede ein Aufbauschema, das schematisch eine Formmessvorrichtung Z gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2A ist ein Schema, das eine Definition von einem Lichtemissionswinkel veranschaulicht;
2B ist ein Schema, das eine Definition von einem Flächenwinkel veranschaulicht;
3 ist ein Schema, das eine Eigenschaft von einer telezentrischen Linsensystemkamera veranschaulicht, die in der Formmessvorrichtung Z angewendet werden kann;
4 ist ein Schema, das schematisch eine Beziehung zwischen einem Flächenwinkel und einem Lichtweg an der Messstelle zeigt, wenn die telezentrische Linsensystemkamera für die Formmessvorrichtung Z angewendet wird;
5 ist eine Kurve, die eine Flächenwinkelverteilung und ein Kantenprofil der Messstelle, die durch die Formmessvorrichtung Z berechnet wird, veranschaulicht;
6 ist ein Schema, das eine Eigenschaft von einer nicht-telezentrischen Linsensystemkamera veranschaulicht, die in der Formmessvorrichtung Z angewendet werden kann;
7 ist ein Schema, das schematisch eine Beziehung zwischen einem Flächenwinkel und einem Lichtweg an der Messstelle zeigt, wenn eine nicht-telezentrische Linsensystemkamera für die Formmessvorrichtung Z angewendet wird;
8A ist ein Schema, das schematisch ein erstes Beispiel einer Form an der Messstelle veranschaulicht;
8B ist ein Schema, das schematisch ein erstes Beispiel von einem Bild, das durch eine Kamera der Formmessvorrichtung Z photographiert wird, veranschaulicht;
9A ist ein Schema, das schematisch ein zweites Beispiel von einer Form an der Messstelle veranschaulicht;
9B ist ein Schema, das schematisch ein zweites Beispiel eines Bildes, das durch die Kamera von der Formmessvorrichtung Z photographiert wurde, veranschaulicht;
10 ist ein Schema, das ein Beispiel von einem Bild, das durch die Formmessvorrichtung Z photographiert wurde, veranschaulicht;
11 ist eine Kurve, die ein Beispiel von einer Beziehung zwischen Lichtemissionswinkel und der Leuchtdichte des reflektierten Lichtes bei einer vorbestimmten berechneten Gegenstandsposition veranschaulicht;
12 ist ein Fließbild, das die Messverfahren, die durch die Formmessvorrichtung Z ausgeführt wurden, veranschaulicht;
13 ist ein Aufbauschema, das schematisch eine Formmessvorrichtung Z' zeigt, die ein erstes Anwendungsbeispiel von der Formmessvorrichtung Z darstellt;
14A ist ein Schema, das Zustände vor dem Anpassvorgang von Flächenwinkeln und Kantenprofilen, entsprechend jeder der zwei Kameras, die durch die Formmessvorrichtung Z' erhalten wurden, veranschaulicht;
14B ist ein Schema, das Zustände nach dem Anpassvorgang von Flächenwinkel und Kantenprofil, entsprechend jeder der zwei Kameras, die durch die Formmessvorrichtung Z' erhalten wurden, veranschaulicht;
15A und 15B sind jede ein Aufbauschema, das schematisch eine Formmessvorrichtung Z2 zeigt, die ein zweites Anwendungsbeispiel der Formmessvorrichtung Z ist;
16A und 16B sind jeweils ein Aufbauschema, das schematisch eine Formmessvorrichtung Z3 zeigt, die ein drittes Anwendungsbeispiel von Formmessvorrichtung Z ist;
17A ist ein Schema, das schematisch ein Beispiel einer Messstelle P(a), auf die Spaltlicht emittiert wird, zeigt;
17B ist ein Schema, das schematisch ein Beispiel einer Messstelle P(b), auf die Spaltlicht emittiert wird, zeigt;
17C ist ein Schema, das schematisch ein Beispiel von einem Bild (c) der Messstelle P, die durch die Kamera photographiert wurde, zeigt; und
18 ist ein Fließdiagramm, das die Messsteuerungsverfahren veranschaulicht, die durch die Formmessvorrichtung Z3 ausgeführt werden.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend wird die erfindungsgemäße Ausführungsform mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Es sollte hier angemerkt werden, dass die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen Beispiele sind, die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind und den technischen Umfang der Erfindung nicht darauf begrenzen.
Hierin sind 1A und 1B jeweils ein Aufbauschema, das schematisch eine Formmessvorrichtung Z gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen; 2A ist ein Diagramm, das eine Definition von einem Lichtemissionswinkel veranschaulicht; 2B ist ein Diagramm, das eine Definition vom Flächenwinkel veranschaulicht; 3 ist ein Diagramm, das eine Eigenschaft von einer telezentrischen Linsensystemkamera veranschaulicht, die in der Formmessvorrichtung Z angewendet werden kann; 4 ist ein Diagramm, das schematisch eine Beziehung zwischen einem Flächenwinkel und einem Lichtweg an der Messstelle zeigt, wenn die telezentrische Linsensystemkamera für die Formmessvorrichtung Z angewendet wird; 5 ist eine Kurve, die eine Flächenwinkelverteilung und ein Kantenprofil der Messstelle, die durch die Formmessvorrichtung Z berechnet wird, veranschaulicht; 6 ist ein Diagramm, das eine Eigenschaft von einer nicht telezentrischen Linsensystemkamera veranschaulicht, die in der Formmessvorrichtung Z angewendet werden kann; 7 ist ein Diagramm, das schematisch eine Beziehung zwischen einem Flächenwinkel und einem Lichtweg an der Messstelle zeigt, wenn eine nicht-telezentrische Linsensystemkamera für die Formmessvorrichtung Z angewendet wird; 8A ist ein Diagramm, das schematisch ein erstes Beispiel einer Form an der Messstelle veranschaulicht; 8B ist ein Diagramm, das schematisch ein erstes Beispiel von einem Bild, das durch eine Kamera der Formmessvorrichtung Z photographiert wird, veranschaulicht; 9A ist ein Diagramm, das schematisch ein zweites Beispiel von einer Form an der Messstelle veranschaulicht; 9B ist ein Diagramm, das schematisch ein zweites Beispiel eines Bildes, das durch die Kamera von der Formmessvorrichtung Z photographiert wurde, veranschaulicht; 10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von einem Bild, das durch die Formmessvorrichtung Z photographiert wurde, veranschaulicht; 11 ist eine Kurve, die ein Beispiel von einer Beziehung zwischen Lichtemissionswinkel und der Leuchtdichte des reflektierten Lichtes bei einer vorbestimmten berechneten Gegenstandsposition veranschaulicht; 12 ist ein Fließbild, das die Messverfahren, die durch die Formmessvorrichtung Z ausgeführt wurden, veranschaulicht; 13 ist ein Aufbauschema, das schematisch eine Formmessvorrichtung Z' zeigt, die ein erstes Anwendungsbeispiel von der Formmessvorrichtung Z darstellt; 14A ist ein Diagramm, das Zustände vor dem Anpassvorgang von Flächenwinkeln und Kantenprofilen, entsprechend jeder der zwei Kameras, die durch die Formmessvorrichtung Z' erhalten wurden, veranschaulicht; 14B ist ein Diagramm, das Zustände nach dem Anpassvorgang von Flächenwinkel und Kantenprofil, entsprechend jeder der zwei Kameras, die durch die Formmessvorrichtung Z' erhalten wurden, veranschaulicht; 15A und 15B sind jede ein Aufbauschema, das schematisch eine Formmessvorrichtung Z2 zeigt, die ein zweites Anwendungsbeispiel der Formmessvorrichtung Z ist; 16A und 16B sind jeweils ein Aufbauschema, das schematisch eine Formmessvorrichtung Z3 zeigt, die ein drittes Anwendungsbeispiel von Formmessvorrichtung Z ist; 17A ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel einer Messstelle P(a), wobei auf die Platte Licht emittiert wird, zeigt; 17B ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel einer Messstelle P(b), wobei auf die Platte Licht emittiert wird, zeigt; 17C ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel von einem Bild (c) der Messstelle P, die durch die Kamera photographiert wurde, zeigt; und 18 ist ein Fließdiagramm, das die Messsteuerungsverfahren veranschaulicht, die durch die Formmessvorrichtung Z3 ausgeführt werden.
Zunächst wird eine Konfiguration von einer Formmessvorrichtung gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsform mit Bezug auf 1A und 1B beschrieben. Die Formmessvorrichtung Z ist eine Vorrichtung, die eine Form von einer Kante (Kanten profil) von einem Halbleiterwafer 1 (hierin nachstehend als Wafer bezeichnet) misst, was ein Beispiel einer dünnen Probe ist. Der in der Ausführungsform gezeigte Wafer 1 ist eine annähernd kreisförmige Platte. Jedoch kann eine dünne Probe mit einer anderen Form, wie eine rechteckige Platte oder dergleichen, ebenfalls ein Messgegenstand sein. Es ist anzumerken, dass 1A eine Draufsicht (ein Teil davon ist ein Blockdiagramm) von der Formmessvorrichtung Z darstellt, 1B eine Seitenansicht (teilweise weggelassen) von der Formmessvorrichtung Z darstellt.
Hierin anschließend wird die Kantenfläche des Wafers 1, der ein Messgegenstand des Kantenprofils wird, als eine Messstelle P bezeichnet.
Wie in 1 gezeigt, schließt die Formmessvorrichtung Z eine Lichtemissionsvorrichtung 10, eine Kamera 20 und einen Rechner 30, wie einen PC oder dergleichen, ein.
Die Lichtemissionsvorrichtung 10 ist als eine elektronische Leiterplatte aufgebaut. Eine Vielzahl von LEDs 12, die Lichtquellen sind, welche Licht zum Wafer 1 emittieren, und eine LED, die Schaltkreis 11 steuert, welcher Blinken von jeder der LEDs 12 umschaltet, werden auf der elektronischen Leiterplatte befestigt. Es sollte hier angemerkt werden, dass einige der LEDs in 1B weggelassen sind.
Hier wird eine vorbestimmte Position an der ungefähren Mittenposition der Lichtemissionsvorrichtung 10 (elektronische Leiterplatte) in Draufsicht als eine Bezugsposition Q bezeichnet.
Ein herausgeschnittener Abschnitt 13, bei dem der Wafer 1 eingeschoben ist, ist in der elektrischen Leiterplatte, die die Lichtemissionsvorrichtung 10 ausmacht, ausgebildet, sodass die Messstelle P von dem Wafer 1 an der Bezugsposition Q angeordnet werden kann. Das heißt, die Bezugsposition Q soll die angeordnete Position der Messstelle P sein. Ein Beispiel, in dem ein Kerbabschnitt (halbkreisförmiger Ausschnittsbereich) von dem Wafer 1 an der Bezugsposition Q als eine Messstelle P angeordnet ist, wird in 1B gezeigt. Jedoch ist die Form der Messstelle P von dem Wafer 1 nicht darauf begrenzt. Weiterhin kann eine Messstelle P leicht durch Rotieren des Wafers 1 geändert werden. Durch solches Ausführen kann ein Kanten profil des gesamten Umfangs des Wafers 1 oder eine Vielzahl von Orten des gesamten Umfangs leicht gemessen werden.
Weiterhin sind alle LEDs 12 an der elektronischen Leiterplatte derart befestigt, dass die emittierenden Abschnitte davon auf einer ebenen Fläche positioniert sind, einschließlich der Bezugsposition Q, und auf einem Kreisbogen (entlang eines Kreisbogens), dessen Mitte die Bezugsposition Q ist. Hier wird, ausgenommen für die Position, die mit der Kamera 20 in Wechselwirkung tritt, ist jede LED 12 bei gleichen Intervallen (gleichen Winkelintervallen) angeordnet, sodass zum Beispiel die Richtungen davon, gesehen von der Bezugsposition Q, entsprechend um etwa 2° verschieden sind.
