JP2011033372A - 変位計の測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被測定物の表面に設けられた透光部材を介して被測定物の変位を測定する場合であっても高精度に測定することができる変位計の測定方法の提供。
【解決手段】変位計１は、被測定物としての半導体ウェハ２に向かって光を射出するとともに、半導体ウェハ２にて反射される光を受光することで半導体ウェハ２の変位を測定するものである。半導体ウェハ２の表面には、透光性を有する平面状のダイシングテープ３が設けられている。変位計１にて半導体ウェハ２の変位を測定する場合には、まず、ダイシングテープ３の屈折率と略同一の屈折率を有する液体４を、ダイシングテープ３の表面に塗布する。そして、液体４、及びダイシングテープ３を介して半導体ウェハ２の変位を測定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、変位計の測定方法に関し、特に非接触で被測定物の変位を測定する変位計の測定方法に関する。

従来、被測定物に向かって光を射出するとともに、被測定物にて反射される光を受光することで被測定物の変位を測定する変位計が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の変位センサ（変位計）は、半導体レーザと、半導体レーザから射出された光を被測定物に向かって集光させる対物レンズと、被測定物の表面にて反射される光を結像させる結像レンズと、結像レンズにて結像される光を通過させる２つのピンホールと、各ピンホールを透過した光を受光する２つの受光素子とを備え、各受光素子にて受光される光の強度に基づいて、被測定物の変位を測定している。
ところで、半導体の製造工程では、半導体ウェハの表面にダイシングテープと呼ばれる透光性を有する粘着テープを貼り付けてフレーム部材に固定するダイシング工程という製造工程がある。そして、このダイシング工程において、ダイシングテープを半導体ウェハに貼り付けた状態で変位計を用いて半導体ウェハの変位を測定したいという要望がある。

図２は、変位計１にて半導体ウェハ２の変位を測定している状態を示す模式図である。
変位計１は、図２（Ａ）に示すように、半導体ウェハ２に向かって光を射出するとともに、半導体ウェハ２にて反射される光を受光することで半導体ウェハ２の変位を測定するものである。なお、図２では、変位計１から射出される光を破線で示している。
半導体ウェハ２の表面には、透光性を有する平面状のダイシングテープ３（透光部材）が設けられている。
ダイシングテープ３の屈折率は、約１．４６〜１．５５であり、素材として塩化ビニルや、ポリオレフィンなどが用いられている。
変位計１から半導体ウェハ２に向かって射出される光は、ダイシングテープ３を介して半導体ウェハ２の表面にて反射される。そして、変位計１は、半導体ウェハ２の表面にて反射される光を受光することで半導体ウェハ２の変位を測定する。

特開２００２−１４０１１５号公報

しかしながら、ダイシングテープ３の表面は、滑らかな平面ではないので、図２（Ｂ）に示すように、変位計１から半導体ウェハ２に向かって射出される光は、拡散などの影響によって乱されることになる。したがって、変位計１の測定精度が低下するという問題がある。

図３は、ダイシングテープ３の表面が滑らかな平面である場合と、滑らかな平面ではない場合とを比較する図である。なお、図３では、ダイシングテープ３の表面が滑らかな平面である場合を左図に示し、滑らかな平面ではない場合を右図に示している。
変位計１にて半導体ウェハ２の変位を測定する場合には、図３左図に示すように、まず、変位計１にてダイシングテープ３の表面の位置Ｚ_１を測定する。そして、変位計１にて半導体ウェハ２の表面の位置を測定する。ここで、ダイシングテープ３は、屈折率ｎ_Ｔを有しているので、変位計１にて測定される半導体ウェハ２の表面の位置は見かけの位置Ｚ_２´となる。そこで、ダイシングテープ３の屈折率ｎ_Ｔを用いて以下の式（１）によって半導体ウェハ２の表面の位置Ｚ_２を算出する。

Ｚ_２＝Ｚ_１−ｎ_Ｔ・（Ｚ_１−Ｚ_２´） ・・・・・（１）

ここで、図３右図に示すように、ダイシングテープ３の表面が滑らかな平面ではない場合には、変位計１にて測定されるダイシングテープ３の表面の位置Ｚ_１には、バラつきが発生する。具体的に、ダイシングテープ３の表面における凹凸の高低差をｄとすると、変位計１にて測定されるダイシングテープ３の表面の位置Ｚ_１には、以下の式（２）に示すバラつきが発生する。

