DE102019220030A1

DE102019220030A1 - Dickenmessvorrichtung

Info

Publication number: DE102019220030A1
Application number: DE102019220030.3A
Authority: DE
Inventors: Nobuyuki Kimura; Keiji Nomaru
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2020-07-02
Anticipated expiration: 2039-12-19
Also published as: US10955233B2; CN111380472A; JP2020106374A; TW202024564A; CN111380472B; US20200208963A1; JP7235500B2; KR20200081240A; TWI820278B; DE102019220030B4

Abstract

Die Dickenmesseinheit beinhaltet eine Dickenmesseinheit zum Messen der Dicke eines plattenförmigen Werkstücks. Die Dickenmesseinheit beinhaltet eine weiße Lichtquelle zum Emittieren von weißem Licht, einen Dispersionsmechanismus zum Herstellen von Zeitunterschieden entsprechend den Wellenlängen der Lichtkomponenten des weißen Lichts, um dadurch spektrales Licht zu generieren, einen zweidimensionalen Bildsensor, der einen Fotodetektionsbereich zum Detektieren des Umkehrlichts aufweist, wobei der Fotodetektionsbereich mehrere Pixel beinhaltet, einen Speicherabschnitt zum Speichern der Intensität des Umkehrlichts, das durch die mehreren Pixel detektiert wurde, entsprechend einer Wellenlänge mit einem Zeitunterschied, eine Wellenformtabelle, die vorher mehrere Arten beispielhafter spektraler Interferenzwellenformen speichert, die jeweils verschiedenen Dicken des Werkstücks entsprechen, und einen Dickenbestimmungsabschnitt zum Bestimmen der Dicke an einer X-Y-Koordinatenposition in einem zweidimensionalen Bereich des Werkstücks.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dickenmessvorrichtung zum Messen der Dicke eines plattenförmigen Werkstücks.
Beschreibung des Stands der Technik
Mehrere Bauelemente wie integrierte Schaltungen (ICs) und Large-scale-integrated-circuits (LSIs) sind an einer vorderen Seite eines Wafers ausgebildet, sodass sie voneinander durch mehrere sich kreuzende Teilungslinien getrennt sind. Die hintere Seite des Wafers, der mehrere Bauelemente an der vorderen Seite aufweist, wird durch eine Schleifvorrichtung geschliffen, um dadurch die Dicke des Wafers zu reduzieren. Danach wird der Wafer entlang der Teilungslinien durch eine Teilungsvorrichtung oder eine Laserbearbeitungsvorrichtung geteilt, um einzelne Bauelementchips zu erhalten. Die Bauelementchips, die so erhalten werden, werden in verschiedenen elektrischen Ausstattungen wie Mobiltelefonen und Personalcomputern verwendet.
Die Schleifvorrichtung zum Schleifen der hinteren Seite des Wafers beinhaltet einen Einspanntisch zum Halten des Wafers, eine Schleifeinheit, die eine drehbare Schleifscheibe zum Schleifen des Wafers aufweist, der an dem Einspanntisch gehalten ist, und eine Messeinheit zum Messen der Dicke des Wafers, der in dem Einspanntisch gehalten ist, wodurch die Dicke des Wafers auf eine gewünschte Dicke reduziert werden kann.
Als die Messeinheit, die in der Schleifvorrichtung zum Messen der Dicke des Wafers bereitgestellt ist, existiert eine Messeinheit eines Kontakttyps unter Verwendung einer Sonde (Sensoranschluss), der dazu angepasst ist, in Kontakt mit der oberen Oberfläche des Wafers zu kommen (die Arbeitsoberfläche, die geschliffen werden soll), um dadurch die Dicke des Wafers zu messen. Jedoch, wenn solch eine Messeinheit eines Kontakttyps verwendet wird, kann die obere Oberfläche (Arbeitsoberfläche) des Wafers durch die Sonde beschädigt werden. Um mit diesem Problem umzugehen, wird konventionell eine Messeinheit eines Nicht-Kontakttyps verwendet (siehe zum Beispiel die japanische Offenlegungsschrift Nr. 2012-021916 ). Die Messeinheit eines Nicht-Kontakttyps ist so ausgestaltet, dass Licht auf der Arbeitsoberfläche des Wafers aufgebracht wird und eine spektrale Interferenzwellenform aus dem optischen Pfadunterschied zwischen dem Licht, das an der Arbeitsoberfläche des Wafers reflektiert wird, und dem Licht, das durch den Wafer transmittiert wird und an der unteren Oberfläche des Wafers reflektiert wird, ausgebildet wird, wodurch die Dicke des Wafers gemessen wird.
Die Messeinheit zum Messen der Dicke des Wafers wird auch in einer Laserbearbeitungsvorrichtung zum Ausbilden einer modifizierten Schicht in dem Wafer durch Aufbringen eines Laserstrahls verwendet, der eine Transmissionswellenlänge in dem Wafer in dem Zustand aufweist, in dem der Fokuspunkt des Laserstrahls in dem Wafer gesetzt ist, wodurch die Dicke des Wafers genau gemessen werden kann. Entsprechend kann der Fokuspunkt genau an einer gewünschten Position von der oberen Oberfläche des Wafers aus gesetzt werden (siehe zum Beispiel die japanische Offenlegungsschrift Nr. 2011-122894 ).
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Techniken, die in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2012-021916 und in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2011-122894 offenbart sind, sind so ausgestaltet, dass Licht auf einen Punkt des Wafers, dessen Dicke gemessen werden soll, aufgebracht wird und reflektiertes Licht von der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche des Wafers durch ein Beugungsgitter gebeugt wird, um spektrales Licht zu erhalten und eine spektrale Interferenzwellenform entsprechend der Intensität des Spektrallichts zu erhalten, wobei die spektrale Interferenzwellenform durch Berechnen wie einer Fourier-Transformierung bearbeitet wird. Entsprechend wird die Dicke des Wafers lokal detektiert. In dem Fall des Messens der Dicke des Wafers über die gesamte Oberfläche wird das Licht über die gesamte Oberfläche des Wafers abgerastert, um die Dicke des Wafers an mehreren Punkten zu messen. D. h., dass die Dicke an den mehreren Punkten einzeln berechnet werden muss, was eine Reduktion der Effizienz verursacht.