Weiterhin soll der Abstand zwischen jeder LED 12 und der Bezugsposition Q (Messstelle P) ein ausreichend langer Abstand (beispielsweise etwa 150 mm), mit Bezug auf die Tiefengröße der Messstelle P, sein.
Weiterhin ist die Fläche (Vorderfläche und Rückfläche) des Wafers 1 rechtwinklig zu der einen Ebene, in der die Lichtemissionsabschnitte der LEDs 12 angeordnet sind, der mittige Abschnitt der Fläche (Mitte der Kreisplatte) ist eingeschoben zu dem ausgeschnittenen Abschnitt 13 in dem Zustand, in dem der mittige Abschnitt der Fläche auf einer Ebene angeordnet ist, auf der die Lichtemissionsabschnitte der LEDs 12 angeordnet sind und die Messung wird in dem Zustand ausgeführt.
Der LED-Steuerschaltkreis 11 schaltet nacheinander die Vielzahl von LEDs 12, die bei jeder von einer Vielzahl von Positionen in solch einer einzigen Ebene angeordnet sind, um die LEDs 12 gemäß einer Steuerungsreihenfolge aus dem Rechner 30 blinken zu lassen. Dabei emittiert die Lichtemissionsvorrichtung 10 Licht bei aufeinanderfolgend verschiedenen Winkeln bezüglich der Messstelle P von dem Wafer 1, der an der Bezugsposition Q (Beispiele von erster Lichtemissionsvorrichtung, Lichtemissionsvorrichtung vom Schalttyp) angeordnet ist.
Die Kantenfläche (Seitenfläche), die die Messstelle P von dem Wafer 1 ist, ist glatt verarbeitet, um eine Spiegelfläche oder eine Glanzfläche, ähnlich einer Spiegelflä che, zu sein. Folglich wird der Lichtausstoß von der LED 12 grundsätzlich regulär reflektiert und an der Messstelle P kaum diffus reflektiert.
Die Kamera 20 ist an einer Position, getrennt durch einen vorbestimmten Abstand von der Bezugsposition Q (z.B. etwa 50 mm bis 100 mm) befestigt, und weist eine zweidimensionale Leuchtdichteverteilung des Lichts, emittiert aus jeder LED 12 zu der Messstelle P, und reflektiert in der Spiegelrichtung, durch photoelektrisches Umwandeln durch Empfangen des reflektierten Lichts von der Messstelle P von dem Wafer 1 (ein Beispiel von dem ersten Lichtnachweismittel) nach.
In dem Beispiel in 1 wird die Kamera 20 in einer Ebene (die Ebene, die die Bezugsposition Q einschließt), in der Lichtemissionsabschnitte der LEDs 12 angeordnet sind, angeordnet und ist derart angeordnet, dass die Seitenrichtung davon zu der Mitte der Fläche des Wafers 1 weist. Das heißt, die Kamera 20 ist derart angeordnet, dass die Vorderrichtung davon eine Richtung entlang des Ebenenquerschnitts der Mitte der Dickenrichtung von dem Wafer 1 ist (sodass der Wafer 1 hochkantig gesehen wird).
Darüber hinaus wird der Brennpunkt der Kamera 20 zu der Bezugsposition Q (das heißt, die Messstelle P) eingestellt.
Der Rechner 30 steuert den LED-Steuerschaltkreis 11 in der das Lichtemissionsvorrichtung 10 (Blinksteuerung der LED 12) und führt Verschlussregelung der Kamera 20 und das Herunterladen eines photographierten Bildes durch die Kamera 20 aus. Ein beispielhafter Vorgang davon wird später beschrieben. Hier ist, wie in 1 nicht gezeigt, der Rechner 30 mit einem Interface zum Ausführen von Signalübertragung und Erfassung von Bilddaten ausgestattet.
Angemerkt sei, dass das Verarbeiten in dem nachstehend gezeigten Rechner 30 durch eine MPU realisiert wird, die in dem Rechner 30 bereitgestellt wird, durch Ausführen eines Programms, das vorher auf einem Speichermedium, wie einer Festplatte oder dergleichen, die in dem Rechner 30 bereitgestellt wird, gespeichert wurde.
Nun wird ein Prinzip von einer Kantenprofilmessung gemäß der Formmessvorrichtung Z beschrieben.
Wenn Licht aus der Messstelle P emittiert wird, wird das Licht regulär an der Messstelle P mit einer Lasur bzw. einem Glanz reflektiert. Hier ist ein durch die Kamera 20 photographiertes Bild ein Bild, das eine Leuchtdichteverteilung von dem reflektierten Licht zeigt.
8A ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel (a) von einer Form der Messstelle P zeigt, und 8B ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel (b) von dem Bild von der Messstelle P, photographiert durch die Kamera 20, zeigt.
In 8A wird eine Form der Messstelle P, worin der Flächenwinkel davon einfach erhöht ist (oder einfach vermindert ist), gezeigt. Angemerkt sei, dass die Auf- und Ab-Richtungen in 8A die Dickenrichtung des Wafers 1 ist.
Wenn eine solche Messstelle P durch die Kamera 20 photographiert wird, während Licht durch nur eine bestimmte LED 12 emittiert wird, kann ein wie in 8B gezeigtes Bild erhalten werden. Position X_Peak, an der ein Peak in dem Bild erscheint (Position in der X Koordinatenrichtung, anschließend als Peakleuchtdichteposition bezeichnet), entspricht der Position, bei der der Lichtstrahl, der aus der LED 12 emittiert wird, regulär reflektiert wird (Spiegelposition).
Zusätzlich ist auf der Fläche der Spiegelposition der Messstelle P, wenn die normale Richtung davon Standard ist, ein Einfallswinkel und ein Austrittswinkel (Winkel in der reflektierten Richtung) des Lichtes gleich (symmetrisch). Aus diesem Grund, basierend auf der Peakleuchtdichteposition X_Peak in einem durch die Kamera 20 photographierten Bild, und einer Emissionsrichtung des Lichtes, bezüglich der Messstelle P (Richtung von beleuchteter LED 12 zur Messstelle P), können die Position, bei der Licht regulär an der Messstelle P reflektiert wird (Spiegelposition), und der Flächenwinkel der Spiegelposition zu nur einem bzw. auf einmal berechnet werden.
Hier werden, vor dem Erläutern eines Messprinzips mit der Formmessvorrichtung Z, Symbole, die die Emissionsrichtung und dergleichen bedeuten, mit Bezug auf 2A und 2B beschrieben. Es sei angemerkt, dass 2A ein Schema darstellt, das schematisch einen Zustand der Formmessvorrichtung Z in Draufsicht zeigt, und 2B ein vergrößertes Schema eines Abschnitts der Messstelle P darstellt.
Wie in 2A und 2B gezeigt, soll, wenn die Richtung der geraden Linie, die durch die Messungsstelle P und die Kamera 20 (hierin nachstehend als Kameravorderrichtung bezeichnet) definiert ist, Standard ist, der Lichtemissionswinkel ϕ sein. Wenn zusätzlich die Fläche rechtwinklig zu der Kameravorderrichtung (hierin nachstehend als X-Y Fläche bezeichnet, in der Bedeutung, welche der X-Y Fläche im photographierten Bild entspricht) Standard ist, soll ein Flächenwinkel bei Spiegelposition Px von Licht in der Messungsstelle P θ sein.
Nun wird ein Prinzip der Kantenprofilmessung durch die Formmessvorrichtung Z mit Bezug auf 4 beschrieben. Hier erfolgt die Beschreibung für die Kamera 20 von einem telezentrischen Linsensystemtyp.
Bilder werden auf einer CCD in einem solchen Aspekt abgebildet, wie in 3 in einer telezentrischen Linsensystemtypkamera gezeigt.
In dem Fall, wenn eine Kamera 20, die eine Leuchtdichteverteilung von reflektiertem Licht nachweist, eine telezentrische Linsensystemkamera, wie in 4 gezeigt, darstellt, wird die Richtung des reflektierten Lichtes, welches die CCD (Lichtempfangseinheit) von der Kamera 20 und die Vorderrichtung der Kamera 20 erreicht, annähernd parallel, und eine Peakleuchtdichteposition X_Peak, bei der ein Peak von hoher Leuchtdichte in einem photographierten Bild existiert, zeigt direkt eine Spiegelposition Px von Licht in der Messstelle P. Weiterhin sind eine Beleuchtungsdichtenrichtung und eine Reflexionsrichtung des Lichtes bezüglich der normalen Linie der Fläche von der Spiegelposition Px symmetrisch, sodass (90 – θ – ϕ/2) = (90 – ϕ) gegeben ist. Folglich wird die wie nachstehend gezeigte Gleichung (1) angegeben. θ = ϕ/2 (1)
Folglich kann durch Spezifizieren einer Peakleuchtdichteposition X_Peak in einem photographierten Bild durch Bildbearbeitung eine Spiegelposition Px ausgewiesen wer den. Weiterhin kann der Flächenwinkel ϕ bei einer Spiegelposition Px von einem Lichtemissionswinkel ϕ (bekannter Winkel), definiert gemäß der Position der beleuchteten LED 12 (bekannte Position), ausgewiesen werden.
Nun wird eine Kantenprofilmessung mit der Formmessvorrichtung Z, die eine Kamera 20 anwendet, welche nicht das telezentrische Linsensystem darstellt (hierin nachstehend als nicht telezentrisches Linsensystem bezeichnet), mit Bezug auf 7 beschrieben.
Bilder werden auf einer CCD in einem solchen Aspekt abgebildet, wie in 6 in einer nicht telezentrischen Linsensystemkamera gezeigt.
Wenn ein System mit einer nicht telezentrischen Linsen-Kamera 20, wie in 7 gezeigt, angewendet wird, wenn der Winkel (Richtung) von reflektiertem Licht, reflektiert bei der Spiegelposition Px in der Messstelle P und erreicht, um auf der CCD der Kamera 20 abgebildet zu werden, durch φx ausgewiesen wird, wenn die Vorderrichtung der Kamera Standard ist, ist 2θ + φx = ϕ gegeben, sodass die nächste Gleichung (2) gegeben ist. In dieser Hinsicht wird φx vorläufig für jede Position in dem Koordinatensystem der Kamera 20 (Position in der X Koordinatenrichtung) erhalten. θ = (ϕ – φx)/2 (2)
Folglich kann durch Spezifizieren einer Peakleuchtdichteposition X_Peak in einem photographierten Bild durch Bildbearbeitung eine Spiegelposition Px in der Messstelle P ausgewiesen werden, basierend auf der Peakleuchtdichteposition X_Peak, Winkel φx, und einem Abstand zwischen der Kamera und der Messstelle P. Weiterhin kann ein Flächenwinkel θ an der Spiegelposition Px durch einen Lichtemissionswinkel ϕ (bekannter Winkel), definiert gemäß der Position (bekannte Position) der leuchtende LED 12, bezogen auf die Gleichung (2), ausgewiesen werden.
Wenn zusätzlich Bilddaten von der Messstelle P durch die Kamera 20 erhalten werden, wird jedes Mal beleuchtete LED 12 nacheinander geschaltet (das heißt, jedes Mal wird Lichtemissionswinkel ϕ geschaltet), und der Lichtemissionswinkel ϕ und der Flächenwinkel θ bei der Zeit werden erhalten, kann der Flächenwinkel θ für jede der Vielzahl der Spiegelposition, das heißt, eine Verteilung des Flächenwinkels θ an der Messstelle P erhalten werden.
