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UltraSort-II 及び SemiAutoWafer の厚み測定 1/2
 
発行：エスオーエル株式会社
https://www.sol-j.co.jp/
 
連載「知って得する干渉計測定技術！」
2021年11月17日号　VOL.176
 
平素は格別のお引き立てを賜り、厚く御礼申し上げます。
干渉計による精密測定やアプリケーション例などをテーマに、
無料にてメールマガジンとして配信いたします。
 
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こんにちは。  
冒頭に、少しだけ子育て日記にお付き合い下さい。

前回、娘の喃語について書きましたが、
ついに『ママ』と言ってくれるようになりました。
『ママ』と言われると嬉しくて、全てを許してしまいます。
『ねんね』、『わんわん』、『にゃんにゃん』も覚えました。
『うん』と返事をしたり、『いやっ』と意思表示もするようになりました。
『いないいないばぁ』の『ばぁ』部分も言えるようになり、
人間らしくなってきてとても楽しいです。

母からは以上です。



今回は、UltraSort-II (以下US) や SemiAutoWafer (以下SAW) の
Thickness測定について、説明したいと思います。 
長くなるので、2回分のメルマガで説明しようと思います。

一気に読みたい方がいらっしゃいましたら、 
年をまたいでしまいますが、次回2022/1/19までお待ちください。


最近ありがたいことにUSのお問い合わせを多くいただいております。
USのメインの測定項目はウェーハの平面度、厚みムラ等です。
これらの測定項目は、位相差解析という手法で解析しております。

一方で、Thickness測定は、平面度、厚みムラと同時に測定出来ますが、
解析手法が異なります。

入射角度を微小に変更しフリンジスキャンを行っているUSでは、
干渉縞のフリンジスキャンスピードは参照面(プリズム)と
測定面の距離(＝空気層の厚み)に比例します。

USは直接Waferの厚みを測定する事は出来ませんが、
[1] 参照面からWafer裏面(＝チャック表面)までの距離と、
[2]参照面からWafer表面までの距離が分かれば、
これを引き算して、Thicknessを計算出来ます。

以下にThickness測定の流れを細かくご説明します。


【Thickness測定の流れ】

[1] 参照面からWafer裏面までの距離を把握する。

    測定時、Wafer裏面と参照面の距離は、
    測定ウェーハの厚み＋ウェーハと参照面の距離となります。

    Wafer裏面の位置は、
    入力されたNominal Thickness(以下NS)、Nominal Gap(以下NG)に従い、
    決まります。 
    チャックの位置を動かしているのは3本のアクチュエータです。

    NT＋NGを目標にしても、ピッタリNT＋NGとはなりませんので、
    実際に測定してみる必要があります。

    しかし、ここで問題があります。
    チャック表面をNT＋NGの位置で測定する事は、ほとんどの場合不可能です。

    例えば、NT＝650um、NG＝200umとすると、
    プリズムからチャック表面までの距離は950umです。

    950um離れていると、斜入射干渉計のため、干渉縞は薄くなりますし、
    横ずれを起こしてカメラからフレームアウトしてしまいます。

    そのため代わりに以下を行います。

    まず、キャリブレーションデバイスとプリズムまでの距離＝NGの位置で、
    距離を測定します。
    次にNG＋40um、NG+80um、NG+120umの位置で、各距離を測定します。

    これらから、キャリブレーションデバイスと
    プリズムまでの距離と位置との線形関係が求まりますので、
    NG＋NTの位置での距離を計算できます。

    これは、USでThicknessキャリブレーションと呼ばれているのもです。

    実際には、Thicknessの校正というより、
    アクチュエータ位置のゲインとオフセットの校正をしていることになります。

    ウェーハ裏面とプリズムの距離
    ＝ チャック表面とプリズムの距離
    ≠ キャリブレーションデバイスとプリズムの距離
    なので、上で求めた、キャリブレーションデバイスとプリズムの距離から、
    ウェーハ裏面とプリズムの距離を求める必要がありまます。

    これは、キャリブレーションデバイス表面とチャック表面が
    どのくらいズレているかが分かれば良いことになります。
    チャック表面も、距離＝NGの位置で測定し、ずれ量をオフセットさせれば、
    ウェーハ裏面とプリズムの距離が計算出来ます。

    この計算はChuck Reference キャリブレーションという、
    干渉計とチャック面のエラーを校正(補正データを作る)する際に
    ついでに行われます。

[2] 参照面からWafer表面までの距離を求める。  

[3] Wafer厚みを計算する。
   
    Wafer厚み＝『参照面からWafer裏面までの距離』－『参照面からWafer表面までの距離』
   ですので、[1]と[2]の結果からWafer厚みが計算出来ます。


では、そもそも空気層の厚みをどのように測定しているのか、
の部分の説明をしたいのですが、長くなりますので、今回はここまでです。

続きは1/19分のメルマガになります。
ということですので、皆様今年は大変お世話になりました。
寒くなってきましたが、お体にお気をつけて、よい年末、新年をお迎えください。


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E.N