Es ist darum ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine Dickenmessvorrichtung bereitzustellen, die effizient die Dicke eines plattenförmigen Werkstücks in einem großen Bereich messen kann.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Dickenmessvorrichtung zum Messen einer Dicke eines plattenförmigen Werkstücks bereitgestellt, das eine obere Oberflächen und eine untere Oberfläche aufweist, beinhaltend: einen Einspanntisch zum Halten des Werkstücks; und eine Dickenmesseinheit, welche die Dicke des Werkstücks, das an dem Einspanntisch gehalten ist, in einer Nicht-Kontaktweise misst, wobei die Dickenmesseinheit eine weiße Lichtquelle zum Emittieren von weißem Licht, ein Dispersionsmittel, das einen Zeitunterschied entsprechend der Wellenlängen der Lichtkomponenten des Lichts, das von der weißen Lichtquelle emittiert wird, ausbildet, wodurch spektrales Licht generiert wird, wobei das spektrale Licht, das durch das Dispersionsmittel generiert wird, in einem zweidimensionalen Bereich auf dem Werkstück, das an dem Einspanntisch gehalten ist, mit einem vorbestimmten Neigungswinkel aufgebracht wird, der zweidimensionale Bereich aus mehreren Bereichen ausgebildet ist, die durch X-Koordinaten und Y-Koordinaten definiert sind, ein zweidimensionaler Bildsensor, der einen Fotodetektionsbereich zum Detektieren des Umkehrlichts aufweist, das durch Reflektieren des spektrale Lichts an der oberen Oberfläche des Werkstücks und der unteren Oberfläche des Werkstücks erhalten wird, wobei der Fotodetektionsbereich mehrere Pixel beinhaltet, die durch X-Koordinaten und die Y-Koordinaten definiert sind, sodass sie jeweils den X-Koordinaten und den Y-Koordinaten entsprechen, welche die mehreren Abschnitte des zweidimensionalen Bereichs an dem Werkstück entsprechen, einen Speicherabschnitt zum Speichern der Intensität des Umkehrlichts, das durch die mehreren Pixel entsprechend der Wellenlänge detektiert wurde, mit einem Zeitunterschied, wobei die Intensität des Umkehrlichts, die durch jeden Pixel detektiert wird, als eine spektrale Interferenzwellenform gespeichert wird, eine Wellenformtabelle, die vorher mehrere Arten von beispielhaften spektralen Interferenzwellenformen speichert, die jeweils verschiedenen Dicken des Werkstücks entsprechen, und einen Dickenbestimmungsabschnitt zum Bestimmen einer Dicke an einer X-Y-Koordinatenposition in dem zweidimensionalen Bereich des Werkstücks, indem der Dickenbestimmungsabschnitt die Dicke als eine tatsächliche Dicke durch Vergleichen der spektralen Interferenzwellenform, die in dem Speicherabschnitt gespeichert ist, mit jeder beispielhaften spektrale Interferenzwellenform, die in der Wellenformtabelle gespeichert ist, als nächstes Bestimmen einer Dicke entsprechend der beispielhaften spektralen Interferenzwellenform, die mit der spektralen Interferenzwellenform zusammenfällt, als eine temporäre Dicke und als nächstes Multiplizieren der temporären Dicke mit cosΘ wobei Θ ein Brechungswinkel des spektrale Lichts ist, das auf der oberen Oberfläche des Werkstücks aufgebracht wird, und in das Werkstück zu der unteren Oberfläche davon sich ausbreitet, bestimmt.
Vorzugsweise beinhaltet die Dickenmesseinheit ein optisches Vergrößerungssystem, das zwischen dem Dispersionsmittel und dem Werkstück eingefügt ist, das an dem Einspanntisch gehalten ist, zum Vergrößern eines Strahldurchmessers des spektrale Lichts, das von dem Dispersionsmittel generiert wurde, und ein optisches Fokussystem zum Reduzieren eines Strahldurchmessers des Umkehrlichts, das von dem Werkstück reflektiert wurde, das an dem Einspanntisch gehalten ist, und dann das Umkehrlicht zu den zweidimensionalen Bildsensor führt. Vorzugsweise ist die weiße Lichtquelle aus einer Gruppe ausgewählt, die aus einer Superlumineszenzdiode (SLD), einer verstärkten spontanen Emissionslampe (ASE), einer Super-Kontinuumslampe (SC), einer Licht emittierenden Diodenlampe (LED), eine Halogenlampe, einer Xenonlampe, einer Quecksilberlampe und einer Metallhalogenidlampe besteht.
Entsprechend der Dickenmessvorrichtung der vorliegenden Erfindung können die Dicken in einer großen Fläche des Werkstücks gleichzeitig gemessen werden. Da die Dicken in einer großen Fläche des Werkstücks gemessen werden können, kann eine Bearbeitungsvorrichtung, welche die Dickenmessvorrichtung beinhaltet, effizient eine Bearbeitung unter Verwendung der Information bezüglich der Dicke des Werkstücks durchführen.
Das obige und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Weise des Realisierens dieser wird klarer und die Erfindung selbst am besten durch ein Studieren der folgenden Beschreibung und angehängten Ansprüche mit Bezug zu den beigefügten Figuren, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen, verstanden.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung, die eine Dickenmessvorrichtung entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet;
2 ist ein schematisches Blockdiagramm, das die Konfiguration der Dickenmessvorrichtung darstellt, die in 1 dargestellt ist;
3 ist eine Wellenformtabelle, die in einer Dickenmesseinheit bereitgestellt ist, welche die Dickenmessvorrichtung ausbildet, die in 2 dargestellt ist;
4 ist eine Aufsicht zum Darstellen eines zweidimensionalen Bereichs an einem Wafer;
5 ist eine Aufsicht, die einen Fotodetektionsbereich eines zweidimensionalen Bildsensors darstellt, der so gesetzt, dass er dem zweidimensionalen Bereich an dem Wafer entspricht, der in 4 dargestellt ist;
6 ist ein Graph, der eine spektrale Interferenzwellenform darstellt, die durch die Dickenmesseinheit ausgebildet ist; und
7 ist eine seitliche Ansicht zum Darstellen einer temporären Dicke und einer tatsächlichen Dicke des Wafers, wie durch den Dickenbestimmungsabschnitt bestimmt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Jetzt wird detailliert eine Dickenmessvorrichtung entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eine Bearbeitungsvorrichtung beschrieben, welche die Dickenmessvorrichtung beinhaltet, mit Bezug zu den angehängten Figuren. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung zum Ausbilden einer modifizierten Schicht in einem plattenförmigen Werkstück (zum Beispiel Wafer W, der aus Silizium ausgebildet ist) durch Aufbringen eines Laserstrahls auf dem Wafer W in dem Zustand, in dem der Fokuspunkt des Laserstrahls in dem Wafer W gesetzt ist, wobei der Laserstrahl eine Transmissionswellenlänge in dem Wafer W aufweist.
Wie in 1 dargestellt, ist der Wafer W durch ein Schutzband T an einem Ringrahmen F getragen. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 1 beinhaltet als eine Halteeinheit 20 zum Halten des Wafers W, der durch das Schutzband T an dem Ringrahmen F getragen ist, einen Bewegungsmechanismus 30 zum Bewegen des Haltetischs 20, eine Laserstrahlaufbringungsvorrichtung zum Aufbringen eines Laserstrahls auf dem Wafer W, der durch die Halteeinheit 20 gehalten ist, ein Ausrichtungsmittel 50 und eine Dickenmessvorrichtung 6, die eine Dickenmesseinheit 60 beinhaltet.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung 1 weist eine Basis 2 auf. Die Halteeinheit 20 beinhaltet eine rechteckige X-bewegliche Platte 21, die an der Basis 2 befestigt ist, sodass sie sich in der X-Richtung bewegen kann, die durch einen Pfeil X in 1 dargestellt ist, eine rechteckige Y-bewegliche Platte 22, die an der X-beweglichen Platte 21 befestigt ist, sodass sie in der Y-Richtung bewegt werden kann, die durch einen Pfeil Y in 1 dargestellt ist, eine zylindrische Trägersäule 23, die an der oberen Oberfläche der Y-beweglichen Platte 22 fixiert ist, und eine rechteckige Abdeckplatte 26, die an dem oberen Ende der Trägersäule 23 fixiert ist. Die Abdeckplatte 26 weist ein längliches Loch auf und ein kreisförmiger Einspanntisch 24 ist an dem oberen Ende der Trägersäule 23 getragen, sodass sie sich durch das längliche Loch der Abdeckplatte 26 erstreckt. Das längliche Loch ist in der Y-Richtung verlängert. Der Einspanntisch 24 weist eine obere Oberfläche zum Halten des Wafers W auf. Der Einspanntisch 24 ist durch einen Dreh-Antriebsmechanismus (nicht angestellt dargestellt) drehbar. Die Oberfläche des Einspanntischs 24 ist mit einer kreisförmigen Vakuumeinsparung 25 bereitgestellt, die aus einem porösen Material ausgebildet ist. Die Vakuumeinspannung 25 weist eine im Wesentlichen horizontale Oberfläche zum Halten des Wafers W unter einem Saugen auf. Die Vakuumeinspannung 25 ist durch einen Saugdurchgang (nicht dargestellt) mit einem Saugmittel (nicht dargestellt) zum Ausbilden eines Vakuums verbunden. Der Saugdurchgang ist in der Trägersäule 23 ausgebildet. Der Einspanntisch 24 ist mit mehreren Klemmen zum Fixieren des Ringrahmens F, der den Wafer W durch das Schutzband T trägt, bereitgestellt. Die X-Richtung und die Y-Richtung sind senkrecht zueinander in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene. D. h., dass eine im Wesentlichen horizontale Ebene durch die X-Richtung und die Y-Richtung definiert ist.