10 zeigt ein Beispiel eines Bildes (Bild der Kamera 20), das Bilddaten, erhalten für jeden Lichtemissionswinkel ϕ für die Messstelle P, mit der gleichen Form, wie die in 8A gezeigte Form, zeigt. Die richtige Richtung zur 10 ist die X-Achsen-Richtung des Koordinatensystems der Kamera 20 (das heißt, die Dickenrichtung des Wafers 1).
Wie in 10 gezeigt, ändert eine hohe Leuchtdichteposition X_Peak, entsprechend einer Spiegelposition Px in der Messstelle P, sich gemäß der Änderung des Lichtemissionswinkels ϕ. Die hohe Leuchtdichteposition X_Peak entspricht der Spiegelposition Px in der Messstelle P.
Es sei angemerkt, dass der Abstand zwischen der Spiegelposition Px und der LED 12 etwas verschieden ist gemäß der Spiegelposition Px, sodass ein Fehler in den Flächenwinkel θ eingeschlossen ist, der durch das vorstehend beschriebene Verfahren gemäß den Abstandsunterschieden erhalten wird. Jedoch kann der Fehler auf ein vernachlässigbares Niveau durch ausreichendes Verlängern des Abstandes zwischen der LED 12 und der Messstelle P, bezüglich einer Flächenverschiebung der Messstelle P, vermindert werden.
Weiterhin wird in 10 eine Verteilung der Leuchtdichte, die bei dem Abschnitt von streifenförmiger, hoher Leuchtdichte vorliegt, durch Flächenrauigkeit der Messstelle P und der Praxis-Zahl F der Kamera 20 verursacht. Wenn zusätzlich eine telezentrische Linsensystemkamera angewendet wird, erreicht etwas von dem reflektierten Licht, ausgenommen das reflektierte Licht parallel zu der Kameravorderrichtung, die CCD der Kamera 20, was auch die Verteilung von Leuchtdichte verursacht.
Andererseits ist 9A ein Schema, das schematisch ein weiteres Beispiel (a) einer Form der Messstelle P zeigt, und 9B ist ein Schema, das schematisch ein Beispiel (b) von einem photographierten Bild der Messstelle P durch die Kamera 20 zeigt.
Die Messstelle P mit der Dellenform bzw. Wellenform wird in 9A gezeigt. Es sei angemerkt, dass die Auf- und Abwärtsrichtung in 9A die Dickenrichtung des Wafers 1 ist.
Wenn eine solche Messstelle P durch die Kamera 20 photographiert wird, während Licht durch nur eine LED 12 emittiert wird, wie in 9B gezeigt, kann ein Bild mit einer Vielzahl von Peakleuchtdichtepositionen X_Peak erhalten werden. Dieses Phänomen findet statt, wenn eine Vielzahl von Spiegelpositionen Px mit dem gleichen Flächenwinkel ϕ in der Messstelle P vorliegen. Das Verfahren zum Erhalten des Flächenwinkels ist das gleiche wie in dem Fall, wenn die Messstelle P die wie in 8A gezeigte Form aufweist.
Das Anwenden der Formmessvorrichtung Z macht es möglich, eine Verteilung des Flächenwinkels zu messen, selbst wenn die Messstelle P so eine Delle oder Welle aufweist.
Nun werden Messverfahren der Messstelle P von dem Wafer 1 mit der Formmessvorrichtung Z mit Bezug auf das in 12 gezeigte Fließschema beschrieben. Hierin nachstehend bedeuten S1, S2, ..., jeweils einen Identifizierungscode des Verarbeitungsverfahrens (Schritt). Es sei angemerkt, dass der in 12 gezeigte Vorgang in dem Zustand begonnen wird, in dem die Messstelle P des Wafers 1 so angeordnet ist, dass er an der Bezugsposition Q positioniert ist.
Schritte S1 bis S5
Zunächst initialisiert der Rechner 30 eine Zahl i (i = 1), welche jede LED 12 unterscheidet (S1).
Dann wird mit dem Rechner 30, LED 12 der Zahl i, durch Steuern des LED-Steuerschaltkreises 11 leuchten lassen (S2), die Messstelle P wird durch die Kamera 20 photographiert (Verschluss AUF), und das photographierte Bild wird in beleuchtetem Zustand gespeichert (S3), und diese Schritte werden wiederholt, bis Leuchten und Photographieren für jede LED 12 abgeschlossen ist (S4), während nacheinander die Zahl i (S5) herauf gezählt wird. Das durch die Kamera 20 photographierte Bild wird auf Speichermitteln, wie einer Festplatte oder dergleichen, mit der der Rechner 30 ausgestattet ist, gespeichert.
Durch die Verfahren in Schritten S1 bis S4 wird Licht bei aufeinander folgendem verschiedenem Emissionswinkel θ bezüglich der Messstelle P durch die Lichtemissionsvorrichtung 10 emittiert (S2). Weiterhin werden Bilddaten (photographiertes Bild), die eine Leuchtdichteverteilung des reflektierten Lichtes von der Messstelle P zeigen, durch die Kamera 20 (ein Beispiel von erstem Lichtnachweismittel) mit dem Rechner 30 (ein Beispiel von Mittel zum Erhalten einer Leuchtdichte von reflektiertem Licht) erhalten, jedes Mal, wenn Licht bei verschiedenen Winkeln emittiert wird.
Schritte S6 bis S11
Nun werden mit dem Rechner 30 eine Verteilung des Flächenwinkels und eines Kantenprofils der Messstelle P berechnet, basierend auf den Bilddaten (Leuchtdichteverteilung von reflektiertem Licht), entsprechend zu jeder LED 12, die durch das Verfahren von Schritt S3 erhalten werden, und dem Emissionswinkel ϕ des durch die Messstelle P von der LED 12 emittierten Lichtes (S11, ein Beispiel von Mittel zur Berechnung der Flächenwinkelverteilung).
Wenn zudem ein Veränderungsbereich des Emissionswinkels ϕ von dem Licht mit der Lichtemissionsvorrichtung 10 stark vermindert wird, kann die Verteilung des Flächenwinkels der Messstelle P bei einer hohen räumlichen Auflösung durch Erhalten der Position berechnet werden, bei der die Leuchtdichte des reflektierten Lichtes am höchsten ist, jedes Mal wenn der Lichtemissionswinkel geändert wird.
Jedoch gibt es eine Grenze zum Vermindern des Veränderungsbereichs des Emissionswinkels ϕ des Lichtes. Zudem wird eine Photographierzahl (Anzahl an Proben der Leuchtdichteverteilung des reflektierten Lichtes) durch die Kamera 20 erhöht, und da der Änderungsbereich des Emissionswinkels ϕ des Lichtes vermindert ist, wird eine lange Messzeit erforderlich. Weiterhin ist eine Anzahl der Bilddaten, die mit dem Rechner 30 erhalten werden sollte, erhöht, was ein Erhöhen der erforderlichen Speicherkapazität des Rechners 30 veranlasst.
Folglich erhält der Rechner 30 in der Ausführungsform eine Verteilung des Flächenwinkels und Kantenprofils der Messstelle P durch die nachstehend beschriebenen Verfahren.
Zunächst initialisiert der Rechner 30 eine Zahl j (j = 1), die jede von einer Vielzahl von Positionen in der X Koordinatenrichtung unterscheidet, die vorläufig in einem Photographierbereich der Kamera 20 definiert wird (ein Beispiel ist ein Lichtnachweisabschnitt von Lichtnachweismittel) (S6).
Dann berechnet der Rechner 30 eine entsprechende Beziehung zwischen dem Emissionswinkel ϕ des Lichtes und der Leuchtdichte E des reflektierten Lichtes (hierin nachstehend als ϕ-E entsprechende Beziehung bezeichnet) für jede Berechnungsgegenstandsposition Xj (S7).
11 ist ein Beispiel einer Kurve, die die entsprechende Beziehung zwischen dem Emissionswinkel ϕ des Lichtes (Seitenachse) und der Leuchtdichte E des reflektierten Lichtes (vertikale Achse) bei einigen Berechnungsgegenstandspositionen Xj zeigt.
Darüber hinaus schätzt der Rechner 30 den Emissionswinkel ϕPeak von dem Licht, bei dem die Leuchtdichte E von dem reflektierten Licht der Peak wird (hierin nachstehend der Schätzungspeakzeitemissionswinkel bezeichnet), durch Ausführen einer vorbestimmten Berechnung, basierend auf der ϕ-E entsprechenden Beziehung, die in Schritt S7 erhalten wurde, und berechnet den Flächenwinkel θj an der Berechnungsgegenstandsposition Xj, um denselben zu speichern (S8).
Wie in 11 gezeigt, basiert die ϕ-E entsprechende Beziehung auf diskreten Daten. Hier kann ein Schätzungspeakzeitemissionswinkel ϕPeak durch ein Interpolationsberechnungsverfahren, basierend auf der ϕ-E entsprechenden Beziehung, wie in 11 gezeigt, geschätzt werden, mit der Ausnahme in dem Fall, wenn jede von den LEDs 12 in der Lichtemissionsvorrichtung 10 bei extrem weitem Abstand angeordnet sind. Als besondere Beispiele von dem Interpolationsberechnungsverfahren werden ein Interpolationsberechnungsverfahren, das auf baryzentrischem Verfahren basiert, ein Interpolationsberechnungsverfahren, das auf Anpassvorgang unter An wendung einer zweidimensionalen Funktion oder einer Gauss'schen Verteilungsfunktion basiert, oder dergleichen in Erwägung gezogen. Angemerkt sei, dass der Lichtemissionswinkel ϕ, der nur die maximale Leuchtdichte zeigt, der Schätzungspeakzeitemissionswinkel ϕPeak sein kann. In dieser Hinsicht ist es in diesem Fall erforderlich, dem Punkt Aufmerksamkeit zu zollen, dass der Fehlerzuwachs von dem Abstand zwischen jeder LED 12 abhängt.
Zudem ist das Berechnungsverfahren des Flächenwinkels θj, das auf dem Schätzungspeakzeitemissionswinkel ϕPeak basiert, das gleiche wie das Berechnungsverfahren des Flächenwinkels θ von der Spiegelposition Px, basierend auf dem vorstehend beschriebenen Lichtemissionswinkel ϕ.
Dann wiederholt der Rechner 30 das Verfahren von Schritten S7 bis S8 für die vorläufig definierten ganzen Berechnungsgegenstandspositionen Xj (S9), während nacheinander die Anzahl j (S10) herauf gezählt wird. Der Flächenwinkel θj von jeder Berechnungsgegenstandsposition Xj, die in Schritt S8 berechnet wird, wird auf Speichermedien, wie einer Festplatte oder dergleichen, mit denen der Rechner 30 ausgestattet ist, gespeichert.
Durch die Verfahren in Schritten S1 bis S10, wie vorstehend beschrieben, kann eine Verteilung des Flächenwinkels θ der Messstelle P erhalten werden (Information, die eine entsprechende Beziehung zwischen der Berechnungsgegenstandsposition Xj und dem Flächenwinkel θj zeigt).