δＺ_１＝｜ｄ｜ ・・・・・（２）

また、変位計１にて測定される見かけの位置Ｚ_２´には、以下の式（３）に示すバラつきが発生する。

δＺ_２´＝｜（１−１／ｎ_Ｔ）・ｄ｜ ・・・・・（３）

したがって、前述した式（１）によって算出される半導体ウェハ２の表面の位置Ｚ_２には、以下の式（４）に示すバラつきが発生する。

δＺ_２＝｜（１−ｎ_Ｔ）・δＺ_１｜＋｜ｎ_Ｔ・δＺ_２´｜ ・・・・・（４）

具体的に、例えば、ダイシングテープ３の屈折率ｎ_Ｔを１．５４とし、ダイシングテープ３の表面における凹凸の高低差ｄを５μｍとすると、半導体ウェハ２の表面の位置Ｚ_２でのバラつきδＺ_２は、約５．４μｍとなる。

本発明の目的は、被測定物の表面に設けられた透光部材を介して被測定物の変位を測定する場合であっても高精度に測定することができる変位計の測定方法を提供することにある。

本発明の変位計の測定方法は、被測定物に向かって光を射出するとともに、前記被測定物にて反射される光を受光することで前記被測定物の変位を測定する変位計の測定方法であって、前記被測定物の表面には、透光性を有する平面状の透光部材が設けられ、前記透光部材の屈折率と略同一の屈折率を有する液体を、前記透光部材の表面に塗布する塗布工程と、前記液体、及び前記透光部材を介して前記被測定物の変位を測定する測定工程とを備えることを特徴とする。

このような測定方法によれば、塗布工程にて液体が透光部材の表面に塗布されることによって、透光部材の表面は滑らかな平面となるので、変位計から被測定物に向かって射出される光が拡散などの影響によって乱されることを抑制することができる。また、液体は、透光部材の屈折率と略同一の屈折率を有しているので、測定工程にて液体、及び透光部材を介して被測定物の変位を測定する場合であっても変位計から被測定物に向かって射出される光が屈折などの影響によって乱されることを抑制することができる。したがって、変位計は、被測定物の表面に設けられた透光部材を介して被測定物の変位を測定する場合であっても高精度に測定することができる。

本発明の一実施形態に係る変位計の測定方法を示す模式図。 変位計にて半導体ウェハの変位を測定している状態を示す模式図。 ダイシングテープの表面が滑らかな平面である場合と、滑らかな平面ではない場合とを比較する図。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る変位計１の測定方法を示す模式図である。
変位計１は、図１に示すように、被測定物としての半導体ウェハ２に向かって光を射出するとともに、半導体ウェハ２にて反射される光を受光することで半導体ウェハ２の変位を測定するものである。
半導体ウェハ２の表面には、透光性を有する平面状のダイシングテープ３（透光部材）が設けられている。

変位計１にて半導体ウェハ２の変位を測定する場合には、まず、ダイシングテープ３を介して半導体ウェハ２の変位を予備測定する（予備測定工程）。
次に、ダイシングテープ３の屈折率ｎ_Ｔと略同一の屈折率ｎ_Ｌを有する液体４を、ダイシングテープ３の表面に塗布する（塗布工程）。なお、本実施形態では、液体４の屈折率は、約１．３３〜１．５１であり、例えば、水、グリセリン、アニソール、及びイマージョンオイルなどが用いられる。
そして、液体４、及びダイシングテープ３を介して半導体ウェハ２の変位を測定する（測定工程）。以下、予備測定工程、及び測定工程について具体的に説明する。

予備測定工程では、前述した図３左図に示すように、まず、変位計１にてダイシングテープ３の表面の位置Ｚ_１を測定する。そして、変位計１にて半導体ウェハ２の表面の位置を測定する。ここで、ダイシングテープ３は、屈折率ｎ_Ｔを有しているので、変位計１にて測定される半導体ウェハ２の表面の位置は見かけの位置Ｚ_２´となる。そこで、ダイシングテープ３の屈折率ｎ_Ｔを用いて以下の式（１）によって半導体ウェハ２の表面の位置Ｚ_２を算出する。

Ｚ_２＝Ｚ_１−ｎ_Ｔ・（Ｚ_１−Ｚ_２´） ・・・・・（１）

予備測定工程にてダイシングテープ３の表面の位置Ｚ_１、及び半導体ウェハ２の表面の位置Ｚ_２が測定、及び算出されると、塗布工程を実行する。そして、塗布工程を実行した後で測定工程を実行する。
測定工程では、図１に示すように、まず、変位計１にて液体４の表面の位置Ｚ_０を測定する。そして、変位計１にて半導体ウェハ２の表面の位置を測定する。ここで、ダイシングテープ３は、屈折率ｎ_Ｔを有し、液体４は、屈折率ｎ_Ｌを有しているので、変位計１にて測定される半導体ウェハ２の表面の位置は見かけの位置Ｚ_Ｌ２´となる。そこで、ダイシングテープ３の屈折率ｎ_Ｔ、及び液体４の屈折率ｎ_Ｌを用いて以下の式（５）によって半導体ウェハ２の表面の位置Ｚ_Ｌ２を算出する。