Der Bewegungsmechanismus 30 ist an der Basis 2 (stationäre Basis) bereitgestellt. Der Bewegungsmechanismus 30 beinhaltet einen X-Bewegungsmechanismus 31 zum Bewegen des Einspanntischs 24 in der X-Richtung als eine Zufuhrrichtung und einen Y-Bewegungsmechanismus 32 zum Bewegen des Einspanntischs 24 in der Y-Richtung als eine Indexrichtung. Der X-Bewegungsmechanismus 31 beinhaltet einen Pulsmotor 33 und eine Kugelrollspindel 34, die dazu angepasst ist, durch den Pulsmotor 33 gedreht zu werden, wobei eine Drehbewegung durch den Pulsmotor 33 in eine lineare Bewegung durch die Kugelrollspindel 34 umgewandelt und dann zu der X-beweglichen Platte 21 übertragen wird. Entsprechend kann die X-bewegliche Platte 21 in der X-Richtung entlang einem Paar Führungsschienen 2a, die an der Basis 2 bereitgestellt sind, vor und zurück bewegt werden, wobei die Führungsschienen 2a gleitend mit einem Paar Nuten in Eingriff sind, die an der unteren Oberfläche der X-beweglichen Platte 21 ausgebildet sind. Ähnlich beinhaltet der Y-Bewegungsmechanismus 32 einen Pulsmotor 35 und eine Kugelrollspindel 36, die dazu angepasst sind, durch den Pulsmotor 35 gedreht zu werden, wobei eine Drehbewegung durch den Pulsmotor 35 in eine lineare Bewegung durch die Kugelrollspindel 36 umgewandelt und dann zu der Y-beweglichen Platte 22 übertragen wird. Entsprechend kann die Y-bewegliche Platte 22 vor und zurück in der Y-Richtung entlang einem Paar Führungsschienen 21a bewegt werden, die an der oberen Oberfläche der X-beweglichen Platte 21 bereitgestellt sind, wobei die Führungsschienen 21a gleitend in Eingriff mit einem Paar Nuten sind, die an der unteren Oberfläche der Y-beweglichen Platte 22 ausgebildet sind. Obwohl nicht dargestellt sind der X-Bewegungsmechanismus 31 zum Bewegen des Einspanntischs 24 in der X-Richtung, der Y-Bewegungsmechanismus 32 zum Bewegen des Einspanntischs 24 in der Y-Richtung und das Drehantriebsmittel zum Drehen des Einspanntischs 24 jeweils mit einem X-Positionsdetektionsmittel zum Detektieren der X-Position des Einspanntischs 24 in der X-Richtung, einem Y-Positionsdetektionsmittel zum Detektieren der YPosition des Einspanntischs 24 in der Y-Richtung und einem Drehpositionsdetektionsmittel zum Detektieren der Drehposition des Einspanntischs 24 bereitgestellt. Folglich können die X-Position, die Y-Position und die Drehposition des Einspanntischs 24 genau durch diese Detektionsmittel detektiert werden. Detektionssignale von diesen Positionsdetektionsmitteln werden zu einer Steuerungseinheit 10 (siehe 2) übertragen, die im Folgenden beschrieben wird. Entsprechend den Steuerungssignalen, die durch die Steuerungseinheit 10 ausgegeben werden, werden alle der X-Bewegungsmechanismus 31, der Y-Bewegungsmechanismus 32 und das Drehantriebmittel angetrieben, um dadurch den Einspanntisch 24 in einer beliebig ausgewählten X-Koordinatenposition, einer beliebig ausgewählten Y-Koordinatenposition und einem beliebigen Drehwinkel zu setzen.
Die Steuerungseinheit 10 ist durch einen Computer ausgestaltet, der eine zentrale Berechnungseinheit (CPU) zum Berechnen entsprechend eines Steuerungsprogramms, einen Festwertspeicher (ROM), der das Steuerungsprogramm vorher speichert, einen Arbeitsspeicher (RAM) zum temporären Speichern von Detektionswerten Berechnungsergebnissen usw., eine Eingabeschnittstelle und eine Ausgabeschnittstelle (Details dieser Komponenten sind nicht dargestellt) beinhaltet. Die Steuerungseinheit 10 dient ferner als eine Steuerungseinheit zum Steuern der Betätigungskomponenten der Laserbearbeitungsvorrichtung 1, die oben beschrieben ist, und dient auch als ein Speicherabschnitt 120, ein Dickenbestimmungsabschnitt 130 und eine Wellenformtabelle 140 in der Dickenmessvorrichtung 6, die im Folgenden beschrieben wird.
Mit Bezug zu 1 ist ein umgekehrt L-förmiges Trägerelement 4 an der Basis 2 an einem hinteren Abschnitt hinter dem Bewegungsmechanismus 30 bereitgestellt. Das Trägerelement 4 ist aus einem vertikalen Abschnitt 4a, der sich vertikal nach oben von der oberen Oberfläche der Basis 2 erstreckt, und einem horizontalen Abschnitt 4b, der sich horizontal von dem oberen Ende des vertikalen Abschnitts 4a erstreckt, ausgebildet. Die Laserstrahlaufbringungseinheit 40 beinhaltet ein optisches System (nicht dargestellt), das in dem horizontalen Abschnitt 4b des Trägerelements 4 bereitgestellt ist. Laserstrahlaufbringungseinheit 40 beinhaltet ferner ein Fokusmittel 42, das an der unteren Oberfläche des vorderen Endabschnitts des horizontalen Abschnitts 4b bereitgestellt ist. Das Fokusmittel 42 beinhaltet eine Fokuslinse (nicht dargestellt) zum Fokussieren eines Laserstrahls oder dergleichen. Die Laserstrahlaufbringungseinheit 40 beinhaltet ferner einen Laseroszillator (nicht dargestellt) zum Oszillieren eines Laserstrahls und Emittieren eines Laserstrahls. Der Laserstrahl, der von dem Laseroszillator emittiert wird, wird durch die Fokuslinse des Fokusmittels 42 fokussiert und auf einer vorbestimmten inneren Position in dem Wafer W, der an dem Einspanntisch 24 gehalten ist, aufgebracht.
Das Ausrichtungsmittel 50 ist an der unteren Oberfläche des vorderen Endabschnitts des horizontal Abschnitts 4b an einer Position benachbart zu dem Fokusmittel 42 in der X-Richtung bereitgestellt. Obwohl nicht dargestellt, beinhaltet das Ausrichtungsmittel 50 ein beliebiges bildgebendes Element (ladungsgekoppeltes Bauelement (CCD)) zum Aufnehmen des Werkstücks unter Verwendung von sichtbarem Licht, ein Infrarotlichtaufbringungsmittel zum Aufbringen von Infrarotlicht auf dem Werkstück, ein optisches System zum Aufnehmen von Infrarotlicht, das durch das Infrarotlichtaufbringungsmittel aufgebracht wurde, und ein Bildaufnahmeelement (Infrarot CCD) zum Ausgeben eines elektrischen Signals entsprechend Infrarotlicht, das durch das optische System aufgenommen wurde.