Somit berechnet der Rechner 30 den Flächenwinkel θj von jeder Berechnungsgegenstandsposition Xj durch Ausführen einer Berechnung, welche den Schätzpeakzeit-Emissionswinkel ϕPeak schätzt (Lichtemissionswinkel, wenn Leuchtdichte des reflektierten Lichtes ein Peak wird), basierend auf der entsprechenden Beziehung zwischen dem Lichtemissionswinkel ϕ und der Leuchtdichte E des reflektierten Lichtes (S7 bis S10, ein Beispiel von einem Mittel zur Berechnung der Flächenwinkelverteilung). Im Ergebnis kann eine Verteilung des Flächenwinkels θj bei der gleichen hohen Raumauflösung, wie in dem Fall, wenn jede LED 12 in der Lichtemissionsvorrichtung 10 sehr eng angeordnet ist, gemessen werden. Theoretisch kann die Raumauflösung der Flächenwinkelverteilung zu dem Ausmaß der Auflösung (Pixelauf-lösung) der Kamera 20 erhöht werden.
Schließlich berechnet der Rechner 30 das Kantenprofil (Flächenform) der Messstelle P, basierend auf der Verteilung des Flächenwinkels θj, erhalten durch die Verfahren von Schritten S6 bis S10, um das Kantenprofil (S11) zu speichern und der Messvorgang ist abgeschlossen. Zu dieser Zeit wird das Kantenprofil der Messstelle P durch den Rechner 30 auf einer Anzeigeeinheit davon, wenn benötigt, angezeigt.
Hier kann die Differenz Δhj zwischen einer Flächenhöhe einer Berechnungsgegenstandsposition Xj in der Messstelle P und einer Flächenhöhe der Berechnungsgegenstandsposition Xj + 1, die am nächsten dazu liegt, durch die folgende Gleichung (3) berechnet werden. Δhj = d·tanθj (3)in dieser Hinsicht ist d ein Abstand zwischen den benachbarten Berechnungsgegenstandspositionen Xj in der Messstelle P (Abstand in X-Achsen-Richtung). Hier ist der Abstand zwischen Pixeln in der X Achsen-Richtung der Kamera 20 der Abstand, der auf den realen Raum umgewandelt bzw. umgerechnet ist.
Eine Verteilung der Höhe der Messstelle P, das heißt, ein Kantenprofil kann durch aufeinander folgendes Anwenden der Gleichung (3) von dem Basispunkt der Berechnungsgegenstandsposition Xj berechnet werden.
5 ist eine Kurve, die ein Beispiel einer Verteilung des Flächenwinkels ϕ(x) und ein Kantenprofil, das durch Messen der Messstelle P des Wafers 1 mit der Formmessvorrichtung Z erhalten wird, zeigt. Die seitliche Achse weist eine Position in der Dickenrichtung des Wafers 1 aus, die linke vertikale Achse zeigt eine Flächenposition von der Messstelle an (das heißt Kantenprofil), und die rechte vertikale Achse zeigt einen Flächenwinkel θ an. Es sei angemerkt, dass in 5, in dem Flächenwinkel θ(x), angezeigt durch die dünne ausgezogene Linienkurve, jede der Berechnungsgegenstandspositionen Xj gegen die Positionen des realen Raums in der Messstelle P substituiert ist. Weiterhin wird das Kantenprofil, das durch die dicke ausgezogene Linienkurve angezeigt wird, basierend auf Gleichung (3), berechnet.
Auf diese Weise kann ein Kantenprofil von einer dünnen Probe, wie der Wafer 1 und dergleichen, mit hoher Genauigkeit durch Anwenden der Formmessvorrichtung Z gemessen werden.
Formmessvorrichtung Z' (erstes Anwendungsbeispiel)
Nun wird eine Formmessvorrichtung Z', die ein erstes Anwendungsbeispiel der Formmessvorrichtung Z darstellt, mit Bezug auf 13 beschrieben. Anschließend werden nur verschiedene Punkte, wenn mit der Formmessvorrichtung Z verglichen, für die Formmessvorrichtung Z' beschrieben. Angemerkt sei, dass in 13 gleiche Bezugsziffern verwendet werden, um die gleichen, in 1 gezeigten, Elemente zu bezeichnen.
Wie in 13 gezeigt, wird die Formmessvorrichtung Z' mit zwei Kameras 20R und 20L hinsichtlich der Kamera 20 zum Nachweisen einer Leuchtdichteverteilung von dem reflektierten Licht von der Messstelle P ausgestattet. Jede von den Kameras 20R und 20L wird bei verschiedenen Richtungen bezüglich der Messstelle P angeordnet. Hierin nachstehend werden die zwei Kameras 20R und 20L als eine erste Kamera 20R und eine zweite Kamera 20L bezeichnet.
Weiterhin ist die Formmessvorrichtung Z' mit einem Rechner 30', anstatt dem vorstehend beschriebenen Rechner 30, ausgestattet. Der Rechner 30' führt ein Programm aus, das teilweise von jenem von dem Rechner 30 verschieden ist.
In dem in 13 gezeigten Beispiel werden zwei Kameras 20R und 20L in den Richtungen so positioniert, dass sie 90° bezüglich der Bezugsposition Q ausmachen (das heißt, Messstelle P), was der Bezugspunkt (Richtungen von ± 45° bezüglich der Flächenrichtung des Wafers 1) ist. Mit dieser Konfiguration weist jede von den beiden Kameras 20R und 20L eine Leuchtdichte des reflektierten Lichtes nach, das bei einer Teilregion (eine beobachtbare Region von jeder der angeordneten Positionen) unter der Gesamtregion (ganze Fläche) der Messstelle P reflektiert wurde.
Dann steuert der Rechner 30' zwei Kameras 20R und 20L, um Photographieren und Speichern von Bilddaten auszuführen, jedes Mal wird der Lichtwinkel ϕ in vorstehend beschriebenem Schritt S3 geändert (siehe 12).
Weiterhin berechnet der Rechner 30' eine Verteilung des Flächenwinkels θj von einer Teilregion der Messstelle P, basierend auf den Bilddaten und dem Lichtemissionswinkel (Schätzungspeakzeitemissionswinkel ϕ Peak) für jede der Bilddaten (Daten, die die Leuchtdichteverteilung des reflektierten Lichtes zeigen), erhalten durch jede der zwei Kameras 20R und 20L in vorstehend beschriebenen Schritten S7 und S8 (siehe 12). In dem in 13 gezeigten Beispiel berechnet der Rechner 30' eine Verteilung des Flächenwinkels θj der Region nahe der rechten Seitenfläche (eine von der Fläche) des Wafers 1, basierend auf durch die erste Kamera 20R erhaltenen Bilddaten. Auf diese Weise berechnet der Rechner 30' eine Verteilung des Flächenwinkels θj der Region nahe der linken Seitenfläche (eine andere der Fläche) von dem Wafer 1, basierend auf den durch die zweite Kamera 20L erhaltenen Bilddaten. Hier überlappt ein Teil von beiden Regionen.
Weiterhin berechnet der Rechner 30' ein Kantenprofil für jede Teilregion, basierend auf jeder der Verteilungen des Flächenwinkels θj von der Teilregion, entsprechend den beiden Kameras 20R und 20L (berechnetes Ergebnis in dem Verfahren in Schritt 8), und berechnet ein Kantenprofil der gesamten Messstelle P durch Ausführen eines Kombinationsverfahren davon (ein Beispiel von dem Kombinationsberechnungsmittel).
Alternativ berechnet der Rechner 30' eine Flächenwinkelverteilung θj der gesamten Messstelle P durch Ausführen des Kombinationsverfahrens von jeder von Verteilungen von Flächenwinkeln θj der Teilregion, entsprechend beiden Kameras 20R und 20L in vorstehend beschriebenem Schritt S11 (berechnetes Ergebnis von Verfahren in Schritt S8), und berechnet ein Kantenprofil der gesamten Messstelle P, basierend auf dem berechneten Ergebnis (ein Beispiel von einem Mittel zur Kombinationsberechnung).
Auf diese Weise werden zwei Arten von Verfahren, das Verfahren zum Erhalten eines Kantenprofils von jeder Region, und Kombinieren jedes davon, und das Verfahren zum Kombinieren einer Verteilung des Flächenwinkels θj von jeder Region, und dann Erhalten eines Kantenprofils der gesamten Region in Erwägung gezogen.
Hier kann die Kombination durch ein bekanntes Anpassungsverfahren ausgeführt werden, das den Offset bzw. die Messwertverschiebung und dergleichen davon einstellt (korrigiert), um die Differenz der Kantenprofile, oder die Verteilungen des Flächenwinkels θj, entsprechend jeder Kamera 20R und 20L, für den überlappenden Teil der Teilregion, entsprechend zu jeder der beiden Kameras 20R und 20L, zu minimieren.
Dadurch, selbst wenn zum Beispiel ein Ansichtsbereich (Lichtnachweisbereich) von einer Kamera etwa ± 60° ist, kann Flächenwinkelverteilungsmessung in dem Bereich von ± 90° (180° insgesamt) ausgeführt werden, was für allgemeine Kantenprofilmessung erforderlich ist.
Weiterhin berechnet der Rechner 30' ein Kantenprofil für jede Teilregion, die auf jeder der Verteilungen des Flächenwinkels θj von der Teilregion, entsprechend beiden Kameras 20R und 20L (berechnetes Ergebnis in dem Verfahren in Schritt 8), basiert, und berechnet ein Kantenprofil der ganzen Messstelle P durch Ausführen eines Kombinationsverfahrens davon (ein Beispiel von Kombinationsberechnungsmitteln).
Alternativ berechnet der Rechner 30' eine Flächenwinkelverteilung θj von der gesamten Messstelle P durch Ausführen von Kombinationsverfahren von jeder der Verteilungen von Flächenwinkel θj von der Teilregion, entsprechend beiden Kameras 20R und 20L, in vorstehend beschriebenem Schritt S11 (berechnetes Ergebnis des Verfahrens in Schritt S8), und berechnet ein Kantenprofil von der gesamten Messstelle P, das auf dem berechneten Ergebnis basiert (ein Beispiel von Mitteln zur Kombinationsberechnung).
14A und 14B sind jeweils ein Schema, das einen Zustand von einer Flächenwinkelverteilung und einem Kantenprofil, entsprechend jeder der zwei Kameras, erhalten durch die Formmessvorrichtung Z', vor und nach einem Anpassvorgang zeigt. 14A zeigt ein Schema vor einem Anpassvorgang und 14B zeigt ein Schema nach einem Anpassvorgang.
Zudem bedeuten "Flächenwinkelverteilung R" und "Kantenprofil R" eine Verteilung des Flächenwinkels θj und ein Kantenprofil entsprechend der ersten Kamera 20R. Auf eine ähnliche Weise bedeuten "Flächenwinkelverteilung L" und "Kantenprofil L" eine Verteilung von Flächenwinkel θj und ein Kantenprofil entsprechend der zweiten Kamera 20L.
Wie in 14A gezeigt, können ein Offset oder eine Messwertverschiebung (Unstimmigkeit) zwischen einer Flächenwinkelverteilung R der Region, entsprechend der ersten Kamera 20R, und einem Kantenprofil R, das darauf basiert, und einer Flächenwinkelverteilung L der Region, entsprechend der zweiten Kamera 20L, und einem darauf basierenden Kantenprofil L auftreten.
Eine Kombination von diesen Ergebnissen durch Ausführen des Anpassungsverfahrens an den Teil der überlappenden Region liefert eine Flächenwinkelverteilung (insgesamt) und ein Kantenprofil (insgesamt) von der ganzen Region der Messstelle P, wie in 14B gezeigt.