Ｚ_Ｌ２＝Ｚ_０−ｎ_Ｌ・（Ｚ_０−Ｚ_Ｌ２´）−（１−ｎ_Ｌ／ｎ_Ｔ）・（Ｚ_１−Ｚ_２）
・・・・・（５）

なお、式（５）における右辺第３項は、ダイシングテープ３の屈折率ｎ_Ｔと、液体４の屈折率ｎ_Ｌとが異なる場合に生じるオフセット成分であり、Ｚ_１，Ｚ_２には、前述した予備測定工程にて測定、及び算出されるダイシングテープ３の表面の位置Ｚ_１、及び半導体ウェハ２の表面の位置Ｚ_２を代入する。

ここで、ダイシングテープ３の表面における凹凸の高低差をｄとすると、変位計１にて測定される半導体ウェハ２の表面の位置Ｚ_Ｌ２´には、以下の式（６）に示すバラつきが発生する。

δＺ_Ｌ２´＝｜（１／ｎ_Ｌ−１／ｎ_Ｔ）・ｄ｜ ・・・・・（６）

したがって、前述した式（５）によって算出される半導体ウェハ２の表面の位置Ｚ_Ｌ２には、以下の式（７）に示すバラつきが発生する。

δＺ_Ｌ２＝｜ｎ_Ｌ・δＺ_Ｌ２´｜＋｜（１−ｎ_Ｌ／ｎ_Ｔ）・δＺ_１｜
＋｜（１−ｎ_Ｌ／ｎ_Ｔ）・δＺ_２｜ ・・・・・（７）

具体的に、例えば、ダイシングテープ３の屈折率ｎ_Ｔを１．５４とし、ダイシングテープ３の表面における凹凸の高低差ｄを５μｍとし、液体４の屈折率ｎ_Ｌを１．５１とすると、半導体ウェハ２の表面の位置Ｚ_Ｌ２でのバラつきδＺ_Ｌ２は、約０．３μｍとなる。
ここで、液体４をダイシングテープ３に塗布することなく、ダイシングテープ３を介して半導体ウェハ２の変位を測定した場合には、前述したように、半導体ウェハ２の表面の位置Ｚ_２でのバラつきδＺ_２は、約５．４μｍとなる。

したがって、本実施形態における半導体ウェハ２の表面の位置Ｚ_Ｌ２でのバラつきδＺ_Ｌ２は、液体４をダイシングテープ３に塗布することなく、ダイシングテープ３を介して半導体ウェハ２の変位を測定した場合と比較して大幅に低減されている。
なお、ダイシングテープ３の屈折率ｎ_Ｔと、液体４の屈折率ｎ_Ｌとを略同一とすれば、半導体ウェハ２の表面の位置Ｚ_Ｌ２でのダイシングテープ３の表面における凹凸の高低差ｄに起因するバラつきδＺ_Ｌ２は略０となる。

本実施形態に係る変位計１の測定方法によれば、次のような効果がある。
（１）塗布工程にて液体４がダイシングテープ３の表面に塗布されることによって、ダイシングテープ３の表面は滑らかな平面となるので、変位計１から半導体ウェハ２に向かって射出される光が拡散などの影響によって乱されることを抑制することができる。また、液体４は、ダイシングテープ３の屈折率ｎ_Ｔと略同一の屈折率ｎ_Ｌを有しているので、測定工程にて液体４、及びダイシングテープ３を介して半導体ウェハ２の変位を測定する場合であっても変位計１から半導体ウェハ２に向かって射出される光が屈折などの影響によって乱されることを抑制することができる。したがって、変位計１は、半導体ウェハ２の表面に設けられたダイシングテープ３を介して半導体ウェハ２の変位を測定する場合であっても高精度に測定することができる。

〔実施形態の変形〕
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、変位計１の測定方法は、予備測定工程を備えていたが、ダイシングテープ３の屈折率ｎ_Ｔと、液体４の屈折率ｎ_Ｌとを略同一とすることができる場合には、前述した式（５）における右辺第３項は０となるので、予備測定工程を備えていなくてもよい。

本発明は、変位計の測定方法に好適に利用することができる。

１…変位計
２…半導体ウェハ（被測定物）
３…ダイシングテープ（透光部材）
４…液体

Claims (1)

1. 被測定物に向かって光を射出するとともに、前記被測定物にて反射される光を受光することで前記被測定物の変位を測定する変位計の測定方法であって、
   前記被測定物の表面には、透光性を有する平面状の透光部材が設けられ、
   前記透光部材の屈折率と略同一の屈折率を有する液体を、前記透光部材の表面に塗布する塗布工程と、
   前記液体、及び前記透光部材を介して前記被測定物の変位を測定する測定工程とを備えることを特徴とする変位計の測定方法。

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