Die Dickenmessvorrichtung 6 wird jetzt mit Bezug zu 1 bis 4 beschrieben. Die Dickenmessvorrichtung 6 beinhaltet im Wesentlichen den Einspanntisch 24 zum Halten des Wafers W und die Dickenmesseinheit 60 zum Messen der Dicke des Wafers W, der an dem Einspanntisch 24 gehalten ist. Wie in 1 dargestellt, ist die Dickenmesseinheit 60 an der unteren Oberfläche des vorderen Endabschnitts des horizontalen Abschnitts 4b an einer Position benachbart zu dem Ausrichtungsmittel 50 in der X-Richtung bereitgestellt. Wie in 2 dargestellt, beinhaltet die Dickenmesseinheit 60 eine weiße Lichtquelle 61, ein Dispersionsmittel 62 und ein optisches Vergrößerungssystem 63, ein optisches Fokussystem 64, einen zweidimensionalen Bildsensor 65, den Speicherabschnitt 120, den Dickenbestimmungsabschnitt 130 und die Wellenformtabelle 140. Der zweidimensionale Bildsensor 65 ist mit der Steuerungseinheit 10, wie in 2 dargestellt, verbunden.
Der Speicherabschnitt 120 kann durch den Arbeitsspeicher (nicht dargestellt), der in dem Steuerungseinheit 10 beinhaltet ist, eine externe Speichervorrichtung (nicht dargestellt) oder eine Kombination daraus ausgebildet sein. Der Speicherabschnitt 120 kann Informationen, die durch den zweidimensionalen Bildsensor 65 detektiert werden, speichern. Wie in 3 dargestellt, ist die Wellenformtabelle 140 eine Tabelle, die vorher mehrere Arten von beispielhaften Spektralinterferenzwellenformen jeweils verschiedenen Dicken eines plattenförmigen Werkstücks entsprechend speichert. Der Dickenbestimmungsabschnitt 130 dient dazu, die Dicke eines Wafers W entsprechend einer Information (spektrale Interferenzwellenform), die durch den zweidimensionalen Bildsensor 65 detektiert wurden, und den Spektralinterferenzwellenformen, die in der Wellenformtabelle 140 gespeichert sind, zu bestimmen. Der Dickenbestimmungsabschnitt 130 kann durch ein Computerprogramm ausgestaltet sein, das in dem ROM (nicht dargestellt) gespeichert ist, der in der Steuerungseinheit 10 beinhaltet ist. Die Wellenformtabelle 140 kann durch einen Test, der vorher durchgeführt wird, eine Simulation oder dergleichen vorbereitet werden. Die Wellenformtabelle 140 wird vorher in dem ROM, der in der Steuerungseinheit 10 beinhaltet ist, oder in einer externen Speichervorrichtung gespeichert. Dickeninformationen, die durch den Dickenbestimmungsabschnitt 130 bestimmt werden, werden geeignet in dem Speicherabschnitt 120 gespeichert. Der Speicherabschnitt 120, der Dickenbestimmungsabschnitt 130 und die Wellenformtabelle 140 können durch eine Vorrichtung unabhängig von der Steuerungseinheit 10 ausgestaltet sein.
Die weiße Lichtquelle 61 kann aus einer SLD Lampe, einer ASE-Lampe, einer SC Lampe, einer LED-Lampe, einer Halogenlampe, einer Xenonlampe, einer Quecksilberlampe und einer Metallhalogenidlampe zum Beispiel ausgebildet sein. Es ist bevorzugt, eine Lichtquelle zum Generieren von weißem Licht L0 auszuwählen, die gut ausgeglichenes sichtbares Licht in dem Wellenlängenbereich von 400 bis 900 nm aufweist.
Wie in 2 dargestellt, wird das weiße Licht L0, das durch die weiße Lichtquelle 61 emittiert wird, zu dem Dispersionsmittel 62 geführt. Das Dispersionsmittel 62 ist ein sogenanntes Sweep-Bauelement zum Ausbilden von Zeitunterschieden entsprechend den Wellenlängen der Lichtkomponenten des weißen Lichts L0, das von der Lichtquelle 61 emittiert wird, wodurch spektrales Licht L1 generiert wird. Zum Beispiel kann das Dispersionsmittel 62 unter Verwendung einer optischen Faser zum Ausbilden von Wellenlängendispersion realisiert werden. Genauer gesagt kann das Bewegungsmittel 62 durch Ausbilden eines Beugungsgitters das in einer optischen Faser realisiert wird, sodass die Reflexionsposition entsprechend der Wellenlänge unterschiedlich ist, wobei der Weg, den das Licht läuft, das eine kurzen Wellenlänge aufweist, kurz wird und der Weg, den das Licht läuft, dass eine lange Wellenlänge aufweist, lang wird. Entsprechend, wie in 2 dargestellt, ist das spektrale Licht L1, das von dem Dispersionsmittel 62 generiert wird, aus blauem Licht 1a, grünem Licht 1b, gelben Licht 1c und rotem Licht 1d in aufsteigender Reihenfolge der Wellenlänge ausgebildet. D. h., dass das blaue Licht 1a zuerst generiert wird, das grüne Licht 1b als zweites generiert wird, das gelbe Licht 1c als drittes generiert wird und das rote Licht 1d als letztes generiert wird. Während das Bewegungsmittel 62 so dargestellt ist, dass das spektrale Licht L1 einfach aus den vier Arten von Wellenlängenkomponenten (d. h. das blaue Licht 1a, das grüne Licht 1b, das gelbe Licht 1c und das rote Licht 1d) in dieser bevorzugten Ausführungsform zur einfachen Darstellung in 2 dargestellt ist, ist das spektrale Licht L1 tatsächlich aus mehr als vier Wellenlängenkomponenten ausgebildet. D. h., dass jedes das blaue Licht 1a, das grüne Licht 1b, das gelbe Licht 1c und das rote Licht 1d seine Farbe entsprechend des Zeitunterschieds ändert. Darüber hinaus ändert sich die Abstufung der Farbe an jeder Grenze zwischen diesen Wellenlängenkomponenten bezüglich der Farbe entsprechend der Wellenlänge mit dem Zeitunterschied.
Das spektrale Licht L1, das von dem Dispersionsmittel 62 generiert wird, wird zu dem optischen Vergrößerungssystem 63 geführt, das zwischen dem Dispersionsmittel 62 und dem Wafer W liegt, der an dem Einspanntisch 24 gehalten ist. Das optische Vergrößerungssystem 63 ist aus einer ersten konvexen Linse 631 zum Vergrößern des Durchmessers des Strahls des spektrale Lichts L1 und einer zweiten konvexen Linse 632 zum Sammeln des spektrale Lichts L1, dessen Strahldurchmesser durch die erste konvexe Linse 631 vergrößert wurde, ausgebildet. Entsprechend wird das spektrale Licht L1 bezüglich seines Strahldurchmessers durch das optische Vergrößerungssystem 63 vergrößert, sodass vergrößerte parallele Lichtstrahlen des spektralen Lichts L2, die einen größeren Durchmesser als das spektrale Licht L1 aufweisen, ausgebildet werden. Das vergrößerte spektrale Licht L2 trifft auf dem Wafer W, der an dem Einspanntisch 24 gehalten ist, mit einem vorbestimmten Neigungswinkel (Auftreffwinkel) in einem zweidimensionalen Bereich auf, der durch die X-Richtung und die Y-Richtung an dem Wafer W definiert ist.
Das vergrößerte spektrale Licht L2, das auf dem Wafer W in dem zweidimensionalen Bereich mit einem vorbestimmten Neigungswinkel auftrifft, wird an beiden der oberen Oberfläche Wa des Wafers und der unteren Oberfläche Wb des Wafers W in diesem zweidimensionalen Bereich reflektiert, wodurch Umkehrlicht L3 erhalten wird. Das Umkehrlicht L3 wird als nächstes zu dem optischen Fokussiersystem 64 geführt. Das optische Fokussiersystem 64 ist aus einer dritten konvexen Linse 641 zum Fokussieren des Umkehrlichts L3, um den Strahldurchmesser des Umkehrlichts L3 zu reduzieren, in einer vierten konvexen Linse 642 zum Sammeln des Umkehrlichts L3, das durch die dritte konvexe Linse 641 in seinem Strahldurchmesser reduziert wurde, ausgebildet.