Zudem steuert, hinsichtlich eines Teils von LEDs 12, der Rechner 30' eine Vielzahl von LED 12, entsprechend jeder Kamera 20R und 20L, sodass sie in den Verfahren (Schritt S1 bis S5) gleichzeitig leuchten, wobei eine Vielzahl von LEDs 12 nacheinander geschaltet werden, um über den LED-Steuerschaltkreis 11 zu leuchten (ein Beispiel für Lichtemissionsmittel vom Schaltertyp).
Wie in 13 gezeigt, wird unter der Vielzahl von LEDs 12, angeordnet entlang eines Kreisbogens, hinsichtlich eines Teils (zum Beispiel LED 12Ra) der LEDs 12R, die der ersten Kamera 20R gegenüberstehen, und angeordnet an der entfernten Seite der zweiten Kamera 20L, der Lichtausstoß bzw. Lichtaustritt davon durch den Wafer 1 blockiert, sodass der Lichtausstoß die zweite Kamera 20L nicht erreichen wird (kein Nachweis).
In ähnlicher Weise wird, hinsichtlich eines Teils (zum Beispiel LED 12La) von den LEDs 12L, die der zweiten Kamera 20L gegenüberstehen, und bei der entfernten Seite der ersten Kamera 20R angeordnet, der Lichtausstoß davon durch den Wafer 1 blockiert, sodass der Lichtausstoß die erste Kamera 20R nicht erreichen wird.
Folglich steuert der Rechner 30' den LED-Steuerschaltkreis 11, sodass ein Teil der LEDs 12 (LED 12Ra oder dergleichen) entsprechend der ersten Kamera 20R und ein Teil der LEDs 12 (LED 12La oder dergleichen), die der zweiten Kamera 20L entsprechen, gleichzeitig leuchten werden.
Dadurch kann die Messzeit vermindert werden.
Die in 13 gezeigte Formmessvorrichtung Z' schließt zwei Kameras 20 ein. Jedoch sollte es hier angemerkt werden, dass der gleiche Effekt erhalten werden kann, selbst wenn die Formmessvorrichtung nicht weniger als drei Kameras einschließt.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird LED 12, die eine diffuse Lichtquelle darstellt, direkt als eine Lichtquelle angewendet. Der Grund, warum eine solche Konfiguration angewendet werden kann, ist, dass jede LED 12 bei ausreichend fernem Abstand angeordnet ist, verglichen mit der Größe (Länge von der Tiefe) von der Messstelle P und Licht von jeder LED 12 als Parallellicht an der Messstelle P betrachtet werden kann.
Wenn andererseits eine Lichtquelle, wie eine LED oder dergleichen, nahe bei der Messstelle P angeordnet ist, ist es erwünscht, dass Licht aus der Lichtquelle durch Anwendung einer Linse vor dem Emittieren der Messstelle P zu Parallellicht gemacht wird.
Weiterhin wird in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die LED 12 als eine Lichtquelle angewendet. Jedoch kann andere Art von Lichtquellen, wie Laserdiode, elektrische Glühlampe, Fluoreszenzlampe oder dergleichen, angewendet werden.
Weiterhin wird in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform eine Form einer Endfläche des Wafers 1 über die gesamte Dickenrichtung des Wafers gemessen, sodass die Kamera 20 eingestellt ist, damit Wafer 1 genau von der Seite betrachtet wird. Jedoch kann die Kamera 20 bei einer anderen Position eingestellt sein, und in einer anderen Richtung, wie in dem Fall der vorstehend beschriebenen Ausführungsform gemäß einer Aufgabe.
Weiterhin ist es bei der allgemeinen Kantenprofilmessung ausreichend, eine Flächenwinkelverteilung von eindimensionaler Richtung (Dickenrichtung des Wafers 1) für jede Messstelle P zu messen. Folglich kann hinsichtlich eines Mittels zum Nachweisen einer Leuchtdichte des reflektierten Lichts von der Messstelle P ein eindimensionaler optischer Empfänger, aufgebaut durch Anordnen einer Vielzahl von photoelektrischen Umwandlungselementen in einer Reihe (eindimensionale Richtung) verwendet werden.
Angemerkt sei, dass hinsichtlich einer dünnen Probe, wie ein Aluminiumsubstrat, ein Glassubstrat oder dergleichen, das Kantenprofil auch gemessen werden kann.
Weiterhin wird in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Konfiguration gezeigt, worin das reflektierte Licht von der Messstelle P direkt in die Kamera 20 hineingelangt. Jedoch kann eine optische Ausrüstung (wie ein Spiegel oder dergleichen), der die Richtung des reflektierten Lichtes von der Messstelle P ändert, bereitgestellt werden, um das reflektierte Licht, dessen Richtung verändert wird, durch die optische Ausrüstung in die Kamera 20 hineinzulassen. Dadurch kann im Fall, wenn reflektiertes Licht nachgewiesen werden soll, das entlang der Richtung der Ebene verläuft, in der die Lichtquelle (LED 12) angeordnet ist, der Eingriff zwischen der Kamera 20, die einen relativ groß ausgebildeten Raum benötigt, und der Lichtquelle vermieden werden. Dadurch kann ein Bereich von Lichtemissionswinkel vergrößert werden und der Messbereich des Flächenwinkels der Messstelle P kann weiter verbreitet bzw. gespreizt werden.
Weiterhin ist die Lichtemissionsvorrichtung 10 in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform eine Lichtemissionsvorrichtung vom Schaltertyp, worin eine Vielzahl von Lichtquellen (LEDs 12) nacheinander geschaltet und leuchten wird. Jedoch kann, hinsichtlich der Lichtemissionsvorrichtung, die Lichtemissionsvorrichtung eine Lichtemissionsvorrichtung vom bewegten Typ sein, worin der Licht bewegende Mechanismus, mit dem eine oder eine relativ kleine Anzahl von Lichtquellen (LED oder dergleichen) nacheinander bewegt wird, zu jeder von einer Vielzahl von Positionen (zum Beispiel Positionen, bei denen jede LED 12 in der Lichtemissionsvorrichtung 10 angeordnet ist) in einer Ebene ausgestattet ist, und die Lichtquelle bei jedem bewegten Punkt leuchtet. In einer solchen Lichtemissionsvorrichtung vom bewegten Typ, wie im Fall der Lichtemissionsvorrichtung 10, kann auch eine Vorrichtung, die Licht bei aufeinander folgenden, verschiedenen Emissionswinkeln ϕ, bezüglich der Messstelle P, emittiert, aufgebaut werden.
Hinsichtlich der Lichtemissionsvorrichtung vom bewegten Typ wird zum Beispiel die Vorrichtung, ausgestattet mit einer kreisbogenförmigen Schiene, deren Mitte die Bezugsposition Q ist, einen Bewegungsmechanismus zum Bewegen einer Lichtquelle, wie eine LED oder dergleichen, entlang der Schiene, ein Positionssensor zum Nachweisen des Ankommens der LED zu jeder von einer Vielzahl von vorbestimmten Positionen, bewegt durch den bewegenden Mechanismus, und eine Steuervorrichtung zum Steuern des bewegenden Mechanismus, sodass nacheinander die Lichtquelle zu jeder Position bewegt wird, wobei die Lichtquelle durch den Positionssensor nachgewiesen wird, in Erwägung gezogen.
Wenn zudem die Lichtemissionsvorrichtung 10 verwendet wird, die eine Vielzahl von Lichtquellen (LED 12 in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform) schaltet, um Licht zu der Messstelle P zu emittieren, gemäß dem Unterschied zwischen jeder der Lichtquellen, kann Änderung der Beleuchtung (Lichtintensität) von Licht, das durch die Messstelle P von der Bezugsposition Q von jeder Lichtquelle emittiert wurde, auftreten. Folglich ist es wichtig, vorläufig die Lichtquellen so einzustellen, dass die Änderung möglichst vermindert wird.
Insbesondere kann ein Lichtsensor zu der Bezugsposition Q angeordnet sein, bei der die Messstelle P angeordnet ist, und eine Elektroenergie (Spannung oder Strom), das heißt, Lichtemissionsmenge (Lichtemissionsintensität) von jeder Lichtquelle, zugespeist zu jeder Lichtquelle wird vorläufig so eingestellt, dass die Lichtintensität, nachgewiesen durch den Lichtsensor, ein vorbestimmtes Niveau erreicht, wenn jede Lichtquelle nacheinander geschaltet und leuchten wird.
Wenn zum Beispiel die Lichtquelle eine LED darstellt, wird ein variabler Widerstand für eine Elektroenergie für eine Zuführungsleitung zu jeder LED bereitgestellt, und ein Zuführungsstrom zu jeder LED wird vorläufig durch Einstellen des Widerstandswerts von dem variablen Widerstand eingestellt. Alternativ wird eine Impulsdauermodulierungsvorrichtung bereitgestellt, die es ermöglicht, Elektroenergie, die zu jeder LED zuzuführen ist, durch Impulsbreitenmodulierung (PWM) zu steuern, wodurch vorläufiges Zuführen von Elektroenergie zu jeder LED eingestellt wird.
Ansonsten kann ein Reflexionselement (wie ein Spiegel oder dergleichen), worin Reflexionsrichtung und Reflexionsverhältnis bekannt sind, zu der Bezugsposition Q angeordnet werden, bei der die Messstelle P angeordnet ist, und Korrekturfaktor von Lichtintensität kann vorläufig für jede Lichtquelle gespeichert werden, basierend auf der Variation von Lichtintensität, nachgewiesen mit der Kamera 20, wenn jede Lichtquelle nacheinander geschaltet wird und leuchtet. Dann wird während tatsächlicher Messung ein Messwert (Lichtintensitätsverteilung) nach Korrektur auf der Grundlage des Korrekturfaktors verwendet, um gemessen zu werden.
Durch Ausführen der wie vorstehend beschriebenen Einstellung kann das Auftreten von Messfehler, der durch Variation der Eigenschaft der Lichtquellen verursacht wird, verhindert werden.
Formmessvorrichtung Z2 (zweites Anwendungsbeispiel)
Nun wird eine Formmessvorrichtung Z2, die ein zweites Anwendungsbeispiel der Formmessvorrichtung Z darstellt, mit Bezug auf 15A und 15B beschrieben. Anschließend werden nur verschiedene Punkte als die vorstehend beschriebene Formmessvorrichtung Z hinsichtlich der Formmessvorrichtung Z2 beschrieben. Angemerkt sei, dass in 15A und 15B gleiche Bezugsziffern verwendet werden, um die gleichen, in 1A und 1B gezeigten Elemente zu bezeichnen. Darüber hinaus ist 15A eine Draufsicht (ein Teil davon ist ein Blockdiagramm) von der Formmessvorrichtung Z2 und 15B ist eine Seitenansicht der Formmessvorrichtung Z2.
Wie in 15A und 15B gezeigt, schließt die Formmessvorrichtung Z2 die absolut gleichen Elemente wie die Formmessvorrichtung Z ein. Jedoch sind die angeordneten Positionen der LED 12 und der Kamera 20 in der Lichtemissionsvorrichtung 10 der Formmessvorrichtung Z2 von jener der Formmessvorrichtung Z verschieden.
Wie in 15A und 15B gezeigt, werden in der Formmessvorrichtung Z emittierende Bereiche von allen LEDs 12 in einer Ebene angeordnet, einschließlich der Bezugsposition Q, und rechtwinklig zu der Fläche des Wafers 1 (dünne Probe), das heißt, in der Ebene, die einen Querschnitt von der Dickenrichtung des Wafers 1 (dünne Probe) an der Bezugsposition Q (Messstelle P) einschließt.
