JP2004226178A - 分光式厚さ計測装置。 - Google Patents

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Yoshio Ichikawa
芳男 市川
Susumu Nakatani
進 中谷
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Abstract

【課題】略20μ程度以上の厚さで裏面に保護テープが張られてなるシリコンウエハ等の非透明被測定物の厚みを非接触で計測することができ且つ光源が超寿命の分光式厚み計測装置を提供するにある。
【解決手段】分光式厚み測定装置1は900〜1200ナノメータ程度の近赤外線2を該2が透過するが可視的には非透明である20μ程度〜400μ程度の厚みのシリコンウエハからなる被測定物3に照射すし、その反射光を分光計測するようになっている。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は主にシリコンウエハの厚み計測に最適な分光式厚み計測装置に関する。
【0002】
【従来技術】
従来、ハロゲンラップを照射部とした可視光線を照射して0.05ミクロン〜0.5ミクロンの極薄シリコンウエハ(主に成長した結晶)の反射光を分光してその厚みを計測する分光式厚み計測装置が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来技術は、0.05μ〜0.5μの極薄のシリコンウエハの厚みを計測するためにハロゲンランプからの可視光線を該シリコンウエハに照射して、表面及び裏面らかの計測に必要な強さの反射光を得て分光しその分光情報により該シリコンウエハの厚みを計測するものであるが、700μ程度の厚さに切断形成されて裏面に保護テープの張られたシリコンウエハを切削して形成した、100μとか200μなどの保護テープ付きの厚みのあるシリコンウエハの厚みを計測しようとしても、シリコンウエハに照射された前記可視光線がシリコンウエハの裏面にまで到達せず、このため裏面からの反射光が得られず厚みが計測できないものであった。
また、ハロゲンランプは2000時間程度の寿命しかなく、ランプの交換を行わなければならず管理が煩雑であるという欠点があった。
このため例えば、700ミクロン程度で提供されるシリコンウエハ原盤を切削してその厚みを所望する例えば20μ〜50μ程度の厚みのシリコンウエハ板を形成するには、接触式の計測装置で計測しなければならず、保護テープ付きのものは特に正確な厚みが得られないという問題を持つものであった.
【0004】
本発明は以上のような従来技術の欠点に鑑み、略20μ程度以上の厚さで裏面に保護テープが張られてなるシリコンウエハ等の非透明被測定物の厚みを非接触で計測することができ且つ光源が超寿命の分光式厚み計測装置を提供するにある。
【0005】
本発明の前記並びにそのほかの新規な特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。
ただし、図面はもっぱら解説のためであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は略900〜1200ナノメータ程度の近赤外線を該近赤外線が透過するが可視的には非透明であるシリコンウエハなどの被測定物に照射する発光ダイオードなどを光源とする照射部と、前記被測定物の表面反射光と裏面反射光を受光して分光する分光部と、この分光部から放射される分光を検出するCCD素子などの分光検出部と、この分光検出部で検出された分光情報をFFT計算して前記被測定部の厚さを算出する演算部とで分光式厚さ計測装置を構成している。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態により、本発明を詳細に説明する。
【0008】
図1ないし図5に示す本発明の第1の実施の形態において1は分光式厚み計測装置であって、この分光式厚み測定装置1は900〜1200ナノメータ程度の近赤外線2を該2が透過するが可視的には非透明である20μ程度〜400μ程度の厚みのシリコンウエハからなる被測定物3に照射する照射部4と、この照射部4に近赤外線2を光ファイバー13により供給する発光ダイオードからなる光源14と、被測定物3からの表面反射光5と裏面反射光12を検出するハーフミラーを有する反射光検出部6と、この反射光検出部6で検出した表面反射光5と裏面反射光12をミラー7に送る光ファイバー22と、ミラー7から反射された表面反射光5と裏面反射光12を受光して分光するグレーティングプリズムからなる分光部8と、この分光部8から放射される分光9を検出するCCD素子などの分光検出部10と、この分光検出部10で検出された分光情報11をFFT計算して被測定部3の厚さdを算出する演算部20とからなっている。被測定物3の裏面には保護テープ21が張られている。
本装置1はシリコンウエハの厚さを片面より非接触にて測定するユニットである。1つの光源で表面及び裏面の反射光を利用しウエハの厚さを測る為ため、裏面の保護テ−プ等の影響がなく、屈折率が判明しているものでは絶対的な厚さを測定することが出来る。
