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光の吸収波長についての体験談

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！」
2022年6月15日号　VOL.183

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、営業技術グループの佐々木です。

今回は、光の吸収波長についての私の体験談について、
お話ししたいと思います。


まず色を識別する方法を簡単に説明します。

◆固体の場合
固体に光があたると、固有の波長の光が吸収されます。
吸収されない波長の光は反射されます。
人間の目はその反射光の波長の色を物質の色と判断します。

◆液体の場合
液体の場合は、液体を透過してきた光が人間の目に入ります。
そのため、液体で吸収されずに透過してきた光の色を
液体の色と判断します。

仮に白い光を色付きのフィルター越しに見る光は、
後者の液体の場合と同様にフィルターで吸収されずに
透過してきた光の色として判断します。

このことについて私は実際に目で色を判断できるので、
「なるほど、そうなんだと」理解できるのですが、
あくまでも視覚という感覚的な理解でしかありませんでした。

ところが実際に装置を通じて、
この特定波長の透過を確認することができました。


それがプレアライナーによる
半透明ウェーハのアライメントでした。

プレアライナーは半導体製造装置内、
検査装置等のウェーハの位置決めに用いられており、
ウェーハのセンタリングとフラットオリフラ・ノッチオリフラの
位置決めを行います。

SOLの装置では、自動機である
ウェーハ用平面度測定機 UltraSort-II に搭載されております。
プレアライナーは非接触輪郭検出式となっており、
ウェーハを回転させ、
輪郭の偏芯量からウェーハ中心とオリフラ位置を求め、
アライメントを行っています。


プレアライナーのセンサーによる輪郭とオリフラの検出方法は、
光源からCCD素子へ光を発し、CCD素子へ入る光を
一部遮る場所にウェーハの端が配置されております。
CCD素子はウェーハを通過しなかった光の
明るさの変化でウェーハ輪郭やオリフラを識別します。

もしプレアライナーの中心にウェーハが置かれていない場合、
ウェーハを回転させた際にウェーハが偏心します。
すると回転角度により光を遮る面積が変化し、
CCD素子に入ってくる光の量は変化します。
円形状が偏心している場合、
光を多く遮断した角度から180度回転させた位置では、
光の遮断は少なくなりますので、
光の量を縦軸、回転角度を横軸にグラフを書くと、
正弦波のグラフを書くことができます。

プレアライナーの中心にウェーハが置かれている場合、
ウェーハを回転させた際にウェーハの偏心はありません。
回転角度により光を遮断する面積が変化しないので、
光の量を表す縦軸は変化がないグラフがかけます。

この正弦波のグラフにより、
ウェーハの偏心をプレアライナーが識別することができるのです。

そして、オリフラ部分が光を遮断した場合、
光の量は輪郭と比べ多くなるので、
光量を示す正弦波にピークが現れます。

このピークが出た、
回転角度でオリフラの位置を識別することができるのです。


ここで、半透明ウェーハのアライメントと
光の特定波長の透過の話に戻ります。

ある時、半透明ウェーハのアライメントで、
偏心やオリフラ位置がうまく検出できないことがありました。
原因がわからず、困っていたところに登場したのが、
色付きの半透明フィルターです。
このフィルターを光源とウェアの間に入れることで、
アライメントがうまくいったのです。

さきほど説明した通り、プレアライナーのCCD素子は
ウェーハで遮断されなかった光の量を見ています。
半透明ウェーハの場合、
ウェーハの色によっては特定波長の光がウェーハを透過し、
CCD素子が光の変化量をうまく見れず、
ウェーハの輪郭を誤認してしまうのです。

色付きのフィルターを光源とウェーハの間に入れることで、
ウェーハに光が到達する前に特定波長の光が吸収され、
ウェーハが今まで透過してしまっていた光を
遮断しやすくなるのです。

これによりCCD素子が光の変化量をしっかりを認識でき、
偏心やオリフラ位置が
うまく検出できるようになるという仕組みです。



色付きのフィルターのあるなしで、
アライメントの結果が向上し、
それの結果をアライナーのCCD素子が
光量の変化をグラフ化することで、
光の特定波長の吸収という感覚的に感じていたものを
確認することができた瞬間でした。

それと同時に、幅広い知識を身に着けることで、
ふとした場面で問題を解決に導くことを実感いたしました。
今後も知識をつけるのではなく、使いこなせるように
日々考え学んでいこうと思います。



今回は以上です。
最後までお付き合いいただきありがとうございました。


--
H.S