Andererseits wird, wie in 15B gezeigt, in der Formmessvorrichtung Z2 eine Leuchtposition von jeder LED 12 an einer Seite angeordnet, und eine angeordnete Position der Kamera 20 (ein Beispiel des ersten Lichtnachweismittels) wird bei einer weiteren Seite unter beiden Seiten der Ebene 50, die einen Querschnitt der Dickenrichtung des Wafers 1 (dünne Probe) an der Bezugsposition Q (Messstelle P) einschließt, positioniert. Angemerkt sei, dass die Ebene 50 die Bezugsposition Q (Messstelle P) und ungefähr rechtwinklig zu der Ebene der beiden Seiten des Wafers (dünne Probe) einschließt.
Dann ist, in der gleichen Formmessvorrichtung Z2, die Positionsbeziehung zwischen jeder LED 12 und der Kamera 20, wenn von der Richtung, rechtwinklig zu der Ebene, in der die Beleuchtungsposition von jeder LED 12 liegt (15A), betrachtet, die gleiche wie die Positionsbeziehung dazwischen in der Formmessvorrichtung Z ( 1A).
In einer solchen Formmessvorrichtung Z2 kann Formmessen (Berechnung des Kantenprofils) von der Messstelle P von dem Wafer 1 auch durch Ausführen der gleichen Messung und Berechnung, wie sie unter Verwendung der Formmessvorrichtung Z ausgeführt wird, ausgeführt werden. Zusätzlich können in der Formmessvorrichtung Z2, auch wenn die LEDs 12 aufeinander folgend in der Flächenrichtung der Mess stelle P angeordnet sind, die LEDs 12 derart angeordnet sein, dass sie die Kamera 20 nicht stören. Folglich kann Raumauflösung der Flächenformmessung hinsichtlich eines Teilabschnitts der Flächenrichtung der Messstelle P erhöht werden.
Formmessvorrichtung Z3 (drittes Anwendungsbeispiel)
Nun wird die Formmessvorrichtung Z3, die ein drittes Anwendungsbeispiel der Formmessvorrichtung Z darstellt, mit Bezug auf 16A und 16B beschrieben. Hierin nachstehend werden nur verschiedene Punkte, hinsichtlich Formmessvorrichtung Z2, für die Formmessvorrichtung Z3 beschrieben. Angemerkt sei, dass in 16A und 16B gleiche Bezugsziffern verwendet werden, um die gleichen in 1A und 1B und 15A und 15B gezeigten Elemente zu bezeichnen. Darüber hinaus ist 16A eine Draufsicht (ein Teil davon ist ein Blockdiagramm) von der Formmessvorrichtung Z3 und 16B ist eine Seitenansicht von der Formmessvorrichtung Z3.
Wie in 16A und 16B gezeigt, schließt die Formmessvorrichtung Z3 alle Aufbaubestandteile ein, welche in der Formmessvorrichtung Z2 ausgestattet sind, und die angeordneten Positionen der LEDs 12 und der Kamera 20 in der Lichtemissionsvorrichtung 10 sind die gleichen wie jene der Formmessvorrichtung Z2. Angemerkt sei, dass die Kamera 20 eine telezentrische Linsensystemkamera ist.
Zudem schließt die Formmessvorrichtung Z3 eine Laserlichtquelle 40 (ein Beispiel von zweitem Lichtemissionsmittel), welche Spaltlicht Ls emittiert (Licht in Spaltform, auch als Schlitzlicht bezeichnet), zu der Messstelle P (Kantenfläche) des Wafers 1, und einen Lasersteuerschaltkreis 41, welcher die Laserlichtquelle 40 steuert, ein.
Hier emittiert die Laserlichtquelle 40 Spaltlicht Ls in der Ebene 50, einschließlich des Querschnitts der Dickenrichtung des Wafers 1 an der Messstelle P; das heißt, einschließlich der Bezugsposition Q (Messstelle P) und ungefähr rechtwinklig zu beiden Flächen des Wafers 1.
Deshalb wird in der Formmessvorrichtung Z3 die Leuchtposition von LED 12 in der Lichtemissionsvorrichtung 10 an einer Seite positioniert, und die angeordnete Positi on der Kamera 20 (ein Beispiel von erstem Lichtnachweismittel) wird an einer anderen Seite, entsprechend unter beiden Seiten der Ebene 50, einschließlich des Spaltlichts Ls, angeordnet.
Weiterhin steuert der Lasersteuerschaltkreis 41 das Emittieren und Stoppen des Spaltlichts Ls, das durch die Laserlichtquelle 40 gemäß der Steuerungsreihenfolge des Rechners 30'' ausgeführt wird.
Dann weist die Kamera 20 eine zweidimensionale Leuchtdichteverteilung des Lichtes, emittiert aus der LED 12 und reflektiert an der Messstelle P in der Spiegelrichtung (ein Beispiel von dem ersten Lichtnachweismittel) nach und weist zu der gleichen Zeit eine zweidimensionale Leuchtdichteverteilung des reflektierten Lichtes von dem Spaltlicht Ls, das durch die Laserlichtquelle 40 emittiert und an der Messstelle P in einer Richtung, ausgenommen der Spiegelrichtung (ein Beispiel des zweiten Lichtnachweismittels) reflektiert wird, nach.
Weiterhin weist der Rechner 30'', der mit der Formmessvorrichtung Z3 ausgestattet ist, eine Funktion auf, um das gleiche Verarbeiten wie der Rechner 30, ausgestattet in den Formmessvorrichtungen Z1 und Z3, auszuführen, und ist weiterhin ausgestattet mit der Funktion, ein Steuerprogramm für den Lasersteuerschaltkreis 41 auszuführen, und der Funktion, um ein Formberechnungsprogramm mit Light-Cutting-Verfahren auszuführen. Angemerkt sei, dass das Steuerprogramm des Lasersteuerschaltkreises 41 und das Formberechnungsprogramm mit dem Light-Cutting-Verfahren vorher in der Speichereinheit des Rechners 30'' gespeichert werden.
Das heißt, der Rechner 30'' hat Funktionen, für die Spaltlicht Ls emittiert wird zu der Messstelle P von der Laserlichtquelle 40 durch Steuern des Lasersteuerschaltkreises 41, Bilddaten (zweidimensionale Leuchtdichteverteilungsdaten) des reflektierten Lichtes von der Messstelle P, während Spaltlicht Ls emittiert wird, wird durch die Kamera 20 herunter geladen, und die Flächenform der Messstelle P wird durch die Berechnung von bekanntem Light-Cutting-Verfahren, basierend auf den Bilddaten (ein Beispiel von Light-Cutting-Verfahren-Formberechnungsmittel), berechnet.
17A ist ein Schema, das schematisch ein Beispiel einer Messstelle P(a) zeigt, zu der Spaltlicht emittiert wird, 17B ist ein Schema, das schematisch ein Beispiel einer Messstelle P(b) zeigt, zu der Spaltlicht emittiert wird, und 17C ist ein Schema, das schematisch ein Beispiel eines Bildes (c) der Messstelle P, photographiert durch die Kamera 20, zeigt. Darüber hinaus ist 17A ein Schema, worin die Messstelle P von der Richtung rechtwinklig zu der durch das Spaltlicht Ls gebildeten Fläche betrachtet wird, und 17B ist ein Schema, worin die Messstelle P aus der emittierten Richtung des Spaltlichtes Ls betrachtet wird.
Das Spaltlicht Ls liegt in der Ebene 50, die einen Querschnitt von der Dickenrichtung des Wafers 1 an der Messstelle P einschließt, wie vorstehend beschrieben. Folglich wird die Linie CL0, die durch das Spaltlicht Ls auf der Fläche der Messstelle P gezeigt wurde, linear, was genau dem Umriss (Flächenform) des Querschnitts der Dickenrichtung des Wafers 1 an der Messstelle P folgt. Darüber hinaus wird die Linie CL0 ungefähr geradlinig, wie in 17B gezeigt, wenn die Messstelle P von der Emissionsrichtung des Spaltlichtes Ls betrachtet wird.
Wenn andererseits die Messstelle P eine raue Fläche (Nicht-Glanz-Fläche) aufweist, wenn die Messstelle P, an der Spaltlicht Ls emittiert wird, durch die Kamera 20, wie in 17C gezeigt, beobachtet wird, wird das Bild von einem hohen Leuchtdichteabschnitt, der durch das reflektierte Licht des Spaltlichtes Ls gebildet wird, ein lineares Bild CL1 (nachstehend als ein Bild der Light-Cutting-Linie bezeichnet). Die Verteilung der Koordinaten in der Y-Achsen-Richtung des Bildes CL1 der Light-Cutting-Linie (Verteilung in X-Achsen-Richtung) wird ein Wert entsprechend einer Flächenhöhenverteilung in der Dickenrichtung der Messstelle P.
Insbesondere wird, wie in 17 gezeigt, an der Messstelle P, wenn eine Flächenhöhe von jeder Position in der Dickenrichtung h ist, wenn eine Flächenhöhe an der Position, die in der Dickenrichtung (in 17A, Grenzposition zwischen Vorderfläche und Kantenfläche (Seitenfläche) des Wafers 1) zu einem vorbestimmten Bezug wird, Bezug ist, ein Unterschied zwischen Y-Koordinate des Bildes CL1 von der Light-Cutting-Linie der Position entsprechend der Position, um der Bezug zu sein, und Y-Koordinate des Bildes CL1 der Light-Cutting-Linie in jeder X-Koordinate in dem Bild, das durch Photographieren der Messstelle P mit der Kamera 20 erhalten wird, h_ccd, ein Winkel, der durch das Spaltlicht Ls und das reflektierte Licht definiert wird, welcher von der Messstelle P zu der Kamera 20 verläuft, θ_x, und ein Vergrößerungsverhältnis des optischen Systems von einem Weg von der Messstelle P zu einer Bildaufnahmevorrichtung der Kamera 20 ist M, angegeben in nächster Gleichung (4). H = hccd/{M·sinθx)} (4)
Folglich kann ein Kantenprofil (Flächenhöhenverteilung in der Dickenrichtung) durch den Rechner 30'' durch Nachweisen der Verteilung von Y-Koordinate von dem Bild CL1 der Light-Cutting-Linie (Verteilung von h_ccd an jeder Position in X-Achsenrichtung (Dickenrichtung des Wafers 1)), basierend auf dem photographierten Bild mit der Kamera 20, und durch Substitution des nachgewiesenen Werts der Y-Koordinate in Gleichung (4) und Berechnen der Gleichung berechnet werden.
Nun werden Messsteuerungsverfahren der Formmessvorrichtung Z3 mit Bezug auf das in 18 gezeigte Fließschema beschrieben. Die in 18 gezeigten Messsteuerungsverfahren werden durch den Rechner 30'' ausgeführt. Insbesondere wird in dem Verfahren ein Zustand der Fläche der Messstelle P automatisch unterschieden und eine Flächenformmessung wird gesteuert, um zu dem Zustand der Fläche zu passen. Hierin nachstehend zeigen S21, S22, ... Identifizierungscodes der Verarbeitungsverfahren (Schritte). Angemerkt sei, dass das in 18 gezeigte Verfahren in dem Zustand gestartet werden soll, in dem die Messstelle P des Wafers 1 an der Bezugsposition Q angeordnet ist.
Schritte S21, S22
Zunächst lässt der Rechner 30'' eine Laserquelle 40 Spaltlicht Ls zu der Messstelle P durch Steuern des Laserlichtquellen-Steuerschaltkreises 41 emittieren (S21).