Folglich wird das Umkehrlicht L3 bezüglich seines Strahldurchmessers durch das optische Fokussystem 64 reduziert, um Umkehrlicht L4 auszubilden, dessen parallele Lichtstrahlen, einen kleineren Durchmesser als der des Umkehrlichts L3 aufweisen. Das Umkehrlicht L4 wird als nächstes durch einen Fotodetektionsbereich 652 in dem zweidimensionalen Bildsensor 65 empfangen. Dieser Fotodetektionsbereich 652 ist aus mehreren Pixeln ausgebildet, die in beide in der X-Richtung und der Y-Richtung angeordnet sind, wobei die mehreren Pixel so ausgebildet sind, dass sie dem zweidimensionalen Bereich an dem Wafer W entsprechen, auf dem das spektrale Licht L2 aufgebracht ist. Jedes Pixel gibt die Intensität von jeder Wellenlängenkomponente des Umkehrlichts L4 als eine spektrale Interferenzwellenform an, die in dem Speicherabschnitt 120 des Steuerungseinheit 10 gespeichert wird. Die spektrale Interferenzwellenform, die in dem Speicherabschnitt 120 gespeichert ist, wird mit jeder beispielhaften spektralen Interferenzwellenform verglichen, die in der Wellenformtabelle 140 gespeichert ist. Wenn die spektrale Interferenzwellenform, die in dem Speicherabschnitt 120 gespeichert ist, mit einer der mehreren beispielhaften spektralen Interferenzwellenformen, die in der Wellenformtabelle 140 gespeichert sind, zusammenfallen, wird die Dicke entsprechend der beispielhaften spektralen Interferenzwellenform als eine temporäre Dicke bestimmt. Die temporäre Dicke wird als nächstes mit cosθ multipliziert, wobei Θ ein Beugungswinkel des vergrößerten spektrale Lichts L2, das auf dem Wafer W aufgebracht und durch den Wafer W transmittiert wird, ist, wodurch eine tatsächliche Dicke an einer vorbestimmten Koordinatenposition des Wafers W bestimmt wird. Die Dicke, die durch den Dickenbestimmungsabschnitt 130 bestimmt wird, wird dann in dem Speicherabschnitt 120 gespeichert, sodass sie jeder Koordinatenposition des Wafers W entspricht.
Die Betätigung der Dickenmessvorrichtung 6 und der Laserbearbeitungsvorrichtung 1, welche die Dickenmessvorrichtung 6 beinhaltet, die wie oben ausgestaltet ist, wird jetzt detailliert beschrieben.
Beim Durchführen der Laserbearbeitung unter Verwendung der Laserbearbeitungsvorrichtung 1 wird ein Wafer W als ein plattenförmiges Werkstück, das bearbeitet werden soll, vorbereitet. Zum Beispiel ist der Wafer W aus Silizium ausgebildet und die vordere Seite des Wafers W ist durch mehrere sich kreuzende Teilungslinien aufgeteilt, um mehrere getrennte Bereiche auszubilden, an denen mehrere Bauelemente jeweils ausgebildet sind. Wie oben beschrieben ist der Wafer W durch das Schutzband T dem Ringrahmen F getragen.
Danach wird der Wafer W an der Vakuumeinspannung 25 des Einspanntischs 24 in der Halteeinheit 20 platziert und das Saugmittel (nicht dargestellt) wird betätigt, um den Wafer W an der Vakuumeinspannung 25 des Einspanntischs 24 unter einem Saugen zu halten. Danach werden die Klemmen betätigt, um den Ringrahmen F an dem Einspanntisch 24 zu fixieren. Danach werden der X-Bewegungsmechanismus 31 und der Y-Bewegungsmechanismus 32 betätigt, um eine vorbestimmte Position des Wafers W, der an dem Einspanntisch 24 gehalten ist, zu einer Position direkt unterhalb der Dickenmesseinheit 60 zu bewegen.
In dem Zustand, in dem der Einspanntisch 24, der den Wafer W hält, direkt unterhalb der Dickenmesseinheit 60 positioniert ist, wird die Dickenmessung durch die Dickenmesseinheit 60 begonnen. Beim Starten der Dickenmessung wird die weiße Lichtquelle 61 zuerst betätigt, um das weiße Licht L0, dass sichtbares Licht beinhaltet, das Wellenlängen von 400 bis 900 nm gut ausgeglichen aufweist, zu emittieren. Das weiße Licht L0, das durch die weiße Lichtquelle 61 emittiert wird, wird dazu gebracht, in das Dispersionsmittel 62 einzutreten. Das Dispersionsmittel 62 produziert Zeitunterschiede entsprechend den Wellenlängen der Lichtkomponenten des weißen Lichts L0, wodurch das spektrale Licht L1 generiert wird. Genauer gesagt, wie in 2 dargestellt, generiert das Dispersionsmittel 62 sequenziell das blaue Licht 1a, das grüne Licht 1b, das gelbe Licht 1c und das rote Licht 1d mit einem Zeitunterschied. D. h., dass die Lichtkomponente, welche einen Wellenlängenbereich von 400 nm aufweist, zuerst generiert wird, die Lichtkomponente, die einen Wellenlängenbereich von 500 nm aufweist, als zweites generiert wird, die Lichtkomponente, die einen Wellenlängenbereich von 600 nm aufweist, als drittes generiert wird, und die Lichtkomponente, die einen Wellenlängenbereich von 900 nm aufweist, als letztes generiert wird.
Danach wird das spektrale Licht L1, das von dem dem Dispersionsmittel 62 generiert wurde, zu dem optischen Vergrößerungssystem 63 geführt, um das vergrößerte spektrale Licht L2 zu generieren, dessen Strahldurchmesser vergrößert wird, und das kollimiert ist. Das vergrößerte spektrale Licht L2 wird auf einem zweidimensionalen Bereich R auf dem Wafer W aufgebracht, der an dem Einspanntisch 34 unter einem Saugen gehalten ist, mit einem vorbestimmten Neigungswinkel, wobei der zweidimensionale Bereich R durch die X-Koordinaten entlang der X-Richtung und die Y-Koordinaten entlang der Y-Richtung, wie in 4 dargestellt, definiert ist. Dieser zweidimensionale Bereich R wird jetzt detaillierter mit Bezug zu 4 beschrieben.
Wie durch die gestrichelten Linien in 4 dargestellt, ist der zweidimensionale Bereich R, der die gesamte Oberfläche der vorderen Seite des Wafers W beinhaltet, in mehrere Abschnitte A1 bis A4, B1 bis B4, C1 bis C4 und D1 bis D4 aufgeteilt. Jeder der Abschnitte A1 bis A4, jeder der Abschnitte B1 bis B4, jeder der Abschnitte C1 bis C4 und jeder der Abschnitte D1 bis D4 ist durch die X-Koordinaten entlang der X-Richtung und Y-Koordinaten entlang der Y Richtung definiert. In dem Fall, dass das vergrößerte spektrale Licht L2 auf dem Abschnitt A1 in dem zweidimensionalen Bereich R auf dem Wafer W aufgebracht wird, wird das vergrößerte spektrale Licht L2 auf dem Wafer W als ein im Wesentlichen elliptischer Bereich L2' aufgebracht, der durch den gestrichelt punktierte Linie in 4 dargestellt ist.