また、以下の実施の形態に示すようなモジュ−ル化することにより、必要最低限のモジュ−ル部を既存の装置に組み込んで、電源供給により通信コマンドで制御、測定の操作できる。
その測定原理および計算方法は図 に示す通りである。
本装置1による接触式との比較データを図3ないし図5に示している。
【0010】
【発明の異なる実施の形態】
次に、図6および図7に示す本発明の異なる実施の形態につき説明する。これらの発明の異なる実施の形態の説明に当たって、前記本発明の第1の実施の形態と同一構成部分は同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【0011】
図7および図8に示す本発明の第2の実施の形態において、前記第1の実施の形態と主に異なる点は、ミラー7、分光部8および分光検出部10を一つのボックスに収め分光部8からの分光をさらにミラー16に反射させてCCD素子からなる分光検出部10にした、外光を遮断した光学系制御ボックス15を設けた点にある。
分光式厚み測定装置17は制御盤18に光学系制御ボックス15を設けその中に照射部4から近赤外線2を入射させる。そのとき光ファイバー22の径によって光の量が決まるがその後、一度ミラー7に当たり、グレーティングと呼ばれる回折格子(プリズム)からなる分後部8に当たり、これにより分光する。その時分散した光はまたミラー16に当たり、光検出部10に情報として振り分けられて変換されるようになっている。
【0012】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
【0013】
略900〜1200ナノメータ程度の近赤外線を照射光としたことにより、従来の可視光線では計測不可能であった、従来のものより遥かに厚みのあるシリコンウエハの裏面からの計測可能な反射光を得ることができ、現在出願人が入手できる発光ダイオードの光源強さでは厚さ20μ程度〜400μ程度のシリコンウエハの厚みを被接触で計測で、且つ、光源を発光ダイオードにしたので光源の長寿命化を実現した分光式厚さ計測装置を実現するという効果を得ることができる。
これにより、例えば700ミクロン程度で提供されるシリコンウエハ原板を400μm以下に切削してその厚みを非接触で正確に計測し、あと何ミクロン切削すると所望する例えば20μm〜50μm程度の厚みにできるか計測することが可能となり、のシリコンウエハの切削加工を効率よく且つ高精度に加工することを可能とできるという効果をもたらすものである。
当然より強力な近赤外線を照射する強力光源LEDが存在しあるいは開発されるならば、より厚いシリコンウエハの厚み測定も可能となる。例えば、800μm以上を測定できるようになるなら、シリコンウエハの原盤の厚みを測定し、後何ミクロン切削すると所望の厚みを得ることができるかわかるので、一回の切削操作により所望の厚みのシリコンウエハを形成することが可能となり生産性の向上をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の装置概念図。
【図2】本発明の第1の実施の形態の測定原理説明図。
【図3】比較測定値データ。
【図4】比較測定値データ。
【図5】比較測定値データ。
【図6】本発明の第2の実施の形態の装置概念図。
【図7】本発明の第2の実施の形態の光学系制御ボックス構成図。
【符号の説明】
1:分光式厚み計測装置、
2:近赤外線、
3:被測定物、
4:照射部、
5:表面反射光、
6:反射光検出部、
7:ミラー、
8:分光部、
9:分光、
10:分光検出部、
11:分光情報、
12:裏面反射光、
13:光ファイバー、
14:光源、
15:光学系制御ボックス、
16:ミラー、
17:分光式厚み測定装置、
18:制御盤、
19:ボックス本体
20:演算部、
21:保護テープ、
22:光ファイバー。

Claims (3)

  1. 略900〜1200ナノメータ程度の近赤外線を該近赤外線が透過するが可視的には非透明であるシリコンウエハなどの被測定物に照射する発光ダイオードなどを光源とする照射部と、
    前記被測定物の表面反射光と裏面反射光を受光して分光する分光部と、
    この分光部から放射される分光を検出するCCD素子などの分光検出部と、
    この分光検出部で検出された分光情報をFFT計算して前記被測定部の厚さを算出する演算部とからなることを特徴とする分光式厚さ計測装置。
  2. 被測定物が厚さ略20μ以上のシリコンウエハであること特徴とする請求項1記載の分光式厚さ計測装置。
  3. 照射部が発行ダイオードであることを特徴とする請求項1、2いずれか記載の分光式厚さ計測装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009500851A (ja) * 2005-07-05 2009-01-08 マットソン テクノロジー インコーポレイテッド 半導体ウェハの光学的特性を求めるための方法およびシステム
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