Weiterhin führt der Rechner 30'' Photographieren (Verschluss AUF) der Messstelle P durch die Kamera 20 aus, während das Spaltlicht Ls emittiert wird und speichert das photographierte Bild (S22). Das durch die Kamera 20 photographierte Bild wird in dem Speichermittel, wie einer Festplatte oder dergleichen, wenn sie in dem Rechner 30'' eingerichtet ist, gespeichert.
Schritt S23
Nun unterscheidet, basierend auf dem photographierten Bild (entsprechend der nachgewiesenen Leuchtdichte mit zweitem Lichtnachweismittel), photographiert durch die Kamera 20, während Spaltlicht Ls mit der Laserlichtquelle 40 emittiert wird, der Rechner 30'' automatisch, welches von einem Form berechneten Ergebnis durch das Lichtemissionswinkeländerungssystem oder ein formberechnetes Ergebnis, basierend auf Light-Cutting-Verfahren zur Formbewertung der Messstelle P übernommen wird (S23, ein Beispiel des zweiten Anpassungsunterscheidungsmittels).
Hier bezieht sich das Form berechnete Ergebnis durch das Lichtemissionswinkeländerungssystem auf ein berechnetes Ergebnis einer Verteilung eines Flächenwinkels der Messstelle P, gemäß der Leuchtsteuerung der LED 12 und Flächenwinkelverteilungsberechnung (S1 bis S11), gezeigt in 12.
Insbesondere unterscheidet der Rechner 30'', ob Bild CL1 (siehe 17C) der Light-Cutting-Linie, die ein fortgesetztes lineares Bild darstellt (Bild, gebildet durch Pixel mit einer Leuchtdichte von nicht weniger als einer vorbestimmten Leuchtdichte), in dem Bereich entsprechend der Dicke des Wafers 1 in der X Achsen-Richtung, eingeschlossen ist in das durch Kamera 20 photographierte Bild oder nicht, während Spaltlicht Ls emittiert wird. Hier, wenn die Fläche der Messstelle P eine raue Fläche darstellt, wird Spaltlicht Ls diffus an der Messstelle P reflektiert und das reflektierte Licht erreicht die Kamera 20, sodass Bild CL1 der Light-Cutting-Linie auf dem durch die Kamera 20 photographierten Bild erscheint. Wenn andererseits die Fläche der Messstelle P eine Glanzfläche (Spiegelfläche oder dergleichen) ist, wird das Spaltlicht Ls regulär an der Messstelle P reflektiert und das reflektierte Licht erreicht die Kamera 20 nicht, sodass Bild CL1 der Light-Cutting-Linie nicht in dem durch die Kamera 20 photographierten Bild erscheint.
Wenn dann der Rechner 30'' unterscheidet, dass Bild CL1 von der Light-Cutting-Linie in dem durch die Kamera 20 photographierten Bild eingeschlossen ist, unterscheidet der Rechner 30'', das berechnete Ergebnis einer Flächenform der Messstelle P durch eine Formberechnung, die auf dem Light-Cutting-Verfahren basiert, zu übernehmen, und wenn nicht so, unterscheidet er, um ein formberechnetes Ergebnis durch das Lichtemissionswinkeländerungssystem zu übernehmen.
Schritt S24, S25
Wenn dann der Rechner 30'' unterscheidet, um ein formberechnetes Ergebnis durch Lichtemissionswinkeländerungssystem zu übernehmen, führt der Rechner 30'' eine Berechnung eines Kantenprofils aus, das auf einer Verteilung des Flächenwinkels der Messstelle P basiert, speichert das berechnete Ergebnis und dergleichen (S24) durch Ausführen von Leuchtsteuerung der LED 12 und der Flächenwinkelverteilungsberechnung, die in 12 gezeigt wird (S1 bis S11), und beendet die Messverfahren.
Wenn andererseits der Rechner 30'' unterscheidet, ein formberechnetes Ergebnis das auf dem Light-Cutting-Verfahren basiert, zu übernehmen, führt der Rechner 30'' Berechnung (Flächenformberechnung) eines Kantenprofils an der Messstelle P durch das Light-Cutting-Verfahren, basierend auf dem Bild (Bilddaten), photographiert in Schritt S22, aus, und speichert das berechnete Ergebnis (S25) und beendet die Messverfahren. Zu dieser Zeit zeigt der Rechner 30'' das Kantenprofil der Messstelle P auf einer Anzeigeeinheit davon an, falls benötigt. Insbesondere berechnet der Rechner 30'' eine Verteilung der Flächenhöhe h (Kantenprofil) in der Dickenrichtung der Messstelle P, bezogen auf die Gleichung (4).
Auf diese Weise kann die Flächenform des Wafers 1 (dünne Probe) berechnet werden, ob die Kantenfläche davon eine Glanzfläche oder eine raue Fläche ist, mit der Flächenmessvorrichtung Z3. Zusätzlich wird sich der Anwender die Mühen mit dem Ändern über den Messinhalt und Berechnungsinhalt gemäß dem Zustand der Messstelle ersparen.
In dem Verfahren von Schritt S23, gezeigt in 18, zeigt ein Unterscheidungsbeispiel, in welchem welches von einem formberechneten Ergebnis durch das Lichtemissionswinkeländerungssystem (berechnetes Ergebnis von einer Flächenwinkel verteilung) oder ein formberechnetes Ergebnis, das auf dem Light-Cutting-Verfahren basiert, zur Formbewertung der Messstelle P, basierend auf einem Bild (entsprechend einer Leuchtdichte, die durch das zweite Lichtnachweismittel nachgewiesen wird), photographiert durch Kamera 20, während Licht durch die Laserlichtquelle 40 emittiert wird, übernommen wird.
Im Gegensatz dazu kann der Rechner 30'' (ein Beispiel von dem ersten Übernahmesunterscheidungsmittel) unterscheiden, welches von einem formberechneten Ergebnis durch das Lichtemissionswinkeländerungssystem (entsprechend dem berechneten Ergebnis von einer Verteilung des Flächenwinkels, der Stelle, die durch Mittel zur Berechnung der Flächenwinkelverteilung berechnet wurde), oder einem formberechneten Ergebnis, das auf dem Light-Cutting-Verfahren basiert, übernommen wird zur Formbewertung der Messstelle P, die auf dem Bild (nachgewiesene Leuchtdichte) basiert, welches durch Kamera 20 photographiert wurde, während Licht durch die LED 12 in der Lichtemissionsvorrichtung 10 emittiert wird (ein Beispiel für das erste Lichtnachweismittel) in Schritt S23.
Zum Beispiel ist es bevorzugt, dass der Rechner 30'' eine vorbestimmte von einer Vielzahl von LEDs 12 in der Lichtemissionsvorrichtung 10 leuchtet, unterscheidet, ob die entsprechende Anzahl von streifenförmigem Bild (siehe 8B) als die Position und Anzahl der leuchtenden LED 12 eingeschlossen ist oder nicht in ein Bild (Bild, das auf einer Leuchtdichte basiert, die durch das erste Lichtnachweismittel nachgewiesen wird), photographiert durch die Kamera 20 zu der Zeit, und unterscheidet, welches von den berechneten Ergebnissen gemäß dem unterschiedenen Ergebnis übernommen wird.
Wenn die Messstelle P eine Spiegelfläche darstellt, wird Licht von der LED 12 regulär an der Messstelle P reflektiert, und das reflektierte Licht erreicht die Kamera 20, sodass ein streifenförmiges Bild, das sich in der Y Achsen-Richtung erstreckt, wie durch den hohen Leuchtdichteabschnitt in 8B gezeigt, erscheint. Die Anzahl des streifenförmigen Bildes wird zu einer vorbestimmten Anzahl gemäß der Position und der Anzahl der beleuchteten LED 12 eingestellt.
Wenn andererseits die Fläche der Messstelle P noch nicht poliert ist und eine raue Fläche darstellt, wird das Licht der beleuchteten LED 12 diffus an der Messstelle P reflektiert, und das reflektierte Licht erreicht die Kamera 20 nicht, sodass das streifenförmige Bild in einem durch Kamera 20 photographierten Bild nicht erscheint.
Wenn folglich der Rechner 30'' unterscheidet, dass die entsprechende Anzahl des streifenförmigen Bildes, wie die Position und die Anzahl der leuchtenden LED 12, in ein durch die Kamera photographiertes Bild eingeschlossen ist, kann der Rechner 30'' unterscheiden, um ein formberechnetes Ergebnis durch das Lichtemissionswinkeländerungssystem zu übernehmen, und wenn nicht, so kann er ein berechnetes Ergebnis der Flächenform der Messstelle P durch Formberechnung, die auf dem Light-Cutting-Verfahren basiert, übernehmen.
Die Formmessvorrichtung Z3 ändert sich automatisch über den Messinhalt und Berechnungsinhalt gemäß dem Zustand der Kantenfläche des Wafers 1 (dünne Probe), auch wenn das Verfahren wie vorstehend beschrieben ausgeführt wird.
Zusätzlich wird eine Laserlichtquelle 40, die in 16A und 16B gezeigt wird, angeordnet, um Spaltlicht Ls in der Ebene 50 zu emittieren, einschließlich eines Querschnitts der Dickenrichtung des Wafers 1 in der Messstelle P, kann jedoch angeordnet sein, um Spaltlicht Ls in einer weiteren Ebene zu emittieren. In dieser Hinsicht, wenn Spaltlicht Ls in einer Ebene, ausgenommen der Ebene 50, emittiert wird, wird Linie CL0, gezeigt durch Spaltlicht Ls auf einer Fläche der Messstelle P, linear ersetzt bezüglich einer Außenlinie (Flächenform) des Querschnitts von der Dickenrichtung des Wafers 1 in der Messstelle P. Folglich wird der Fehler zwischen einem Form berechneten Ergebnis durch das Lichtemissionswinkeländerungssystem und dem Form berechneten Ergebnis, das auf Light-Cutting-Verfahren basiert, groß, wenn der Fluchtungsfehler der Fläche, einschließlich Spaltlicht Ls, bezüglich der Ebene 50 groß wird.
Weiterhin kann eine Kamera, die zweidimensionale Leuchtdichte (Bild) von reflektiertem Licht von Spaltlicht Ls nachweist, getrennt von der Kamera 20 bereitgestellt werden, die Leuchtdichte von reflektiertem Licht von Licht der LCD 12 nachweist.
Die vorliegende Erfindung kann für eine Formmessvorrichtung für eine dünne Probe, wie einen Halbleiterwafer, ein Aluminiumsubstrat oder ein Glassubstrat, für eine Festplatte oder dergleichen verwendet werden.

Claims

Formmessvorrichtung zum Messen einer Form von einer Kante bzw. einem Rand einer dünnen Probe, mit: einem ersten Lichtemissionsmittel zum Emittieren von Licht bei nacheinander verschiedenen Emissionswinkeln bezüglich einer Messstelle, die eine Kantenfläche von der dünnen Probe darstellt, durch Leuchten der Lichtquelle bei einer Vielzahl von Positionen in einer Ebene; einem ersten Lichtnachweismittel zum Nachweisen einer eindimensionalen oder zweidimensionalen Leuchtdichteverteilung von Licht, das durch das erste Lichtemissionsmittel emittiert wurde und an der Messstelle in ungefähr Spiegelrichtung bei einer vorbestimmten Position reflektiert wurde; einem Mittel zum Erhalten einer Leuchtdichte von reflektiertem Licht zum Erhalten einer Leuchtdichteverteilung des reflektierten Lichts von der Messstelle durch das erste Lichtnachweismittel, jedes Mal, wenn Licht bei aufeinander folgenden verschiedenen Emissionswinkeln durch das erste Lichtemissionsmittel emittiert wird; und einem Mittel zur Berechnung der Flächenwinkelverteilung zum Berechnen einer Verteilung eines Flächenwinkels von der Messstelle, basierend auf der Leuchtdichteverteilung des reflektierten Lichts, erhalten durch das Mittel zum Erhalten einer Leuchtdichte von reflektiertem Licht und dem Emissionswinkel von dem Licht, das durch das erste Lichtemissionsmittelemittiert wurde.