Wie in 4 dargestellt, ist der gesamte Abschnitt A1 in dem Bereich L2', in dem Licht aufgebracht wird, beinhaltet. Der Abschnitt A1 ist ferner in mehrere kleine Unterabschnitte aufgeteilt, die in X-Koordinaten und Y-Koordinaten angeordnet sind, wie in dem unteren Teil in 4 dargestellt (wie durch die Zahlen 11 bis 110 dargestellt). Entsprechend gibt die Unterabschnittinformation die Positionen dieser feinen Unterabschnitte in dem Abschnitt A1 bezüglich der X-Koordinaten und der Y-Koordinaten an. Jeder der anderen Abschnitte A2 bis A4, B1 bis B4, C1 bis C4 und D1 bis D4 ist ähnlich in mehrere feine Unterabschnitte aufgeteilt. Entsprechend kann eine vorbestimmte Position an dem Wafer W durch die X-Koordinaten und die Y-Koordinaten spezifiziert werden. Wie in 2 dargestellt, ist das vergrößerte spektrale Licht L2, das auf dem Wafer W aufgebracht wird, an beiden der oberen Oberfläche Wa des Wafers W und an der unteren Oberfläche Wb des Wafers W in dem Bereich L2', in dem Licht aufgebracht wird, aufgebracht, wodurch Umkehrlicht L3 erhalten wird. Das Umkehrlicht L3 wird als nächstes dazu gebracht, das optische Fokussystem 64 einzutreten. Das Umkehrlicht L3, das in das optische Fokussystem 64 eingetreten ist, wird bezüglich seines Strahldurchmessers reduziert und dann kollimiert, um das Umkehrlicht 4 zu erhalten. Das Umkehrlicht L4 wird als nächstes durch den Fotodetektionsbereich 652 des zweidimensionalen Bildsensors 65 detektiert.
Wie in 5 dargestellt beinhaltet der Fotodetektionsbereich 652 des zweidimensionalen Bildsensors 65 mehrere Pixel Nummer 11 bis Nummer 110, die jeweils den Unterabschnitten Nummer 11 bis Nummer 110, die in 4 dargestellt sind, entsprechen. Diese Pixel Nummer 11 bis Nummer 110 sind in den X-Koordinaten und den Y-Koordinaten entsprechend denen in jedem der Abschnitte A1 bis D4 des zweidimensionalen Bereichs R an dem Wafer W angeordnet. Entsprechend wird das Umkehrlicht L4, das an dem Unterabschnitt Nummer 110 in dem Abschnitt A1 des zweidimensionalen Bereichs R an dem Wafer W reflektiert wird, zum Beispiel durch den Pixel Nummer 110 des Fotodetektionsbereichs 652 detektiert. Folglich wird das Umkehrlicht L4, das an den Unterabschnitten 11 bis 110 in dem Abschnitt A1 reflektiert wird, durch die Pixel Nummer 11 bis Nummer 110 des Fotodetektionsbereichs 652 jeweils detektiert, weil die Pixel Nummer 11 bis Nummer 110 jeweils den Unterabschnitten Nummer 11 bis Nummer 110 entsprechen. Das Umkehrlicht L4, das durch die Pixel Nummer 11 bis Nummer 110 detektiert wird, ist Umkehrlicht, das durch Reflexion des vergrößerten spektralen Lichts L2 an der oberen Oberfläche Wa des Wafers W und der unteren Oberfläche Wb des Wafers W erhalten wird. Entsprechend wird die Intensität des Umkehrlichts L4, das Wellenlängenkomponenten aufweist, die durch jeden Pixel mit einem Zeitunterschied detektiert werden, als eine spektrale Interferenzwellenform H ausgegeben, die in 6 dargestellt ist. Die spektrale Interferenzwellenform H, die von jedem Pixel ausgegeben wird, wird zu der Steuerungseinheit 10 übertragen. Die spektralen Interferenzwellenformen H, die jeweils den Pixeln Nummer 11 bis Nummer 110 entsprechen, werden in dem Speicherabschnitt 120 der Steuerungseinheit 10 gespeichert.
Jetzt wird da die Prozedur des Berechnens der Dicke unter Verwendung des Dickenbestimmungsabschnitts 130 entsprechend den spektrale Interferenzwellenformen H, die in dem Speicherabschnitt 120 gespeichert sind, beschrieben. Es wird angenommen, dass die spektrale Interferenzwellenform H, die in 6 dargestellt ist, eine spektrale Interferenzwellenform ist, die von den Pixel Nummer 110 in dem Fotodetektionsbereich 652, der in 5 dargestellt ist, ausgegeben wurde. In diesem Fall bestimmt der Dickenbestimmungsabschnitt 130, dass die Dicke des Unterabschnitts Nummer 110 in dem Abschnitt A1 des Wafers W dem Pixel Nummer 110 entspricht. In diesem Fall vergleicht der Dickenbestimmungsabschnitt 130 die spektrale Interferenzwellenform H, die von dem Pixel Nummer 110 gesendet wurde und in dem Speicherabschnitt 120 gespeichert wurde, mit jeder beispielhaften spektralen Interferenzwellenform, die die in der Wellenformtabelle 140 gespeichert wurde und bestimmt dann, ob die spektrale Interferenzwellenform H mit jeder spektralen Interferenzwellenform zusammenfällt oder nicht. Genauer gesagt wird die spektrale Interferenzwellenform mit jeder beispielhaften spektralen Interferenzwellenform verglichen, um die beispielhafte spektrale Interferenzwellenform zu bestimmen, welche die größte Übereinstimmung bezüglich Form und Phase aufweist. In dieser bevorzugten Ausführungsform wird bestimmt, dass die spektrale Interferenzwellenform H, die von Pixel Nummer 110 ausgegeben wurde, mit einer spektralen Interferenzwellenform S zusammenfällt, die in der Wellenformtabelle 140 gespeichert ist, mit der größten Übereinstimmung, wie in 3 dargestellt. Die beispielhafte spektrale Interferenzwellenform S, die in der Wellenformtabelle 140 gespeichert ist, entspricht einer Dicke von 355 µm, sodass der Dickenbestimmungsabschnitt 130 bestimmen kann, dass die Dicke von 355 µm die detektierte Dicke entsprechend dem Unterschied des optischen Pfades zwischen dem Licht, das an der oberen Oberfläche Wa des Wafers W reflektiert wurde und dem Licht, das an der unteren Oberfläche Wb des Wafers W in dem Abschnitt Nummer 110 des Abschnitts A1 reflektiert wurde, ist. Wie in 7 dargestellt, ist dieser Unterschied des optischen Pfades durch einen optischen Pfad des vergrößerten spektralen Lichts L2 ausgebildet, das in den Wafer W mit einem vorbestimmten Winkel Θ' eingetreten ist. Zu diesem Zeitpunkt läuft das vergrößerte spektrale Licht L2, das auf dem Wafer W aufgebracht wurde, mit einem vorbestimmten Winkel Θ' in dem Wafer mit einem Brechungswinkel Θ. Danach wird das vergrößerte spektrale Licht L2 an der unteren Oberfläche Wb des Wafers W reflektiert, um das Umkehrlicht L3 zu erhalten. Entsprechend ist die Dickeninformation (355 µm), die durch die spektrale Interferenzwellenform H erhalten wurde, und die beispielhafte spektrale Interferenzwellenform S durch das Licht gegeben, das sich in dem Wafer W mit dem Brechungsindex Θ ausbreitet. D. h., dass die Dickeninformation, die oben erhalten wurde, nicht die tatsächliche Dicke des Wafers W ist. Entsprechend ist eine optische Pfadlänge D (355 µm) des Lichts, das sich in dem Wafer W mit einem Brechungswinkel Θ ausbreitet, als eine temporäre Dicke D gesetzt. Wenn angenommen wird, dass der Brechungswinkel Θ 20° ist, kann eine tatsächliche Dicke D' entsprechend einer temporären Dicke D (355 µm) wie folgt bestimmt werden: $D' = D \times cos 20 ° \approx 333.6 μ m$
Informationen bezüglich der tatsächlichen Dicke D', wie oben beschrieben, werden in dem Speicherabschnitt 120 gespeichert. Darüber hinaus werden auch weitere Informationen bezüglich der X-Koordinaten und der Y-Koordinaten zum Bestimmen des Unterabschnitts 110 des Abschnitts A1 in dem Speicherabschnitt 120 gespeichert. Ähnlich wird auch eine Entscheidung über andere Unterabschnitte Nummer 11 bis Nummer 109 in dem Abschnitt A1 durchgeführt und eine Information bezüglich der tatsächlichen Dicke D' in jedem Unterabschnitt, der erhalten wurde, wird in dem Speicherabschnitt 120 gespeichert. Darüber hinaus wird eine Information bezüglich der X-Koordinaten und der Y-Koordinate zum Bestimmen der Dicke in jedem Unterabschnitt in dem Speicherabschnitt 120 gespeichert.