Formmessvorrichtung nach Anspruch 1, worin das Mittel zur Berechnung der Flächenwinkelverteilung den Flächenwinkel von jeder der Berechnungsgegenstandspositionen durch Ausführen einer Berechnung zum Schätzen des Lichtemissionswinkels, wenn eine Leuchtdichte des reflektierten Lichtes ein Peak ist, basierend auf der entsprechenden Beziehung zwischen dem Lichtemissionswinkel und der Leuchtdichte des reflektierten Lichtes, hinsichtlich jeder von der Vielzahl von Berechnungsgegenstandspositionen in einem Lichtnachweisbereich von dem ersten Lichtnachweismittel berechnet.
Formmessvorrichtung nach Anspruch 1, worin das erste Lichtemissionsmittel ein Licht emittierendes Mittel vom bewegten Typ ist, welches Licht bei aufeinander folgenden verschiedenen Winkeln zu der Messstelle durch aufeinander folgendes Bewegen einer vorbestimmten Lichtquelle zu jeder von einer Vielzahl von Positionen in der einen Ebene und Leuchten der Lichtquelle emittiert.
Formmessvorrichtung nach Anspruch 1, worin das erste Lichtemissionsmittel ein Licht emittierendes Mittel vom Schaltertyp ist, welches Licht bei aufeinander folgenden verschiedenen Winkeln zu der Messstelle durch aufeinander folgendes Schalten und Leuchten einer Vielzahl von Lichtquellen, jede angeordnet bei einer Vielzahl von Positionen, in der einen Ebene emittiert.
Formmessvorrichtung nach Anspruch 4, worin die Vielzahl von Lichtquellen in jedem Lichtemissionsmittel vom Schaltertyp auf einem kreisförmigen Bogen angeordnet ist, von dem eine angeordnete Position der Messstelle die Mitte ist.
Formmessvorrichtung nach Anspruch 1, mit einer Vielzahl von den ersten Lichtnachweismitteln, die jeweils in einer anderen Richtung bezüglich der Messstelle angeordnet sind, und worin das Mittel zur Berechnung der Flächenwinkelverteilung eine Verteilung des Flächenwinkels von einem Abschnittbereich der Messstelle, basierend auf der Leuchtdichteverteilung des reflektierten Lichts, und dem Emissionswinkel des Lichts für jede Leuchtdichteverteilung von dem reflektierten Licht, das durch jede der Vielzahl von den ersten Lichtnachweismitteln erhalten wurde, berechnet, und weiterhin einschließlich Kombinieren von Berechnungsmitteln zur Berechnung der Flächenwinkelverteilung oder einer Flächenform der ganzen Messstelle durch Kombinieren von jedem berechneten Ergebnis der Flächenwinkelverteilung von dem Teilbereich, berechnet durch das Mittel zur Berechnung der Flächenwinkelverteilung oder jeder Flächenform der Messstelle, basierend auf dem berechneten Ergebnis.
Formmessvorrichtung nach Anspruch 6, worin zwei der ersten Lichtnachweismittel in Richtungen, die ungefähr 90° bezüglich der Messstelle ausmachen, angeordnet sind.
Formmessvorrichtung nach Anspruch 6, worin in dem Verfahren, bei dem das Lichtemissionsmittel vom Schaltertyp die Vielzahl von Lichtquellen nacheinander schaltet und leuchtet, eine Vielzahl von Lichtquellen entsprechend jeder der Vielzahl der ersten Lichtnachweismittel gleichzeitig leuchtet.
Formmessvorrichtung nach Anspruch 1, mit einem zweiten Lichtemissionsmittel zum Emittieren von Flächen- bzw. Spaltlicht bezüglich der Messstelle, einem zweiten Lichtnachweismittel zum Nachweisen einer zweidimensionalen Leuchtdichteverteilung von dem Licht, emittiert durch das zweite Lichtemissionsmittel und reflektiert an der Messstelle in einer Richtung, mit Ausnahme der Spiegelrichtung, und einem Light-Cutting-Verfahren-Formberechnungsmittel zum Berechnen einer Flächenform der Messstelle durch Berechnung von einem Light-Cutting-Verfahren, auf der Grundlage von einem Ergebnis, das durch das zweite Lichtnachweismittel nachgewiesen wird.
Formmessvorrichtung nach Anspruch 9, worin das erste Lichtnachweismittel, das eine zweidimensionale Leuchtdichteverteilung nachweist, auch als das zweite Lichtnachweismittel dient.
Formmessvorrichtung nach Anspruch 9, worin das zweite Lichtemissionsmittel Flächen- bzw. Spaltlicht in einer Ebene emittiert, die einen Querschnitt der Dickenrichtung von der dünnen Probe in der Messstelle einschließt, und eine Leuchtposition der Lichtquelle des ersten Lichtemissionsmittels auf einer Seite positioniert ist und eine angeordnete Position von dem ersten Lichtnachweismittel bei einer weiteren Seite unter beiden Seiten der Ebene, die das Flächen- bzw. Spaltlicht einschließt, positioniert ist.
Formmessvorrichtung nach Anspruch 9, mit einem ersten Übernahmeunterscheidungsmittel, das unterscheidet, welches von einem berechneten Ergebnis von der Flächenwinkelverteilung der Messstelle, berechnet durch das Mittel zur Berechnung der Flächenwinkelverteilung, oder einem berechneten Ergebnis der Flächenform der Messstelle, berechnet durch das Light-Cutting-Verfahren-Formberechnungsmittel, für die Formbewertung der Messstelle übernommen wird, basierend auf einer Leuchtdichte, die durch das erste Lichtnachweismittel nachgewiesen wird, während Licht durch das erste Lichtemissionsmittel emittiert wird.
Formmessvorrichtung nach Anspruch 12, worin das erste Übernahmeunterscheidungsmittel unterscheidet, welches von den berechneten Ergebnissen übernommen wird gemäß dem, ob eine vorbestimmte Anzahl von streifenförmiger Abbildung in dem Bild enthalten ist oder nicht, basierend auf der Leuchtdichte, die durch das erste Lichtnachweismittel nachgewiesen wird, während die eine oder die Vielzahl von Lichtquellen des ersten Lichtemissionsmittels leuchtet.
Formmessvorrichtung nach Anspruch 9, mit einem zweiten Übernahmeunterscheidungsmittel, das unterscheidet, welches von einem berechneten Ergebnis von der Flächenwinkelverteilung von der Messstelle, berechnet durch das Mittel zur Berechnung der Flächenwinkelverteilung, oder einem berechneten Ergebnis der Flächenform der Messstelle, berechnet durch das Light-Cutting-Verfahren-Formberechnungsmittel, für die Formbewertung der Messstelle übernommen wird, basierend auf einer Leuchtdichte, die durch das zweite Lichtnachweismittel nachgewiesen wird, während Licht durch das zweite Lichtemissionsmittel emittiert wird.
Formmessvorrichtung nach Anspruch 14, worin das zweite Übernahmeunterscheidungsmittel unterscheidet, welches von den berechneten Ergebnissen übernommen wird, gemäß dem, ob ein durchgehendes lineares Bild in einen vorbestimmten Bereich in dem Bild enthalten ist oder nicht, basierend auf der Leuchtdichte, die durch das zweite Lichtnachweismittel nachgewiesen wird, während Flächen- bzw. Spaltlicht durch das zweite Lichtemissionsmittelemittiert wird.
Formmessverfahren zum Messen einer Form einer Kante bzw. eines Randes von einer dünnen Probe, mit: einem ersten Lichtemissionsverfahren zum Emittieren von Licht bei aufeinander folgenden verschiedenen Emissionswinkeln bezüglich einer Messstelle, die eine Kantenfläche einer dünnen Probe darstellt; einem ersten Lichtnachweisverfahren zum Nachweisen einer eindimensionalen oder zweidimensionalen Leuchtdichteverteilung von reflektiertem Licht, das in dem ersten Licht emittierenden Verfahren emittiert und an der Messstelle in ungefähr Spiegelrichtung reflektiert wird, durch das Lichtnachweismittel bei einer vorbestimmten Position; einem Verfahren zum Erhalten einer Leuchtdichte von reflektiertem Licht zum Erhalten einer Leuchtdichteverteilung des reflektierten Lichts aus der Messstelle durch Ausführen des ersten Lichtnachweisverfahrens, jedes Mal, wenn Licht bei aufeinander folgenden verschiedenen Emissionswinkeln durch das erste Lichtemissionsverfahren emittiert wird; und einem Verfahren zur Berechnung der Flächenwinkelverteilung zur Berechnung einer Flächenwinkelverteilung der Messstelle, basierend auf der Leuchtdichteverteilung des reflektierten Lichtes, erhalten durch das Verfahren zum Erhalten der Leuchtdichte von reflektiertem Licht, und dem Lichtemissionswinkel von dem Licht, das in dem ersten Lichtemissionsverfahren emittiert wurde.
Formmessverfahren nach Anspruch 16, mit einem zweiten Lichtemissionsverfahren zum Emittieren von Flächen- bzw. Spaltlicht zu der Messstelle durch ein vorbestimmtes Lichtemissionsmittel einem zweiten Lichtnachweisverfahren zum Nachweisen einer zweidimensionalen Leuchtdichteverteilung von dem Licht, emittiert in dem zweiten Lichtemissionsverfahren, und reflektiert an der Messstelle in einer Richtung, ausgenommen der Spiegelrichtung, durch Lichtnachweismittel, und einem Light-Cutting-Verfahren-Formberechnungsverfahren zum Berechnen einer Flächenform der Messstelle durch Berechnung von einem Light-Cutting-Verfahren, basierend auf einem Ergebnis, das in dem zweiten Lichtnachweisverfahren nachgewiesen wird.
Formmessverfahren nach Anspruch 17, umfassend ein erstes Übernahmeunterscheidungs- bzw. Übernahmediskriminierungsverfahren, das unterscheidet, welches von einem berechneten Ergebnis der Flächenwinkelverteilung der Messstelle, berechnet in dem Verfahren zur Berechnung der Flächenwinkelverteilung, oder einem berechneten Ergebnis der Flächenform der Messstelle, berechnet in dem Light-Cutting-Verfahren-Formberechnungsverfahren, zur Formbewertung der Messstelle übernommen wird, basierend auf einer Leuchtdichte, nachgewiesen in dem ersten Lichtnachweisverfahren, während Licht in dem ersten Lichtemissionsverfahren emittiert wird.
Formmessverfahren nach Anspruch 17, umfassend ein zweites Übernahmeunterscheidungs- bzw. Übernahmediskriminierungsverfahren, das unterscheidet, welches von einem berechneten Ergebnis der Flächenwinkelverteilung der Messstelle, berechnet in dem Verfahren zur Berechnung der Flächenwinkelverteilung, oder einem berechneten Ergebnis der Flächenform der Messstelle, berechnet in dem Light-Cutting-Verfahren-Formberechnungsverfahren, zur Formbewertung der Messstelle übernommen wird, basierend auf einer Leuchtdichte, nachgewiesen in dem zweiten Lichtnachweisverfahren, während Licht in dem zweiten Lichtemissionsverfahren emittiert wird.