Wie oben beschrieben, beinhaltet die Dickenmessvorrichtung 6 das Dispersionsmittel 62 zum Herstellen eines Zeitunterschieds entsprechend der Wellenlänge der Lichtkomponente des weißen Lichts L0, wodurch das spektrale Licht L1 generiert wird. Entsprechend können die spektralen Interferenzwellenformen, die entsprechend den Dicken der Unterabschnitte, die jeden Abschnitt an dem Wafer W ausbilden, gleichzeitig erhalten werden. Entsprechend kann eine Bestimmung der Dicken von allen Unterabschnitten Nummer 11 bis Nummer 110 gleichzeitig durchgeführt werden. D. h., dass die Dicken in einem großen Bereich des Wafers W effizient gleichzeitig gemessen werden können.
Entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren können die Dicken von allen Unterabschnitten Nummer 11 bis Nummer 110, die den Abschnitt A1 ausbilden, schnell und effizient bestimmt werden. Nach dem Speichern der Dicke für jeden Unterabschnitt in dem Abschnitt A1 in dem Speicherabschnitt 120 wird der Bewegungsmechanismus 30 betätigt, um den Einspanntisch 24 an der Position direkt unterhalb der Dickenmesseinheit 60 zu positionieren, sodass der Abschnitt A2, der benachbart zu dem Abschnitt A1 ist, in dem Bereich L2', auf dem Licht aufgebracht wird, des vergrößerten spektrale Lichts L2 gesetzt ist. Danach wird die Bestimmung der Dicke des Abschnitts A2 in einer Weise ähnlich zu der obigen Bestimmung der Dicke des Abschnitts A1 durchgeführt. Der Abschnitt A2 besteht auch aus Unterabschnitten Nummer 11 bis Nummer 110 und die Dicken der Unterabschnitte Nummer 11 bis Nummer 110 in dem Abschnitt A2 können schnell bestimmt werden und dann in dem Speicherabschnitt 120 gespeichert werden. Ähnlich wird die Bestimmung auch für die anderen Abschnitte A3 bis A4, B1 bis B4, C1 bis C4 und D1 bis D4 durchgeführt werden. Folglich kann die Dicke des Gesamten des zweidimensionalen Bereichs R des Wafers W effizient bestimmt und dann in dem Speicherabschnitt 120 in der Steuerungseinheit 10 gespeichert werden.
Nach dem Messen der Dicke des gesamten zweidimensionalen Bereichs R des Wafers W wird eine modifizierte Schicht als ein Teilungsstartpunkt in dem Wafer W entlang jeder Teilungslinie in der folgenden Weise ausgebildet. Genauer gesagt wird das Ausrichtungsmittel 50 in der Laserbearbeitungsvorrichtung 1, die in 1 dargestellt ist, betätigt, um eine Ausrichtung zwischen der Bearbeitungsposition des Wafers W und der Aufbringposition des Laserstrahls durch die Laserstrahlaufbringungseinheit 40 durchzuführen. Nach dem Durchführen der Ausrichtung wird der Wafer W direkt unterhalb des Fokusmittels 42 positioniert und die Laserstrahlaufbringungseinheit 40 wird gestartet. D. h., dass ein Laserstrahl, der eine Transmissionswellenlänge in dem Wafer W aufweist, von dem Laseroszillator (nicht dargestellt), der in der Laserstrahlaufbringungseinheit 40 bereitgestellt ist, generiert wird. Zu diesem Zeitpunkt ist der Fokuspunkt des Laserstrahls in dem Wafer W mit einer vorbestimmten Tiefe unterhalb einer vorbestimmten Teilungslinie gesetzt. Danach wird der X-Bewegungsmechanismus 31 betätigt, um den Einspanntisch 24 in der X-Richtung mit einer vorbestimmten Zufuhrgeschwindigkeit zu bewegen, sodass der Laserstrahl entlang dieser vorbestimmten Teilungslinie aufgebracht wird, um dadurch eine modifizierte Schicht in dem Wafer W entlang dieser vorbestimmten Teilungslinie auszubilden. Wie oben beschrieben, wird die Dicke in jedem Unterabschnitt des zweidimensionalen Bereichs R durch die X und Y-Koordinatenposition an dem Wafer W, der an dem Einspanntisch 24 gehalten ist, definiert, vorher gemessen und in dem Speicherabschnitt 120 gespeichert. Entsprechend kann gemäß der Dickeninformation, die in dem Speicherabschnitt 120 gespeichert ist, der Fokuspunkt des Laserstrahls in dem Wafer W an einer vorbestimmten Position basierend auf der oberen Oberfläche Wa gesetzt werden. Die gesamte Laserstrahlaufbringungseinheit 40, der X-Bewegungsmechanismus 31, der Y-Bewegungsmechanismus 32 und das Drehantriebsmittel (nicht dargestellt) zum Drehen des Einspanntischs 24 und dergleichen werden durch die Steuerungseinheit 10 gesteuert, um dadurch mehrere modifizierte Schichten als Teilungsstartpunkte in dem Wafer W entlang allen sich kreuzenden Teilungslinien jeweils auszubilden.
Zum Beispiel kann die Laserbearbeitungen zum Ausbilden der modifizierten Schichten in dem Wafer W unter Verwendung der Laserstrahlaufbringungseinheit 40 unter den folgenden Bedingungen durchgeführt werden.

Wellenlänge: 1064 nm
durchschnittliche Leistung: 1 W
Wiederholungsfrequenz: 100 kHz
Pulsbreite 1 ns
Spottdurchmesser 1 µm
Zufuhrgeschwindigkeit 100 mm/s

Entsprechend dieser bevorzugten Ausführungsform wird die Dicke von jedem Unterabschnitt des zweidimensionalen Bereichs R, wie durch die X und Y-Koordinatenpositionen an dem Wafer W, der an dem Einspanntisch 24 gehalten ist, definiert, vorher effizient gemessen und in dem Speicherabschnitt 120 gespeichert. Entsprechend durch Anwenden der Dickeninformation, die in dem Speicherabschnitt 120 der Laserbearbeitungsvorrichtung 1 gespeichert ist, wird die modifizierte Schicht in dem Wafer W mit einer vorbestimmten Tiefe entlang jeder Teilungslinie ausgebildet. D. h., dass die Laserbearbeitung unter Verwendung der Laserbearbeitungsvorrichtung 1 effizient durchgeführt werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben bevorzugte Ausführungsform beschränkt, sondern verschiedene Modifikationen können gemacht werden. In der obigen bevorzugten Ausführungsform wird das weiße Licht L0, das von der weißen Lichtquelle 61 emittiert wird, in der Dickenmesseinheit 60 entsprechend der Wellenlänge durch das Dispersionsmittel 62 aufgefächert, um das spektrale Licht L1 zu erhalten. Das spektrale Licht L1 wird als nächstes bezüglich seines Strahldurchmessers durch das optische Vergrößerungssystem 63 ausgedehnt, um das vergrößerte spektrale Licht L2 als einen kollimierten Strahl zu erhalten. Das vergrößerte spektrale Licht L2 wird auf dem zweidimensionalen Bereich R des Wafers W aufgebracht, um das Umkehrlicht L3 zu erhalten. Das Umkehrlicht L3 wird als nächstes bezüglich des Strahldurchmessers durch das optische Fokussystem 64 reduziert, um das untere Licht L4 zu erhalten. Das Umkehrlicht L4 wird als nächstes durch den zweidimensionalen Bildsensor 65 detektiert, um die Dicke des Wafers W zu messen. Als eine Modifikation können das optische Vergrößerungssystem 43 und das optische Fokussystem 64 ausgelassen werden. In diesem Fall kann das spektrale Licht L1, das durch das Dispersionsmittel 62 generiert wird, direkt auf dem Wafer W aufgebracht werden und das Umkehrlicht L3 kann durch den zweidimensionalen Bildsensor 65 detektiert werden. Ferner wird in der obigen bevorzugten Ausführungsform der zweidimensionale Bereich R des Wafers W in sechszehn Abschnitte geteilt (d. h. A1 bis A4, B1 bis B4, C1 bis C4 und D1 bis D3) und das vergrößerte spektrale Licht L2 wird ausgebildet und auf dem Wafer W durch das optische Vergrößerungssystem 63 ausgebildet und aufgebracht, sodass es jedem Abschnitt des zweidimensionalen Bereichs R entspricht, wodurch die Dicke des Wafers W in jedem Abschnitt bestimmt wird. Als eine Modifikation kann der Bereich (Fläche) von jedem Abschnitt geeignet entsprechend der Größe des Wafers W und der Anzahl der Punkte (Abschnitte) verändert werden, wo die Dicke gemessen werden soll. Ferner in Übereinstimmung mit dieser Änderung kann die Vergrößerung des optischen Vergrößerungssystems 63 geeignet angepasst werden.
Ferner in der obigen bevorzugten Ausführungsform wird die Dickenmessvorrichtung 6 in der Laserbearbeitungsvorrichtung 1 zum Ausbilden einer modifizierten Schicht in dem Wafer entlang jeder Teilungslinie angewendet. Als eine Modifikation kann die vorliegende Erfindung in jeder Bearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines plattenförmigen Werkstücks eingesetzt werden. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung in einer Vorrichtung zum Schleifen oder Polieren der Oberfläche des plattenförmigen Werkstücks, einer Laserbearbeitungsverfahren zum Durchführen einer Ablation an dem plattenförmigen Werkstück, in dem Zustand, in dem der Fokuspunkt des Laserstrahls an der Oberfläche des plattenförmigen Werkstücks gesetzt ist, einer Teilungsvorrichtung zum Schneiden des plattenförmigen Werkstücks unter Verwendung einer Schneidklinge oder dergleichen eingesetzt werden. Folglich kann die vorliegende Erfindung bei jeder Bearbeitungsvorrichtung eingesetzt werden, welche eine Information bezüglich der Dicke des plattenförmigen Werkstücks benötigt, sodass die vorliegende Erfindung zu einer Verbesserung der Bearbeitungseffizienz beitragen kann.
Ferner, während die Dickenmessvorrichtung in der Laserbearbeitungsvorrichtung 1 in der obigen bevorzugten Ausführungsform beinhaltet ist, kann die Dickenmessvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung unabhängig von der Bearbeitungsvorrichtung sein. In diesem Fall kann die Dickeninformation, die durch die Dickenmessvorrichtung gemessen und gespeichert wurde, geeignet zu der Bearbeitungsvorrichtung beim Bearbeiten des Werkstücks übertragen werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Der Umfang der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert und alle Änderungen und Modifikationen, die in das Äquivalente des Umfangs der Ansprüche fallen, werden dadurch durch die Erfindung umfasst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012021916 [0004, 0006]
JP 2011122894 [0005, 0006]

Claims

Dickenmessvorrichtung zum Messen einer Dicke eines plattenförmigen Werkstücks, das eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche aufweist, umfassend: einen Einspanntisch zum Halten des Werkstücks; und eine Dickenmesseinheit, welche die Dicke des Werkstücks, das an dem Einspanntisch gehalten ist, in einer nicht-kontaktierenden Weise misst, wobei die Dickenmesseinheit beinhaltet: eine weiße Lichtquelle zum Emittieren von weißem Licht ein Dispersionsmittel, das Zeitunterschiede entsprechend den Wellenlängen der Lichtkomponenten des weißen Lichts, das durch die weiße Lichtquelle emittiert wird, herstellt, wodurch spektrales Licht generiert wird, wobei das spektrale Licht, das durch das Dispersionsmittel generiert wird, auf einem zweidimensionalen Bereich an dem Werkstück, das an dem Einspanntisch gehalten ist, mit einem vorbestimmten Neigungswinkel aufgebracht wird, wobei der zweidimensionale Bereich aus mehreren Abschnitten ausgebildet ist, die durch X-Koordinaten und Y-Koordinaten definiert sind, einen zweidimensionaler Bildsensor, der einen Fotodetektionsbereich zum Detektieren von Umkehrlicht aufweist, das durch Reflektieren des spektrale Lichts an der oberen Oberfläche des Werkstücks und der unteren Oberfläche des Werkstücks erhalten wird, wobei der Fotodetektionsbereich mehrere Pixel beinhaltet, die durch X-Koordinaten und Y-Koordinaten definiert sind, sodass sie den X-Koordinaten und den Y-Koordinaten, welche die mehreren Abschnitte des zweidimensionalen Bereichs an dem Werkstück definieren, jeweils entsprechen, einen Speicherabschnitt zum Speichern der Intensität des Umkehrlichts, das durch die mehreren Pixel detektiert wird, entsprechend einer Wellenlänge mit einem Zeitunterschied, wobei die Intensität des Umkehrlichts, das durch jeden Pixel detektiert wird, als eine spektrale Interferenzwellenform gespeichert wird, und eine Wellenformtabelle, die vorher mehrere Arten beispielhafter spektraler Interferenzwellenformen speichert, die jeweils verschiedenen Dicken des Werkstücks entsprechen, und einen Dickenbestimmungsabschnitt zum Bestimmen einer Dicke an einer X-Y-Koordinatenposition in dem zweidimensionalen Bereich des Werkstücks, wobei der Dickenbestimmungsabschnitt die Dicke als eine tatsächliche Dicke durch Vergleichen der spektralen Interferenzwellenform, die in dem Speicherabschnitt gespeichert ist, mit jeder beispielhaften spektralen Interferenzwellenform, die in der Wellenformtabelle gespeichert ist, als nächstes Bestimmen einer Dicke entsprechend der beispielhaften spektralen Interferenzwellenform, die mit der spektralen Interferenzwellenform zusammenfällt, als eine temporäre Dicke, und als nächstes Multiplizieren der temporäre Dicke mit cosΘ, wobei Θ ein Brechungswinkel des spektralen Lichts, das auf der oberen Oberfläche des Werkstücks aufgebracht wird und in dem Werkstück zu der unteren Oberfläche davon sich ausbreitet, ist, bestimmt.
Dickenmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Dickenmesseinheit ferner beinhaltet ein optisches Vergrößerungssystem, das zwischen dem Dispersionsmittel und dem Werkstück, das an dem Einspanntisch gehalten ist, zum Vergrößern des Strahldurchmessers des spektralen Lichts, das durch das Dispersionsmittel generiert wird, eingefügt ist, und ein optisches Fokussiersystem zum Reduzieren eines Strahldurchmessers des Umkehrlichts, das von dem Werkstück, das an dem Einspanntisch gehalten ist, reflektiert wurde, und dann Führen des Umkehrlichts zu dem zweidimensionalen Bildsensor.
Dickenmessvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die weiße Lichtquelle aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Superlumineszenz-Diodenlampe, einer verstärkten spontanen Emissionslampe, einer Superkontinuumslampe, einer Licht emittierenden Diodenlampe, eine Halogenlampe, einer Xenonlampe, einer Quecksilberlampe und einer Metallhalidlampe besteht.